DE4008652C2 - Power supply unit with DC-DC converter - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs (DE 35 09 853 A1).The invention relates to a power supply according to the preamble of claim (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.The operating DC voltages required by electronic consumers are often used by Switching power supplies generated. With switched-mode power supplies, the mains voltage is first rectified and sieved. The direct voltage thus obtained is switched on by means of a contactless switch chopped up. The switch is turned on and off at a high frequency operating frequency. The voltage generated by the chopping is translated with a transformer that the galvanic isolation of the electronic consumer from the network. The operating DC voltage can be regulated, with the switch working as an actuator. The Be drive frequency and / or the duty cycle of the switch is used to regulate the operation DC voltage changed.
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. In switched-mode power supplies, the DC-DC converters are switched on gating circuit directly to the AC network or via an input circuit the DC network connected. In general, the rectifiers are charging capacitors downstream. Due to the charging capacitors, the direct current direct current Transformer in the event of brief mains voltage drops with sufficient for operation Energy are supplied. If the power supply is switched on at the maximum voltage, arise from the charging of the charging capacitor high current surges, for the z. B. the Components of the rectifier circuit must be designed.
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.Large current surges also occur with short-circuit or overcurrent loads on the direct current DC converter. The dimensioning of the components for interference suppression of the switch power supply also depends on the maximum possible inrush currents and the Ripple of operating currents. At the same time, these components influence the height of the Inrush currents.
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.A medium-frequency converter is known from German Offenlegungsschrift DE 24 45 093 A1 known to deliver a stabilized DC voltage. For electrical isolation between A transformer is provided for the input and output voltage, the primary circuit of which is load can be influenced depending on switching transistors controllable by the output voltage. At In this embodiment there is a first connection of the primary winding via a transistor at a first pole of a DC voltage source and a second connection of the primary winding tion via a second transistor at a second pole of the DC voltage source. Because teren are parallel to the primary winding of the transformer diodes for switching stream.
Massnahmen zur Einstellung einer geringeren Anstiegsgeschwindigkeit der Primärströme sind nicht vorgesehen.Measures to set a lower rate of increase in primary currents are not provided.
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.From DE 35 09 853 A1 is a circuit arrangement for DC voltage DC voltage conversion known. The circuit contains a choke on the input side DC voltage source is connected, and on the output side at least one choke with is connected to a consumer. So that the DC voltage source with a relative uniform current is loaded, it is provided that the input-side choke on the one hand a capacitor is connected via a diode and on the other hand a switch is connected, which is still connected to the DC voltage source and by a switching regulator can be actuated periodically. The output choke is with a capacitor and one Free-wheeling diode connected. In a further embodiment it is provided that the DC-DC converter has two output circuits, one Transformer has a primary winding and two secondary windings.
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.The invention has for its object a power supply of the type described above further develop that works after the chopper operation, but to avoid the Expenses for radio interference suppression means has a low rate of increase in the primary currents.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the patent claim solved.
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.With this arrangement, an input current of low ripple or low on arises rate of climb. The effort for radio interference suppression can therefore be reduced. The choke reduces the rate of increase of the primary current. Hereby savings can be achieved in the design of the radio interference suppressor. The throttle limits the slew rate of the primary currents so that the transistors and the Elements of the rectifier circuit not for those far above the nominal operating currents Currents must be designed because the current limitation, not shown, overcurrents quickly detected.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungs beispielen näher beschrieben, aus denen sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.The invention is described below with reference to the embodiment shown in a drawing examples described in more detail, from which further details, features and advantages surrender.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Netzteils, Fig. 1 is a circuit diagram of a first power supply,
Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils eines zweiten Netzteils. Fig. 2 is a circuit diagram of part of a second power supply.
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.A power supply has connections 1 , 2 for the AC network. A rectifier circuit 3 is connected to the connections 1 , 2 , which is preferably a bridge rectifier which has outputs 4 and 11 .
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. A charging capacitor 23 is connected in parallel with the outputs 4 , 11 . The series connection of a contactless switch 24 , the primary winding 25 of a transformer 26 , a choke 27 and a second contactless switch 28 is arranged in parallel with the charging capacitor 23 or the outputs 4 , 11 . The two contactless switches 24 , 28 have the same structure and are, for. B. designed as bipolar transistors. A diode 29 , which is also referred to as a freewheeling diode, is arranged between the output 11 and the common connection point of the primary winding 25 and the choke 27 .
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.Another diode 30 , which is also referred to as a freewheeling diode, is arranged between the output 4 and the common connection point of the choke 27 and the switch 28 .
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.A diode 32 , to which an output 33 is connected, is connected to the secondary winding 31 . The other output 34 is connected to one end of the secondary winding 31 . Chokes are not present in the secondary circuit of the transformer 26, at least up to the outputs 33 , 34 , at which an output DC voltage is available. The outputs 33 , 34 are connected to a control circuit 35 for the switches 24 , 28 . The DC output voltage of the secondary circuit is regulated by means of the control circuit 35 . For this purpose, a controller, not shown, is used, as is known per se. The two switches 24 , 28 are controlled both conductive and non-conductive. The transformer 26 has only a low inductance. In addition to the secondary winding 31 , there may be further secondary windings for additional voltages that are not regulated. A capacitor 38 is connected in parallel with the outputs 33 , 34 .
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.If the two switches 24 , 28 are controlled to conduct, a current flows from the rectifier circuit 3 and the charging capacitor 23 via the primary winding 25 and the inductor 27 . This current induces voltages in the secondary winding 31 and in further secondary windings, not shown. If the switches 24 , 28 are controlled in a non-conducting manner, then the current of the inductor 27 flows via the freewheeling diodes 29 and 30 and charges the charging capacitor 23 . The switches 24 , 28 are switched at a high-frequency operating frequency. The capacitance of the capacitor 23 is small, so that only low charging currents occur. The choke 27 limits the current flowing through the transformer 26 . Since there are no chokes in the secondary circuits, good tracking of the unregulated DC output voltages is guaranteed. The arrangement shown in FIG. 1 takes currents with low effective values from the AC network. The radio interference suppressor, e.g. B. the filter 22 , can therefore be designed for the damping of relatively small currents.
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. Fig. 2 shows part of a power supply. With regard to the connections 1 , 2 of the filter 22 , the rectifier circuit 3 , and the charging capacitor 23 , there is agreement between the power supply unit according to FIG. 2 and the power supply unit shown in FIG. 1.
Daher wurden die Anschlüsse 1, 2, das Filter 22 und die Gleichrichterschaltung 3 in Fig. 2 nicht dargestellt.Therefore, the connections 1 , 2 , the filter 22 and the rectifier circuit 3 have not been shown in FIG. 2.
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.Correspondence between the arrangements shown in Fig. 1 and Fig. 2 is also in relation to the series connection of the switch 24 , the primary winding 25 of the transformer 26 , the inductor 28 and the secondary circuit of the transformer 26 with the secondary winding 31 , the diode 32nd , the capacitor 38 and the outputs 33 , 34 . However, the order between the primary winding 25 and the choke 27 is reversed in the series connection. Identical elements are provided with the same reference numbers in FIGS . 1-2. The arrangement according to FIG. 2 differs from the arrangement shown in FIG. 1 in that the two freewheeling diodes are connected. There are also two diodes 39 , 40 , which are referred to as free-wheeling diodes. One freewheeling diode 39 is connected with the cathode to the output 4 and with the anode to the common junction of the choke 27 and the primary winding 25 . The freewheeling diode 40 is connected with the anode to the output 11 and with the cathode to the common connection point of the switch 24 and the choke 27 . The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AEG SCHNEIDER AUTOMATION GMBH, 63500 SELIGENSTADT, |
|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHNEIDER AUTOMATION GMBH, 63500 SELIGENSTADT, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |