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Schaltnetzteil insbesondere für einen Fernsehempfänger
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In Geräten der Nachrichtentechnik werden überwiegend zur Erzeugung
der verschiedenen Betriebsspannungen Schal tnetzteile verwendet. Diese haben den
Vorteil, daß sie eine galvanische Trennung der Empfängerschal tung vom Netz bezirken
und wegen der hohen Arbeitsfrequenz von etwa 30 kHz der Trenntransformator wesentlich
kleiner und leichter sein kamin als ein bei 50 Hz arbeitender Netztransformator.
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Die Betriebsspannungen unter schiedlicher Größe und Polarität erden
dabei über Gleichrichterschaltungen vun Sekundärwicklungen des Trenntransformators
abgeleitet. Mittels einer Regelschaltung, die nur auf der Primärseite oder auch
von der Sekundärseite auf die Primärseite wirkt, werden die erzeugten Betriebsspannungen
stabilisiert, insbesondere gegenüber Ånderungen der Netzspannung, der Belastung
und Streuung in den Daten der Bauteile.
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Bestimmte Verbraucher wie z. B. der Signal-Verarbeitungsteil in einem
Fernsehempfänger, erfordern eine besonders gut stabilisiertc Betriebsspannung, bei
der auch überlagerte Störspannungen wie z. B. Vertikal--und Netzbrumm Werte von
etwa 10 mV nicht überschreiten sollten. Für derartige Stufen reicht die Stabilisierung
der Schaltnetzteile oftmals nicht aus.
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Es ist daher bei einem Schaltnetzteil bekannt (DE-OS 33 19 784), eine
sekundärseitig erzeugte Betriebsspannung mit einem Spannungsstabilisator zusätzlich
zu stabilisieren. Ein derartiger Spannungs stabil isator besteht vorzugsweise aus
einem integrierten Schaltkreis (IC), der unabhängig von der Eingangsspannung eine
konstante Ausgangs spannung 1 liefert.
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Derartige Spannungsstabil isa toren in Form integl-ierter Schaltkleise
sind
relativ kl eine Bauteile. Sie erfordern jedoch meistens relativ große Kühl körper,
um die entstehende Verlustwarme abzuführen. Derartige Kühlbl eche sind im allgemeinen
relativ groß und teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisierungsschaltung
der zuletzt beschriebenen Art zu schaffen, die .eniger Kosten und weniger Raumbedarf
erfordert und insbesondere ohne ein Kühlblech auskommt.
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Die Aufgabe ird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Obwohl bei der Erfindung im wesentlichen ein Bauteil, nämlich ein
integrierter Schaltkreis, durch mehrere diskrete Bauteile ersetzt wird, ergibt sich
ein Vorteil hinsichtlich Kosten und Raumbedarf. Der Thyristor arbeitet weitestgehend
als idealer Schalter und macht gleichzeitig die Gleichrichtung und die Stabilisierung.
Da an dem Thyristor nur eine geringe Verlustleistung und somit wenig Wärme entsteht,
kann auf das bisher verwendete Kühlblech verzichtet werden. Die Gesamtzahl der Bauteile
der erfindungsgemäßen Schaltung nimmt weniger Platz ein als der bisher verwendete
Stabilisator-IC zusammen mit dem erforderlichen Kühlblech.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Impulsspannung dem
Gate des Thyristors über ein RC-Glied zugeführt, das eine sägezahnförmige Spannung
erzeugt, die dann ihrerseits bei einem bestimmten Schwellwert den Thyristor an seinem
Gate zündet. Dadruch wird sichergestellt, daß der Thyristor bei jeder Periode der
Impulsspannung an der Sekundärseite des Trenntransfor-mators zündet. Ohne diese
blaßnahme kann nämlich der Zustand eintreten, daß der Thyristor statistisch unregelmäßig
mehrere male nicht zündet bz. zündet. Durch dieses Verhalten
kann
es zu einem störenden hörbaren Geräusch in Form eines Rauschens kommen.
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Zwischen der erzeugten Betriebsspannung und der Basis eines am Gate
des Thyristors liegenden Regel transistors liegt vorzugsweise ein RC-Siebslied.
Dadurch wird erreicht, daß Störspannungen der Betriebsspannung ie z. B. ein geringer
Brumm, nicht auf die empfindliche egei schaltung gelungen.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung wird die lmpulsspannung
für das Netzwerk am Gate des Thyristor von einem anderen Abriff der Sekundärwicklung
abgenommen als die Impulsspannung fü den Thyristor, und zwar derart, daß die Impulsspannung
für das Netzwerk am Gate des Thyristors eine größere Amplitude hat als die Impulsspannung
für den Thyristor selbst. Dadurch wird eine ausreichende Spannungsreserve geschaffen,
so daß auch trotz eines Spannungsabfalles an dem Widerstand des Siebgliedes in dem
Netzwerk am Gate des Thyristors eine ausreichende Spannungzum Ziinden des Thyristors
bei jeder Periode der Impulsspannung erreicht wird.
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Vorzugsu-eise liegt vor dem RC-Siebglied an dem Gate des Thyristors
noch eine Diode, die nur den zum Zünden des Thyristors verwendeten Anteil der Impulsspannung
durchlässt und den anderen, z. B. negativen Anteil sperrt. Das ist verteilhaft,
da dann nur der geregelte Anteil dieser Betriebsspannung und nicht der ungeregelte
Anteil auf das Gate des Thyristors gelangt. Die Erfindung wird in folgenden anhand
der Zeichnung erläutert. Darin zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen
Schaltung, Fig. 2 vereinfachte Kurven zur Erkläuterung der Regel schal -tling und
Fig. 3 Oszilogramme der in der Schaltung nach Fig. 1 auftretenden Spannungen und
Ströme.
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In Fig. 1 liefert die Sctzspannung von 220 V über die Gleichrä chterbrücke
1 an dem Ladekondensator 2 -' eine Gleichspannung, die über den Schar teer 3 an
die Arbeitswicklung 4 des Trenntransformators 5 angelegt ist. Die Schaltung ist
durch eine Rückkopplungswicklung 6 selbstschwingend ausgebildet, so daß der als
Schal ttransistor ausgebildete Schalter- 3 periodisch mit einer Frequenz von etwa
25-30 khz geöffnet und gesperrt wird. Mit einer kegelwicklung 7 und einer egelschaltung
8 ist die Stromflußdauer in der Arbeitwicklung 4 so geregelt, daß die auf der Sekundärseite
erzeugten Betriebsspannungen stabilisiert werden.
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Die Sekundärwicklung 9 liefert iiber den Gleichrichter 10 an dem Ladekondensator
11 eine erste stabilisierte Betriebsspannung U1 von +160 V für die Zeilenendstufe
12 eines Ft'rnsehempfängers. Die Sekundärwicklung 13 liefert über den Gleichrichter
14 eine zweite Betriebsspannung U2 für eine weitere Stufe des Fernsehempfängers.
Von einem Abgriff a der Sekundärwicklung 13 wird eine weitere Betriebsspannung U3
abgeleitet.
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Als Gleichrichter dient der Thyristor 15, der von der Impulsspannung
an der Klemme c über die Diode 16 und das Siebglied mit dem Widerstand 17 und dem
Kondensator 18 an seinem Gate periodisch gezündet wird. Parallel zum Kondensator
18 liegt der Regeltransistor 19, der von der Betriebsspannung U3 üb r die Diode
20, die als Referenzelement dienende Zenerdiode 21 und das Siebglied mit dem Widerstand
22 und dem Kondensator 23 gesteuert wird.
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Die Wirkungsweise saird anhand der Fig. 2 erläutert. Im Zeitpunkt
tl erscheint an der Klemme a und mit entsprechend größere er Amplitude an der Klemme
c der Impuls Ua gemäß Fig. 2a, der somit am Kollektor des Thyristors 15 anliegt.
Der Thyristor 15 ist aber zunächst noch gesperrt. Durch den Impuls Ua ird über die
Diode 15 und den Widerstand 17 der Kondensator 18 sägezahnförmig aufgeladen. Es
sei angenommen, daß die Aufladekurve 24 gilt. Im Zeitpunkt t3 wird der Zind-Schwellwert
erreicht,
so doß der Thzl-istor 15 zündet und der Strom ii durch
den Thyristor 15 zu fließen beginnt. Im Zeitpunkt t5 wird der Thyristor 15 durch
den Abfall der Spannung gemäß Un wieder gesperrt. Die Stromflußdauer von ii von
t3 bis t5 bestimmt somit die ijöhe der Spannung U3.
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Die Regelung im Sinne einer Stabilisierung der Betriebsspannung U3
erfolgt mit dem Transistow- 19. Wenn die Spannung U3 sinkt, sinkt auch die Spannung
an der Basis des Trlnsistors 19.
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Der Transistor 19 lfiId weniger leitend. Dadurch wird der durch den
Transistor 19 gebildete Stromweg parallel zum Kondensator 18 hochohmiger, so daß
der Kondensator 18 entsprechend der Kurve 25 schnellersägezahnföi-mig geladen wird.
Der Schçellwerft Us wird daher früher, nämlich im Zeitpunkt t2 erreicht, so daß
jetzt der Strom il von t2 bis t5 fließt. Die btromflußdauer ist somit verlängert,
die Spannung U3 wird vergrössert, so daß der Verringerung der Spannung U3 entgegengeregelt
wird.
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Bei einem Anstieg der Spannung U3 wird der Transistor 19 mehr leitend,
der Stromweg parallel zum Kondensator niederohmiger, der Anstieg der Sägezahnspannung
am Kondensator 18 gemäß der Kurve 26 langsamer, so daß der Schwellwert Us im Zeitpunkt
t4 erreicht ird und der Thyristor nur von t4 bis t5 leitet. Die verringerte Stromdauer
wirkt also der Spannungserhöhung von U3 antgegen. Die Diode 16 halt in erMnschter
Weise den negativen Teil der Spannung Ua, also außerhalb der Zeit tl bis t6, von
dem Netzwerk 17,18 fern. Das ist vorteilhaft, da dieser negative Anteil durch die
Regelung 8 nicht geregelt ist und somit die sekundärseitige Regel schaltung mit
dem Transistor 19 beeinträchtigen ürde.
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Die dem Netzwerk 16,17,18 zugeführte Impulsspannung gemäß Ua vom Abgriff
c hat eine höhere Amplitude als die dem Thyristor 15 zugeführte Impulsspannung vom
Abgriff a. Dadurch vird die regelmäßige Zündung des Thyristors 15 verbessert und
insbesondere der unvermeidbare Spannungsabfall über der Diode 16 und dem Widerstand
17 kompensiert.
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Fig. 3 zeigt Oszillogramme der Spannungen und Ströme in Fig.
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1, die in Fig. 2 nui- stark vereinfacht dargestellt sind. Fig.
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3a zeigt die Impulsspannung Ua gemäß Fig. 2, die am Abgriff a und
damit an dem Kollektor des Thyristors 15 steht. Fig. 3b zeigt den Strom i2 durch
den WideI-stand 17, der die sägezahnförmige Aufladung des Kondensators 18 gemäß
Fig 2d bewirkt.
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Fig. 3d zeigt die Spannung am Punkt d, die im Prinzip der Spannung
gemäß 2d am Kondensator 18 entspricht. Fig. 3e zeigt den Strom i3 über die Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors 19. Fig. 3f zeigt den Strom i4, der in das Gate des Thyristors 15
hineinfließt. Fig. 3g zeigt den Strom i5 durch den Kondensator 18. Fig. 3h zeigt
den Strom ii durch den Thyristor 15, der in Fig. 2b vereinfacht. dargestellt ist.
Der Thyristor 15 ist somit von t3 bis t5 leitend, wie auch in Fig.
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2 für einen Spezialfall dargestellt ist.
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