DE4008652C2 - Netzteil mit Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs (DE 35 09 853 A1).

Die von elektronischen Verbrauchern benötigten Betriebsgleichspannungen werden häufig von Schaltnetzteilen erzeugt. Mit Schaltnetzteilen wird die Netzspannung zuerst gleichgerichtet und gesiebt. Die so erhaltene Gleichspannung wird mittels eines kontaktlosen Schalters zerhackt. Der Schalter wird mit einer hochfrequenten Betriebsfrequenz ein- und ausgeschaltet. Die durch das Zerhacken erzeugte Spannung wird mit einem Transformator übersetzt, der die galvanische Trennung des elektronischen Verbrauchers vom Netz bewirkt. Die Betriebs­ gleichspannung kann geregelt werden, wobei der Schalter als Stellglied arbeitet. Die Be­ triebsfrequenz und/oder das Tastverhältnis des Schalters wird zur Regelung der Betriebs­ gleichspannung geändert.

Bei Schaltnetzteilen sind die Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler über die jeweilige Ein­ gangsschaltung unmittelbar an das Wechselstromnetz oder über eine Eingangsschaltung an das Gleichstromnetz angeschlossen. Im allgemeinen sind den Gleichrichtern Ladekondensato­ ren nachgeschaltet. Durch die Ladekondensatoren sollen die Gleichstrom-Gleichstrom- Wandler bei kurzzeitigen Netzspannungseinbrüchen mit für den Betrieb ausreichender Energie versorgt werden. Wenn das Netzteil im Netzspannungsmaximum eingeschaltet wird, entstehen durch die Aufladung des Ladekondensators hohe Stromstösse, für die z. B. die Bauelemente der Gleichrichterschaltung ausgelegt sein müssen.

Grosse Stromstösse treten auch bei Kurzschluss- oder Überstrombelastungen des Gleichstrom- Gleichstrom-Wandlers auf. Die Bemessung der Bauelemente für die Entstörung des Schalt­ netzteils richtet sich ebenfalls nach den maximal möglichen Einschaltströmen und nach der Welligkeit der Betriebsströme. Zugleich beeinflussen diese Bauelemente die Höhe der Einschaltströme.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 24 45 093 A1 ist ein Mittelfrequenz-Umrichter zur Abgabe einer stabilisierten Gleichspannung bekannt. Zur galvanischen Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung ist ein Übertrager vorgesehen, dessen Primärkreis last­ abhängig durch von der Ausgangsspannung steuerbare Schalttransistoren beeinflussbar ist. Bei dieser Ausführungsform liegt ein erster Anschluss der Primärwicklung über einen Transistor an einem ersten Pol einer Gleichspannungsquelle und ein zweiter Anschluss der Primärwick­ lung über einen zweiten Transistor an einem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle. Deswei­ teren liegen parallel zur Primärwicklung des Übertragers Dioden zur Übernahme von Schalt­ strömen.

Massnahmen zur Einstellung einer geringeren Anstiegsgeschwindigkeit der Primärströme sind nicht vorgesehen.

Aus der DE 35 09 853 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Gleichspannungs-Gleichspan­ nungs-Umwandlung bekannt. Die Schaltung enthält eingangsseitig eine Drossel, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, und ausgangsseitig mindestens eine Drossel, die mit einem Verbraucher verbunden ist. Damit die Gleichspannungsquelle mit einem relativ gleichmässigen Strom belastet wird, ist vorgesehen, dass der eingangsseitigen Drossel einerseits über eine Diode ein Kondensator und andererseits ein Schalter nachgeschaltet ist, der weiterhin mit der Gleichspannungsquelle verbunden und durch einen Schaltregler periodisch betätigbar ist. Die ausgangsseitige Drossel ist mit einem Kondensator und einer Freilaufdiode verbunden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umwandler zwei Ausgangskreise aufweist, wobei ein Transformator eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Netzteil der eingangs beschriebenen Gattung weiterzuentwickeln, das nach dem Zerhackerbetrieb arbeitet, jedoch zur Vermeidung des Aufwands an Funkentstörmitteln eine geringe Anstiegsgeschwindigkeit der Primärströme hat.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Bei dieser Anordnung entsteht ein Eingangsstrom geringer Welligkeit bzw. niedriger An­ stiegsgeschwindigkeit. Der Aufwand für die Funkentstörung kann daher vermindert werden. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Primärstroms wird durch die Drossel vermindert. Hierdurch lassen sich Einsparungen bei der Auslegung der Funkentstörmittel erreichen. Die Drossel begrenzt die Anstiegsgeschwindigkeit der Primärströme, so dass die Transistoren und die Elemente der Gleichrichterschaltung nicht für weit über den Nennbetriebsströmen liegende Ströme ausgelegt sein müssen, da die nicht gezeigte Strombegrenzung Überströme schnell erfasst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispielen näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Netzteils,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils eines zweiten Netzteils.

Ein Netzteil weist Anschlüsse 1, 2 für das Wechselstromnetz auf. Mit den Anschlüssen 1, 2 ist eine Gleichrichterschaltung 3 verbunden, bei der es sich vorzugsweise um einen Brücken­ gleichrichter handelt, der Ausgänge 4 und 11 aufweist.

Parallel zu den Ausgängen 4, 11 ist ein Ladekondensator 23 geschaltet. Parallel zu dem Ladekondensator 23 bzw. den Ausgängen 4, 11 ist die Reihenschaltung eines kontaktlosen Schalters 24, der Primärwicklung 25 eines Transformators 26, einer Drossel 27 und eines zweiten kontaktlosen Schalters 28 angeordnet. Die beiden kontaktlosen Schalter 24, 28 haben den gleichen Aufbau und sind z. B. als bipolare Transistoren ausgebildet. Zwischen dem Ausgang 11 und der gemeinsamen Verbindungsstelle der Primärwicklung 25 und der Drossel 27 ist eine Diode 29, die auch als Freilaufdiode bezeichnet wird, angeordnet.

Eine weitere Diode 30, die ebenfalls als Freilaufdiode bezeichnet wird, ist zwischen dem Ausgang 4 und der gemeinsamen Verbindungsstelle der Drossel 27 und des Schalters 28 angeordnet.

An die Sekundärwicklung 31 ist eine Diode 32 angeschlossen, der ein Ausgang 33 nach­ geschaltet ist. Der andere Ausgang 34 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung 31 ver­ bunden. Drosseln sind im Sekundärkreis des Transformators 26 zumindest bis zu den Ausgängen 33, 34, an denen eine Ausgangsgleichspannung zur Verfügung steht, nicht vorhanden. Die Ausgänge 33, 34 sind mit einer Steuerschaltung 35 für die Schalter 24, 28 verbunden. Geregelt mittels der Steuerschaltung 35 wird die Ausgangsgleichspannung des Sekundärkreises. Hierzu wird ein nicht näher dargestellter Regler verwendet, wie er an sich bekannt ist. Die beiden Schalter 24, 28 werden zugleich leitend und nichtleitend gesteuert. Der Transformator 26 hat nur eine geringe Induktivität. Neben der Sekundärwicklung 31 können noch weitere Sekundärwicklungen für zusätzliche Spannungen vorhanden sein, die nicht geregelt werden. Parallel zu den Ausgängen 33, 34 ist ein Kondensator 38 gelegt.

Wenn die beiden Schalter 24, 28 leitend gesteuert sind, fliesst ein Strom von der Gleichrich­ terschaltung 3 und dem Ladekondensator 23 über die Primärwicklung 25 und die Drossel 27. Dieser Strom induziert in der Sekundärwicklung 31 und in weiteren nicht dargestellten Sekundärwicklungen Spannungen. Werden die Schalter 24, 28 nichtleitend gesteuert, dann fliesst der Strom der Drossel 27 über die Freilaufdioden 29 und 30 und lädt den Ladekon­ densator 23 auf. Die Schalter 24, 28 werden mit einer hochfrequenten Betriebsfrequenz geschaltet. Die Kapazität des Kondensators 23 ist klein, so dass nur geringe Ladeströme auftreten. Die Drossel 27 begrenzt den über den Transformator 26 fliessenden Strom. Da in den Sekundärkreisen keine Drosseln vorhanden sind, ist eine gute Nachführung der nicht geregelten Ausgangsgleichspannungen gewährleistet. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung entnimmt dem Wechselstromnetz Ströme mit niedrigen Effektivwerten. Die Funkentstörmittel, z. B. das Filter 22, können daher für die Dämpfung relativ kleiner Ströme ausgelegt sein.

Die Fig. 2 zeigt einen Teil eines Netzteils. Hinsichtlich der Anschlüsse 1, 2 des Filters 22, der Gleichrichterschaltung 3, und des Ladekondensators 23 herrscht Übereinstimmung zwischen dem Netzgerät gemäss Fig. 2 und dem in Fig. 1 dargestellten Netzgerät.

Daher wurden die Anschlüsse 1, 2, das Filter 22 und die Gleichrichterschaltung 3 in Fig. 2 nicht dargestellt.

Übereinstimmung zwischen den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Anordnungen herrscht auch in Bezug auf die Reihenschaltung des Schalters 24, die Primärwicklung 25 des Transforma­ tors 26, die Drossel 28 und den Sekundärkreis des Transformators 26 mit der Sekundär­ wicklung 31, der Diode 32, dem Kondensator 38 und den Ausgängen 33, 34. Die Reihenfolge zwischen der Primärwicklung 25 und der Drossel 27 ist allerdings in der Reihenschaltung vertauscht. Gleiche Elemente sind in den Fig. 1-2 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Anordnung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Anordnung durch die Verbindung der zwei Freilaufdioden. Es sind ebenfalls zwei Dioden 39, 40 vorhanden, die als Freilaufdioden bezeichnet werden. Die eine Freilaufdiode 39 ist mit der Kathode an den Ausgang 4 und mit der Anode an die gemeinsame Verbindungsstelle von Drossel 27 und Primärwicklung 25 gelegt. Die Freilaufdiode 40 ist mit der Anode an den Ausgang 11 und mit der Kathode an die gemeinsame Verbindungsstelle von Schalter 24 und Drossel 27 gelegt. Die Arbeitsweise der Anordnung gemäss Fig. 2 entspricht derjenigen von Fig. 1.

Claims (1)

1. Netzteil mit einem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler, der einen Trans­ formator enthält, dessen Primärwicklung an einen Anschluss in Reihe mit einem Transistor an einen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und am anderen Anschluss über eine Drossel mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist, wobei an die Sekundärwicklung des Transformators ein Gleichrichter und ein Glättungskondensator angeschlossen ist, und wobei die am Glättungskon­ densator anstehende Gleichspannung an eine Steuerschaltung gelegt ist, die den Transistor mit einer hochfrequenten Steuerspannung speist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drossel (27) und dem Pol (11) der Gleichspannungsquelle ein weiterer von der gleichen Steuerspannung wie der erste Transistor (24) beaufschlagter Transistor (28) in Reihe mit der Drossel (27) angeordnet ist, dass parallel zu den Polen der Gleichspannungsquelle ein Kondensator, (23) gelegt ist, dass zu der Reihen­ schaltung der Drossel (27) und des weiteren Transistors (28) eine erste Freilaufdiode (29) und zu der Reihenschaltung der Primärwicklung (25) des ersten Transistors (24) und der Drossel (27) eine zweite Freilaufdiode (30) parallel geschaltet sind.