DE60119474T2

DE60119474T2 - Intermittierendes Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE60119474T2
Application number: DE60119474T
Authority: DE
Inventors: c/o SMK Corporation Toshihiro Nei-gun Amei
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: EP1199792A3; US20020089862A1; JP2002136116A; EP1199792A2; US6542388B2; EP1199792B1; JP3391774B2; DE60119474D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung, die die Ausgabe von einer sekundären Ausgangswicklung stabilisiert durch Steuern von periodischen Oszillationsintervallen einer primären Wicklung. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung, die die Ausgabe von übermäßiger Leistung von ihrer sekundären Ausgangswicklung während einer Elementfehlfunktion vermeidet.
Es ist bekannt, dass einige Typen von intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltungen als stabilisierte Leistungsversorgungen in Wechselstromadaptern und Batterieladgeräten verwendet werden.
Die JP11275857 beschreibt eine intermittierende Leistungsversorgungsvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst eine intermittierende Oszillatoreinrichtung und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Oszillators. Ein Fotokopplerempfängerelement ist vorgesehen und gibt ein Stoppsignal an die Steuereinrichtung aus, falls eine Spannungs- und/oder Stromausgabe einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet.
Mit Bezugnahme auf 4 umfasst ein Beispiel einer herkömmlichen intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 100 eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite. Einfach gesagt ermöglicht die intermittierende Leistungsversorgungsschaltung 100 die Oszillation eines Oszillators, wenn die Ausgangsspannung und/oder -strom unter Schwellenwerte fallen, und unterdrückt die Oszillation, wenn Ausgangsspannung und/oder -strom sich über etwas höhere Schwellenwerte erhöht. Während der Oszillation wird Leistung in reaktiven (kapazitiven/induktiven) Komponenten gespeichert. Die gespeicherte Leistung wird dann als Gleichsignalleistung in Anwendungsschaltungen eingespeist, einschließlich Zeiten, wenn die Oszillation angehalten ist.
An der Eingangsseite ist eine Gleichstromleistungsversorgung 1, die als eine Batterie dargestellt ist, eine instabile Leistungsversorgung, deren Ausgangsspannung abhängig von der Last variiert. Die Gleichstromleistungsversorgung 1 umfasst einen Hochspannungsanschluss 1a und einen Niederspannungsanschluss 1b.
Ein Transformator 2 umfasst eine primäre Wicklung 2a und eine sekundäre Ausgangswicklung 2b. Ein Ende der primären Wicklung 2a ist mit einem Hochspannungsanschluss 1a verbunden. Ein intermittierender Oszillator 3 ist zwischen den zweiten Anschluss der primären Wicklung 2a und einen Niederspannungsanschluss 1b geschaltet.
Der intermittierende Oszillator 3 umfasst die herkömmlichen Elemente eines Oszillators, eines Steuerelements und eines Schaltelements (alle nicht gezeigt). Das Schaltelement schaltet abwechselnd Strom zu der primären Wicklung 2a des Transformators 2 ein und aus. Der intermittierende Oszillator 3 oszilliert bei einer festen Frequenz. Der intermittierende Oszillator 3 stoppt die Oszillation, wenn ein Stoppsteuersignal in der Form eines Feststroms an einem Steueranschluss 3a empfangen wird.
Ein Fotokopplerempfängerelement 39 ist mit einem Fotokoppleremitterelement 35, das auf der Ausgangsseite angeordnet ist, fotogekoppelt. Das Fotokopplerempfängerelement 39 ist zwischen einen Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 und einen Niederspannungsanschluss 1b der Gleichstromleistungsversorgung 1 geschaltet. Wenn das Fotokopplerempfängerelement 39 durch ein optisches Signal von dem Fotokoppleremitterelement 35 mit Energie versorgt wird, legt es den erforderlichen Feststrom an den Steueranschluss 3a an, um die Oszillation auszuschalten. Wenn keine Erregung des Fotokopplerempfängerelements 39 vorliegt, ist der intermittierende Oszillator 3 aktiviert, um zu oszillieren.
Eine Gleichrichterdiode 4 und ein Glättungskondensator 13 bilden eine Gleichrichter-Glättungsschaltung. Die Gleichrichter-Glättungsschaltung richtet das Wechselsignal von der Ausgangswicklung 2b gleich und glättet dasselbe. Energie, die in den reaktiven Elementen gespeichert ist, wird in den Rest der Schaltung zugeführt, während Perioden der Nicht-Oszillation des intermittierenden Oszillators 3. Das geglättete Ergebnis ist mit einer Hochspannungsausgangsleitung 20a und einer Niederspannungsausgangsleitung 20b verbunden. Eine Zener-Diode 14 liefert eine Ausgangsspannungsklemme, um die Spannung über den Glättungskondensator 13 auf die Durchbruchspannung der Zener-Diode 14 zu begrenzen.
Eine Ausgangsüberwachungsschaltung ist zwischen Ausgangsleitungen 20a, 20b angeordnet. Die Ausgangsüberwachungsschaltung umfasst eine Spannungsüberwachungsschaltung und eine Stromüberwachungsschaltung, die nachfolgend beschrieben wird. Die Ausgangsüberwachungsschaltung versorgt das Fotokoppleremitterelement 35 mit Energie, wenn die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom eine vorbestimmte Referenzspannung oder Referenzstrom überschreitet. Die Versorgung des Fotokoppleremitterelements 35 mit Energie schaltet die Oszillation des intermittierenden Oszillators 3 ab, wie es oben beschrieben ist.
Die Spannungsüberwachungsschaltung umfasst ein Paar von Spannungsteilerwiderständen 30, 31, die in Reihe geschaltet sind zwischen die Hochspannungsausgangsleitung 20a und Niederspannungsausgangsleitung 20b. Ein Zwischenabgriff 32 erhält eine geteilte Ausgangsspannung. Die geteilte Ausgangsspannung ist mit einem inversen Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 33a verbunden.
Eine Gleichspannungsüberwachungsreferenzleistungsversorgung 34a, die als eine Batterie dargestellt ist, ist zwischen einen nicht-invertierten Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 33a und die Niederspannungsausgangsleitung 20b geschaltet.
Der Fehlerverstärker 33a ist eine Schwellenwertschaltung, die die erste Vergleichsspannung, die in den nichtinvertierten Eingangsanschluss eingegeben wird, mit der geteilten Ausgangsspannung, die in den invertierten Eingangsanschluss eingegeben wird, vergleicht. Der Ausgang des Fehlerverstärkers 33a schaltet zwischen seinem hohen und niedrigen Wert, wenn der Wert der Spannung, die zu seinem invertierten Eingang zugeführt wird, mehr oder weniger zu dem geteilten Wert wird, der in seinen nicht-invertierten Eingang zugeführt wird. Der Punkt, an dem das Umschalten stattfindet, ist eingestellt durch die Einstellung der Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 30, 31 oder durch Einstellung der ersten Vergleichsspannung der Überwachungsreferenzleistungsversorgung 34a.
Der Ausgang des Fehlerverstärkers 33a ist mit einer Anode des Fotokoppleremitterelements 35 verbunden. Das Fotokoppleremitterelement 35 ist durch einen Widerstand 36 mit der Hochspannungsausgangsleitung 20a verbunden, um dasselbe mit einer Leistungsversorgung zu versorgen. Ein Widerstand 37a und ein Kondensator 38a, die in Reihe geschaltet sind, dienen als ein Wechselsignalnegativrückkopplungselement zum Liefern eines stabilen Betriebs des Fehlerverstärkers 33a.
Der Ausgang des Fehlerverstärkers 33a schaltet zwischen einer Spannung nahe der Spannung der Niederspannungsausgangsleitung 20b und einer Spannung nahe der Spannung der Hochspannungsausgangsleitung 20a. Wenn der Ausgang des Fehlerverstärkers 33a hoch ist (nahe der Spannung der Hochspannungsausgangsleitung 20a), existiert eine nicht ausreichende Spannung über dem Fotokoppleremitterelement 35 für die Versorgung desselben mit Energie. In diesem Zustand ist die Oszillation des intermittierenden Oszillators 3 aktiviert. Wenn der Ausgang des Fehlerverstärkers 33a niedrig ist (nahe der Spannung der Niederspannungsausgangsleitung 20b), ist im Wesentlichen die gesamte Spannungsdifferenz zwischen der Hochspannungsleitung 20a und der Niederspannungsausgangsleitung 20b (minus Spannungsabfällen in dem Widerstand 36 und anderen Elementen) verfügbar, um den Fotokoppleremitter 35 mit Energie zu versorgen. Als Folge ist die Oszillation des intermittierenden Oszillatoos 3 unterdrückt.
Die Stromüberwachungsschaltung arbeitet auf ähnliche Weise wie die oben beschriebene Spannungsüberwachungsschaltung. Ein Stromerfassungswiderstand 43 ist in Reihe geschaltet mit der Niederspannungsausgangsleitung 20b. Ein Ende des Stromerfassungswiderstands 43 ist mit einem invertierten Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 33b verbunden. Das zweite Ende des Stromerfassungswiderstands 42 ist durch eine Stromüberwachungsreferenzleistungsversorgung 34b (als Batterie dargestellt) mit dem nicht-invertierten Eingangsanschluss verbunden.
Die Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen des Stromerfassungswiderstands 43 ist proportional zu dem Ausgangsstrom, der durch die Niederspannungsausgangsleitung 20b fließt. Der Fehlerverstärker 33b vergleicht die Spannung über den Stromerfassungswiderstand 43 mit einer zweiten Vergleichsspannung von der Stromüberwachungsreferenzleistungsversorgung 34b, um zu bestimmen, ob ein vorbestimmter Referenzstrom überschritten wurde. Der Wert des Referenzstroms kann eingestellt werden entweder durch Einstellen des Widerstandswerts des Stromerfassungswiderstands 43 oder durch Einstellen der zweiten Vergleichsspannung der Stromüberwachungsreferenzleistungsversorgung 34b.
Der Ausgang des Fehlerverstärkers 33b ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Ausgang des Fehlerverstärkers 33a (Überwachen der Ausgangsspannung) und dem Fotokoppleremit terelement 35 verbunden. Auf eine Weise, die identisch ist zu der Spannungsfehlerverstärkerschaltung 33a, versorgt die Stromfehlerverstärkerschaltung 33b das Fotokoppleremitterelement 35 mit Energie, und unterbricht die Energieversorgung, ansprechend darauf, dass der Strom in der Niederspannungsausgangsleitung 20b größer bzw. geringer ist als die ausgewählte Schwellenwertspannung.
Der in Serie geschaltete Widerstand 37a und Kondensator 38a dienen zusammen mit einem Widerstand 37b und einem Kondensator 38b als Wechselsignalnegativrückkopplungselemente, die den Betrieb des Fehlerverstärkers 33a bzw. des Fehlerverstärkers 33b stabilisieren.
Während des Betriebs der intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 100 oszilliert der intermittierende Oszillator 3 bei einer festen Frequenz. Die Ausgangsleistung von der sekundären Ausgangswicklung 2b erhöht sich, so lange die Ausgangsleistung und der Ausgangsstrom auf der sekundären Seite unter dem vorbestimmten Referenzwert bleiben.
Während des Betriebs wird der intermittierende Oszillator 3 zwischen Oszillationen und Nicht-Oszillation geschaltet, um einen relativ konstanten Ausgangsspannung und/oder -strom beizubehalten. Wenn sich die Last, die mit der Hochspannungsausgangsleitung 20a und einer Niederspannungsausgangsleitung 20b verbunden ist, über die Referenzspannung hinaus erhöht, erhöht sich die geteilte Spannung, die an den nicht-invertierten Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 33a angelegt ist. Wenn die Spannung an seinem invertierten Eingang die Spannung an seinem nicht-invertierten Eingang überschreitet, ist der Fehlerverstärker 33a abgeschaltet (niedrigste Ausgangsspannung). Als Folge erhöht sich die Spannung über den Fotokoppleremitter 35 über den Emissionsschwellenwert des Fotokoppleremitters 35 hinaus. Als Folge erzeugt der Fotokoppleremitter 35 ein optisches Signal, das das Fotokopplerempfängerelement 39 einschaltet. Als Folge wird der intermittierende Oszillator 3 vorübergehend abgeschaltet. Wenn sich die Ausgangsspannung unter den Schwellenwert verringert, wird der Fotokoppleremitter 35 abgeschaltet und ermöglicht es dadurch dem Fotokopplerempfänger, den intermittierenden Oszillator 3 einzuschalten. Während der Nicht-Oszillation des intermittierenden Oszillators 3 wird Leistung, die in reaktiven Komponenten gespeichert ist, weiterhin den Anwendungsschaltungen zugeführt. Diese Prozedur fährt damit fort, dass der intermittierende Oszillator 3 nach Bedarf abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, um die Ausgangsspannung grob konstant zu halten, unabhängig von der Last.
Eine ähnliche Operation wird durch den Fehlerverstärker 33b durchgeführt, ansprechend auf sich erhöhenden und sich verringernden Strom. Als Folge erhöhen und verringern sich die Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsstrom um ihren entsprechenden Referenzwert, wobei das Fotokoppleremitterelement 35 aus- und einschaltet, um fortlaufend ein Grenzwertsignal an das Fotokopplerempfängerelement 39 auszugeben, um die Spannungs- und Stromwerte annähernd konstant zu halten.
Wenn ein Grenzwertsignal von dem Fotokoppleremitterelement 35 empfangen wird, bewirkt das Fotokopplerempfängerelement 39, dass ein fester Strom von dem Steueranschluss 3a zu dem Niederspannungsanschluss 1b der Gleichstromleistungsversorgung 1 fließt. Dies bildet ein Stoppsignal, das an den Steueranschluss 3a angelegt wird. Als Folge stoppt der intermittierende Oszillator 3 die Oszillation, bis das Stoppsteuersignal nicht mehr empfangen wird, d. h. bis der Fluss des festen Stroms angehalten wird.
Wenn die Oszillation des intermittierenden Oszillators 3 stoppt, empfängt die sekundäre Ausgangswicklung 2b des intermittierenden Oszillators 3 keine zusätzliche Ausgangsleistung. Die Spannung wird durch Energie beibehalten, die in dem kapazitiven und reaktiven Element des Filters ge speichert ist, das dem Transformator 2 folgt. Wenn die Ausgangsspannung und/oder der Strom sich unter seine jeweilige Referenz verringert, empfängt der Steueranschluss 3a ein Weiter-Signal (Abwesenheit von Strom) von dem Fotoleiterempfängerelement 39 und leitet dadurch einen Oszillationszyklus ein.
Als Folge der jeweiligen Verringerung von Spannung oder Strom unter den Referenzwert stoppt das Fotokoppleremitterelement 35 das Emittieren von Licht und das Fotokopplerempfängerelement 39 empfängt kein Grenzwertsignal mehr. Ansprechend darauf nimmt der intermittierende Oszillator 3 die Oszillation wieder auf, und eine stabile Ausgabe, die für die Lastleistung geeignet ist, wird erzeugt.
Mit Bezugnahme auf 5 zeigt ein Graph die Spannung an den Anschlüssen des intermittierenden Oszillators 3 bei einer Last von 3W und 6V Ausgangsspannung an, und einem 0,5A Ausgangsstrom von den Ausgangsleitungen 20a, 20b. Wie es oben beschrieben ist, beginnt und endet die Oszillation (ist begrenzt) unter bzw. über der 3-W-Last.
Falls während des Betriebs die Ausgangsleitungen 20a, 20b kurzgeschlossen werden oder Stromunregelmäßigkeit erfahren, überschreitet der Ausgangsstrom sofort den Referenzstrom und die Oszillation hält an. Auf diese Weise, falls die Last erhöht ist, ist ein Oszillationsintervall A länger als ein Ruheintervall B. Umgekehrt, falls die Last reduziert ist, ist das Oszillationsintervall A kürzer als das Ruheintervall B. Durch Variieren des Tastverhältnisses der intermittierenden Oszillation werden die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom auf eine annähernd stabile Weise gemäß der Last gesteuert.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 6 zeigt ein Graph die Spannung, die an den Anschlüssen des intermittierenden Oszillators 3 ohne Last erscheint, aber mit den Ausgangsleitungen 20a, 20b isoliert voneinander. Das Ergebnis ist eine 6V Ausgangsspannung mit 0A Ausgangsstrom. Die Oszillation bleibt angehalten, außer weit beabstandeten kurzen Oszillationszyklen des intermittierenden Oszillators 3, um Leckverluste in der Ausgangsschaltung zu überwinden. Ein sehr kurzer Oszillationszyklus reicht aus, um schnell ausreichend induzierte elektromotorische Kraft in der sekundären Ausgangswicklung 2b zu erzeugen, um zu bewirken, dass die Ausgangsspannung die Referenzspannung beinahe sofort überschreitet.
Bei der intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 100 werden eine stabile Ausgangsleistung und ein stabiler Ausgangsstrom basierend auf der Last durch die Ausgangsüberwachungsschaltung geliefert. Die Ausgangsüberwachungsschaltung ist aus der Spannungsüberwachungsschaltung, der Stromüberwachungsschaltung und dem fotogekoppelten Fotokoppleremitterelement 35 und Fotokopplerempfängerelement 39 gebildet. Leider ist die Ansprechempfindlichkeit gegenüber Unregelmäßigkeiten unangemessen.
Als ein Beispiel einer unangemessenen Antwort, wo ein Schaltungselement unterbrochen wird oder versagt, so dass der Strom, der durch den Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 fließt, anhält, fährt die Oszillation fort und übermäßige Leistung wird auf der sekundären Seite entwickelt. Die übermäßige Leistung führt zu übermäßiger Wärme, Gerätverschlechterung, Schaltungsausfall und anderen unerwünschten Problemen.
Es gibt einen Bedarf an einer intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung mit einem zweiten Sicherungsgrenzwertsignal zum Schützen der Schaltung vor Schaltungselementausfall.
Daher gibt es einen Bedarf an einer intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung, die gebildet ist durch Hinzufügen einer einfachen Schutzschaltung an eine herkömmliche Schaltungsstruktur, die übermäßige Ausgangsleistung eliminiert, selbst wenn Schaltungselemente unterbrochen werden.
Kurz gesagt, ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung, die eine Schutzschaltung umfasst, die übermäßige Ausgangsleistung auf einer sekundären Ausgangsseite verhindert. Eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung überwacht die Ausgangsleistung von einer Gleichrichter-Glättungsschaltung. Eine Schutzschaltung gibt ein Stoppsteuersignal an einen Steueranschluss eines intermittierenden Oszillators aus, wenn die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung bestimmt, dass die Ausgangsleistung eine Referenzleistung überschreitet. Die Schutzschaltung und ein Fotokopplerempfängerelement sind parallel zu dem Steueranschluss geschaltet. Wo ein Schaltfehler auftritt und das Fotokopplerempfängerelement nicht in der Lage ist, ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss auszugeben, liefert die Schutzschaltung eine Sicherung und gibt ein Stoppsteuersignal aus, um die Oszillation des intermittierenden Oszillatorelements zu stoppen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die folgende Merkmale umfasst: einen Steueranschluss, der einen intermittierenden Oszillator steuert und eine Ausgangsleistung treibt, eine Gleichrichter-Glättungsschaltung, die die Ausgangsleistung glättet, eine Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Ausgangsleistung und zum Senden einer Stoppsteuerung an ein Fotokoppleremitterelement, wenn die Ausgangsleistung eine Referenzleistung überschreitet, ein Fotokopplerempfängerelement, wobei das Fotokopplerempfängerelement mit dem Fotokoppleremitterelement gekoppelt ist und einen Steueranschluss des intermittierenden Oszillators steuert, wenn die Ausgangsleistung die Referenzleistung überschreitet, eine Schutzschaltungseinrichtung zum Ausgeben eines Sicherungsstoppsteuersignals an den Steueranschluss, wenn die Aus gangsleistungsüberwachungseinrichtung bestimmt, dass die Ausgangsleistung eine Referenzleistung überschreitet, wobei die Schutzschaltungseinrichtung parallel geschaltet ist mit dem Fotokopplerempfängerelement, und die Schutzschaltungseinrichtung das Sicherungsstoppsteuersignal einen Steueranschluss ausgibt und den intermittierenden Oszillator stoppt, wenn ein Ausfall auftritt, selbst wenn das Fotokopplerempfängerelement nicht in der Lage ist, den intermittierenden Oszillator zu steuern, wodurch die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung die Ausgangsleistung sicher steuert und stabilisiert.
Die Ausgangsleistung ist vorzugsweise zumindest entweder eine Ausgangsspannung oder ein Ausgangsstrom, wodurch die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung effektiv ist, um zumindest entweder die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom zu stabilisieren.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst die Ausgangsüberwachungsschaltungseinrichtung zumindest eine Rückkopplungswicklung, eine Gleichrichterdiode, ein Verzögerungsnetzwerk und ein Paar von Spannungsteilerwiderständen, wobei die Rückkopplungswicklung an einem Ende mit einem Niederspannungsanschluss einer Gleichstromleistungsversorgung verbindet, die die Ausgangsleistung liefert, wobei die Gleichrichterdiode das andere Ende der Rückkopplungswicklung verbindet, wobei das Verzögerungsnetzwerk einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator umfasst, einen Zwischenabgriff zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator, wobei das Verzögerungsnetzwerk in Reihe geschaltet ist zwischen einer Ausgangsseite der Gleichrichterdiode und dem Niederspannungsanschluss, einen Reihenverbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator, und wobei das Paar von Spannungsteilerwiderständen parallel geschaltet ist mit dem ersten Kondensator zwischen dem Niederspannungsanschluss und einer Basis des Reihenverbindungspunkts.
Vorzugsweise umfasst die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung ferner einen Schutztransistor in der Schutzschaltungseinrichtung, wobei der Schutztransistor den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators und den Niederspannungsanschluss verbindet, eine Basis des Schutztransistors, die mit dem Zwischenabgriff verbindet, einen Entladungstransistor, der zwischen dem Reihenverbindungspunkt und dem Niederspannungsanschluss verbindet, eine zweite Basis auf dem Entladungstransistor, und das Fotokopplerempfängerelement, das zwischen einer Basis der zweiten Basis des Entladungstransistors und dem Steueranschluss verbindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom aufweist und ein Oszillationsintervall einer primären Wicklung eines Transformators steuert, die folgende Merkmale umfasst: eine Gleichrichter-Glättungsschaltung, wobei die Gleichrichter-Glättungsschaltung die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom gleichrichtet und glättet, eine Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms von der Gleichrichter-Glättungsschaltung, wobei die Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung ein Fotokoppleremitterelement betreibt und ein Stoppausgangssignal an einem Steueranschluss eines intermittierenden Oszillators erzeugt, falls entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom einen Referenzwert überschreitet, wobei der intermittierende Oszillator in Reihe geschaltet ist mit der primären Wicklung und einem Niederspannungsanschluss einer externen Gleichstromleistungsversorgung, wobei der Steueranschluss den intermittierenden Oszillator steuert, ein Fotokopplerempfängerelement, das mit dem Fotokoppleremitterelement fotogekoppelt ist, das effektiv ist, um das Stoppausgangssignal zu dem Steueranschluss zu übertragen, eine Schutzschaltung, die parallelgeschaltet ist mit dem Fotokopplerempfängerelement zu dem Steueranschluss, und die Schutzschaltung, die wirksam ist, um ein Sicherungsstoppsteuersignal an den Steueranschluss auszugeben, wenn die Ausgangsüberwachung bestimmt, dass entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom den Referenzwert überschreitet, wodurch übermäßige Ausgangsleistung selbst während eines Schaltungsausfalls minimiert und stabilisiert wird.
Vorzugsweise umfasst die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung ferner eine sekundäre Wicklung auf dem Transformator, die Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung auf einer primären Seite des Transformators, eine Rückkopplungswicklung in der Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung, wobei die Rückkopplungswicklung ein erstes Ende aufweist, das mit dem Niederspannungsanschluss verbindet, eine Gleichrichterdiode in der Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung, wobei die Gleichrichterdiode in Reihe geschaltet ist mit einem zweiten Ende der Rückkopplungswicklung, ein Verzögerungsnetzwerk in der Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung, wobei das Verzögerungsnetzwerk in Reihe geschaltet ist mit der Gleichrichterdiode, wobei das Verzögerungsnetzwerk zumindest einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator umfasst, wobei der erste Widerstand und der erste Kondensator in Reihe geschaltet sind mit einer Ausgangsseite der Gleichrichterdiode, ein Paar von Spannungsteilerwiderständen in der Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung, zumindest einen ersten Reihenverbindungspunkt in Reihe zwischen dem Paar von Spannungsteilerwiderständen, und wobei das Paar von Spannungsteilungswiderständen parallel geschaltet ist mit dem ersten Kondensator zwischen dem Niederspannungsanschluss der externen Gleichstromleistungsversorgung und dem Reihenverbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator.
Vorzugsweise umfasst die Schutzschaltung einen Schutztransistor, wobei der Schutztransistor den Steueranschluss und den Niederspannungsanschluss der externen Gleichstromleistungsversorgung verbindet, eine Basis auf dem Schutztran sistor, wobei die Basis bei einem Zwischenabgriff zwischen dem Paar der Spannungsteilerwiderstände verbindet.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen umfasst die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung ferner einen Entladungstransistor, eine Basis auf dem Entladungstransistor, wobei der Entladungstransistor in Reihe geschaltet ist zwischen dem Reihenverbindungspunkt und dem Niederspannungsanschluss, und das Fotokopplerempfängerelement die Basis des Entladungstransistors und des Steueranschlusses des intermittierenden Oszillators verbindet, wodurch die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung eine doppelte Steuerung für das Oszillationsintervall der primären Wicklung liefert, und einen Stabilisierungsschutz für die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die folgende Merkmale umfasst: einen Transformator, der eine sekundäre Wicklung umfasst, eine Gleichrichter-Glättungsschaltung, die die Ausgabe von der sekundären Wicklung überwacht, eine Ausgangsüberwachungsschaltungseinrichtung zum Überwachen der Ausgangsleistung und zum Senden eines Stoppsignals an den Transformator, wenn die Ausgabe eine Referenzausgabe überschreitet, und eine Schutzschaltungsausgabeeinrichtung zum Senden eines Sicherungsstoppsignals an den Transformator, wenn die Ausgabe die Referenzausgabe überschreitet, wodurch die Schutzschaltungsausgabeeinrichtung eine sichere und einfache Weise liefert, um die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vor Beschädigungen während eines Elementausfalls zu schützen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom aufweist und ein Oszillationsintervall einer Primärwicklung steuert, die folgende Merkmale umfasst: eine Gleichrichter- Glättungsschaltung, eine Ausgangsleistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms von der Gleichrichter-Glättungsschaltung, eine Einrichtung zum Bestimmen, ob die Ausgabe einen Referenzwert überschreitet, die Einrichtung zum Bestimmen in der Ausgabeüberwachungseinrichtung, einen intermittierenden Oszillator in Reihe mit der primären Wicklung, einen Steueranschluss, der den intermittierenden Oszillator steuert, der das Oszillationsintervall der primären Wicklung steuert, eine Schutzschaltungseinrichtung zum Steuern des Steueranschlusses, wenn die Ausgabe den Referenzwert überschreitet, und die Schutzschaltungseinrichtung, die wirksam ist, um ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss auszugeben, wenn die Einrichtung zum Bestimmen bestimmt, dass die Ausgangsleistung die Referenzleistung überschreitet, wodurch übermäßige Ausgangsleistung minimiert wird und die Ausgangsleistung sogar während eines Schaltungsausfalls stabilisiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die ein Schaltungsoszillationsintervall einer primären Wicklung steuert und zumindest entweder eine Ausgangsspannung oder einen Ausgangsstrom stabilisiert, die folgende Merkmale umfasst: einen intermittierenden Oszillator, der das Schaltungsoszillationsintervall der primären Wicklung und die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung steuert, einen Steueranschluss auf einem intermittierenden Oszillator zum Steuern des intermittierenden Oszillators und zum Abschalten des intermittierenden Oszillators auf den Empfang eines Steuersignals hin, eine Ausgangsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms und zum Liefern des Steuersignals an den Steueranschluss, falls zumindest entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom einen Referenzwert überschreitet, und eine Schutzschaltungseinrichtung zum Liefern einer Sicherungsüberwachung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms, und zum Liefern einer Sicherung an das Steuer signal, falls zumindest entweder die Ausgangsspannung oder der -strom den Referenzwert überschreitet, wodurch die Schutzschaltung den Schutz der intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung und die Stabilität der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms sicherstellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, die ein Oszillationsintervall einer primären Wicklung steuert und eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom in einer sekundären Wicklung stabilisiert, die folgende Merkmale umfasst: einen Transformator, der die primäre und sekundäre Ausgangswicklung umfasst, einen intermittierenden Oszillator, der in Reihe geschaltet ist zwischen der primären Wicklung und einer externen Gleichstromleistungsversorgung, wobei der intermittierende Oszillator das Oszillationsintervall liefert und das Liefern beendet, wenn ein Stoppsteuersignal an einem Steueranschluss empfangen wird, eine Gleichrichter-Glättungsschaltung, wobei die Gleichrichter-Glättungsschaltung zumindest entweder die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom von der sekundären Ausgangswicklung gleichrichtet und glättet, eine Ausgangsüberwachungsschaltung, die die Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom von der Gleichrichter-Glättungsschaltung überwacht und ein Fotokoppleremitterelement betreibt und ein Grenzwertsignal ausgibt, falls zumindest entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom einen Referenzwert überschreitet, ein Fotokopplerempfängerelement, das mit dem Fotokoppleremitterelement fotogekoppelt ist, wobei das Fotokopplerempfängerelement ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators ausgibt, wenn das Grenzwertsignal von dem Fotokoppleremitterelement empfangen wird, eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung, die die Ausgangsleistung von der Gleichrichter-Glättungsschaltung überwacht, eine Schutzschaltung, die ein Steuersignal an den Steueranschluss ausgibt, wenn die Ausgangsüberwachungsschaltung erfasst, dass zumindest entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom einen Referenzwert überschreitet, und die Schutzschaltung, die den Steueranschluss parallel zu dem Fotokopplerempfängerelement schaltet, wodurch die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom effektiv stabilisiert und gesteuert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung vorgesehen, bei der die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung auf einer Primärseite des Transformators angeordnet ist, die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung umfasst eine Rückkopplungswicklung, die an einem Ende der Rückkopplungswicklung mit einem Niederspannungsanschluss der externen Gleichstromleistungsversorgung verbunden ist, die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung umfasst eine Gleichrichterdiode, die mit einem anderen Ende der Rückkopplungswicklung verbunden ist, die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung umfasst ein Verzögerungsnetzwerk, wobei das Verzögerungsnetzwerk zumindest einen ersten Widerstand und einen ersten Kondensator umfasst, die in Reihe geschaltet sind zwischen einer Ausgangsseite der Gleichrichterdiode und dem Niederspannungsanschluss der Gleichstromleistungsversorgung, die Ausgangsüberwachungsschaltung umfasst ein Paar von Spannungsteilerwiderständen, wobei das Paar von Spannungsteilerwiderständen parallel geschaltet ist mit dem ersten Kondensator zwischen dem Niederspannungsanschluss und einem Reihenverbindungspunkt, wobei der Reihenverbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator liegt, wobei die Schutzschaltung einen Schutztransistor umfasst, wobei der Schutztransistor den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators und den Niederspannungsanschluss der externen Gleichstromleistungsversorgung verbindet, eine erste Basis in dem Schutztransistor, wobei die erste Basis mit dem Zwischenabgriff eines Paars der Spannungsteilerwiderstände verbindet, und einen Entladungstransistor, wobei der Entladungstransistor zwischen dem Reihenverbindungspunkt des ersten Widerstands und des ersten Kondensators und dem Niederspannungsanschluss der externen Gleichstromleistungsversorgung verbindet, und wobei das Fotokopplerempfängerelement zwischen einer zweiten Basis des Entladungstransistors und dem Steueranschluss verbindet.
Vorzugsweise umfasst die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung ferner eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung, die die Ausgangsleistung von der Gleichrichter-Glättungsschaltung überwacht; und eine Schutzschaltung, die ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators ausgibt, wenn die Ausgangsüberwachungsschaltung erfasst, dass die Ausgangsleistung eine Referenzleistung überschreitet. Die Schutzschaltung ist mit dem Steueranschluss parallel mit dem Fotokopplerempfängerelement verbunden.
Falls entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom die Referenzspannung oder den Referenzstrom überschreitet, stoppt die Oszillation des intermittierenden Oszillators. Die Oszillation wird wieder aufgenommen, wenn die Spannung oder der Strom auf oder unter die Referenzspannung oder den Referenzstrom fällt. Somit bleiben die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom stabil, um die vorbestimmte Referenzspannung oder den Referenzstrom herum.
Falls eines der Schaltungselemente versagt, so dass das Fotokopplerempfängerelement kein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators ausgibt, selbst wenn die Spannung oder der Strom die Referenzspannung oder den Referenzstrom übersteigt, wird die erhöhte Ausgangsleistung, die eine Referenzleistung überschreitet, durch die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung erfasst. Ein Stoppsteuersignal wird von der Schutzschaltung an den Steueranschluss des intermittierenden Oszillatorelements ausgegeben, unabhängig von der Ausgabe von dem Fotokopplerempfängerelement. Als Folge stoppt die Oszillation des intermittierenden Oszillators und die Ausgangsleistung wird reduziert, bevor übermäßige Ausgangsleistung erzeugt wird.
Eine Rückführspannung (flyback voltage) wird an der Rückkopplungsspule erzeugt, wenn der intermittierende Oszillator oszilliert. Diese Rückführspannung lädt den Kondensator in dem Verzögerungsnetzwerk durch den Gleichrichter. Eine Ladungsspannung proportional zu der sekundären Ausgangsleistung tritt über den Kondensator auf.
Während des normalen Betriebs der Schaltleistungsversorgung werden jedes Mal, wenn das Fotokopplerempfängerelement ein Grenzwertsignal empfängt, die Basis des Entladungstransistors und des Steueranschlusses des intermittierenden Oszillators durchgehend gemacht. Dies bewirkt, dass eine Vorspannung an die Basis des Entladungstransistors angelegt wird und den Transistor aktiviert. Als Folge wird die Ladungsspannung in dem Verzögerungsnetzwerk entladen durch den Niederspannungsanschluss der Gleichstromleistungsversorgung durch den Entladungstransistor.
Gleichzeitig fließt Strom durch die Basis des Entladungstransistors und ein Stoppsteuersignal wird in der Form eines festen Stroms an den Steueranschluss des intermittierenden Oszillators gesendet. Dies bewirkt, dass die Oszillation stoppt und liefert eine stabile Ausgangsspannungs- und Ausgangsstromsteuerung.
Falls eines der Schaltungselemente versagt, so dass das Fotokopplerempfängerelement kein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss ausgibt, selbst wenn die Spannung oder der Strom die Referenzspannung oder den Referenzstrom überschreitet, erhöht sich die Ladungsspannung in dem Kondensator proportional zu der Ausgangsleistung, anstatt durch den Entladungstransistor entladen zu werden. Die Ladungsspannung in dem Kondensator wird durch die Teilerwiderstände geteilt und durch den Zwischenabgriff an die Basis des Schutztransistors gesendet.
Somit kann der Schutztransistor durch Einrichten des Potentials, das proportional zu der Referenzspannung an dem Zwischenabgriff erzeugt wird, um den Betriebspunkt des Schutztransistors zu erreichen, aktiviert werden, wenn die Ausgangsleistung die Referenzleistung überschreitet, was bewirkt, dass ein fester Strom von dem Steueranschluss zu dem Niederspannungsanschluss der Gleichstromleistungsversorgung fließt. Als Folge würde der Steueranschluss ein Stoppsteuersignal empfangen, unabhängig von den Operationen des Fotokopplerempfängerelements, die Oszillation des intermittierenden Oszillators würde stoppen und eine übermäßige Leistungsausgabe würde verhindert.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
1 ist ein Schaltbild einer Leistungsversorgungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Signalverlaufsdiagramm einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Kondensators, wenn eine Last auf der sekundären Seite der Leistungsversorgungsschaltung von 1 variiert wird, und ein Fotokopplerempfängerelement inaktiv ist;
3 ist ein Signalverlaufsdiagramm der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators, wenn das Fotokopplerempfängerelement normal arbeitet;
4 ist ein Schaltbild einer bekannten intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung;
5 ist ein Signalverlaufsdiagramm der Spannung an Anschlüssen des intermittierenden Oszillators in der Schaltung von 4, wenn es eine 3W-Last gibt;
6 ist ein Signalverlaufsdiagramm der Spannung an Anschlüssen des intermittierenden Oszillatoos in der Schaltung von 4, wenn keine Last existiert.
Mit Bezugnahme auf 1 umfasst eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung und eine Schutzschaltung, die nachfolgend beschrieben werden. Gemeinsame Elemente, die identisch sind zu denjenigen von der herkömmlichen Schaltung 100, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die entsprechenden Beschreibungen werden ausgelassen.
Die intermittierende Schaltleistungsschaltung 10 umfasst einen intermittierenden Oszillator 3, der einen Steueranschluss 3a umfasst. Der Steueranschluss 3a steuert den Betrieb des intermittierenden Oszillators 3. Der intermittierende Oszillator 3 ist zwischen einen Anschluss einer primären Wicklung 2a und einen Niederspannungsanschluss 1b der Gleichstromleistungsversorgung 1 geschaltet.
Während des Betriebs schaltet die Oszillation des intermittierenden Oszillators 3, Strom, der durch die primäre Wicklung 2a fließt, ein und aus, wie es nachfolgend beschrieben wird. Der intermittierende Oszillator 3 oszilliert, um Ausgangsleistung nach Bedarf zu liefern, wenn kein Stromsignal an dem Steueranschluss 3a vorliegt, und stoppt die Oszillation, wenn ein fester Strom (Grenzwertsignal) an den Steueranschluss 3a angelegt ist.
Der Transformator 2 umfasst auch eine Rückkopplungswicklung 2c auf der primären Seite. Die Rückkopplungswicklung 2c ist an einem Ende mit dem Niederspannungsanschluss 1b der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden. Das andere Ende der Rückkopplungswicklung 2c ist mit einer Gleichrichterdiode 53 verbunden, die als ein Gleichrichterelement für ein Verzögerungsnetzwerk 70 dient. Das Verzögerungsnetzwerk 70 ist ein Integrator, der eine resistive Leiter umfasst, die aus Widerständen 55, 56 und 57 besteht, die zwischen die Anode der Gleichrichterdiode 53 und den Niederspannungsanschluss 1b geschaltet ist. Ein Kondensator 54 ist von einem Verbindungspunkt 52 zwischen die Widerstände 55 und 56 geschaltet. Ein Verbindungspunkt 71 zwischen den Widerständen 56 und 57 ist mit einer Basis eines Transistors 51 verbunden. Der Emitter des Transistors 51 ist mit einem Niederspannungsanschluss 1b verbunden. Der Kollektor des Transistors 51 ist mit dem Kollektor des Fotokopplerempfängerelements 39 und dem Steueranschluss 3a verbunden. Der Emitter des Fotokopplerempfängerelements 39 ist mit der Basis eines Transistors 52 verbunden. Der Emitter des Transistors 52 ist mit einem Niederspannungsanschluss 1b verbunden. Der Kollektor des Transistors 52 ist durch einen Widerstand 58 mit dem Verbindungspunkt 72 verbunden.
Während des Betriebs wird in der Rückkopplungswicklung 2c eine Rückführspannung erzeugt, wenn kein Strom mehr in der primären Wicklung 2a fließt. Nur der Strom von der Rückkopplungsspannung wird an das Verzögerungsnetzwerk 70 gesendet.
Die Rückkopplungswicklung 2c, die Gleichrichterdiode 53, der Widerstand 55 und der Kondensator 54 bilden eine geschlossene Schleife mit dem Niederspannungsanschluss 1b.
Die Widerstände 56 und 57 bilden einen Spannungsteiler, der mit der Rückkopplungswicklung 2c, der Gleichrichterdiode 53 und dem Verzögerungsnetzwerk 70 eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung bildet. Die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 56, 57 sind bei vorbestimmten hohen Werten eingestellt, die verhindern, dass sich die Ladung in dem Kondensator 54 durch dieselben entlädt.
Der Transistor 52 ist ein Entladungstransistor, der die Ladung in dem Kondensator 54 zu dem Niederspannungsan schluss 1b entlädt, während des normalen Betriebs der Schaltleistungsversorgungsschaltung 1.
Wenn das Fotokopplerempfängerelement 39 während des Betriebs ein Grenzwertsignal empfängt, das von dem Fotokoppleremitterelement 35 ausgegeben wird (d. h. das Licht, das von dem Fotokoppleremitterelement 35 emittiert wird), ansprechend darauf, dass die Ausgangsspannung und/oder der -strom ihre Grenzen überschreiten, wird eine Umgehungsspannung an den Entladungstransistor 52 angelegt. Die Umgehungsspannung, die angelegt ist, um den Transistor 52 zu entladen, schaltet den Entladungstransistor 52 ein und entlädt dadurch den Kondensator 54.
Die Basis des Schutztransistors 51 ist mit dem Zwischenabgriff 71 verbunden. Während des Betriebs wird die Schaltsteuerung des Schutztransistors 51 durch die Spannung an dem Zwischenabgriff 71 gesteuert.
Die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 56, 57 und die Schaltungskonstante des Verzögerungsnetzwerks 70 sind vorausgewählt, so dass, falls eine Referenzleistung, die niedriger ist als diejenige, die als unregelmäßige Ausgabe bestimmt ist (nämlich eine Ausgangsleistung, bei der entweder die Ausgangsspannung oder der Strom einen entsprechenden Referenzwert überschreitet), an dem Sekundärseitenausgang auftritt, die Spannung an dem Zwischenabgriff 71 den Betriebspunkt des Schutztransistors 51 erreicht. Da der Betriebspunkt des Schutztransistors 51 angepasst ist, wenn die Ausgangsleistung den Referenzleistungspegel erreicht, schaltet der Entladungstransistor 52 ein.
Während des Betriebs bildet der Schutztransistor 51 eine Schutzschaltung, die während einer unregelmäßigen Aktivität ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 sendet, unabhängig von dem Betrieb des Fotokopplerempfängerelements 39 und somit eine doppelt sichere Sicherung bildet.
Die Ausgangsseite der Schaltung 10 ist gleich wie die Ausgangsseite der herkömmlichen intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 100 von 1 und wird nicht näher beschrieben.
Als Nächstes wird der Betrieb der intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 10 beschrieben.
Wenn während des normalen Betriebs die sekundäre Ausgangsspannung und der -strom bei oder unter der vorbestimmten Referenzspannung und -strom sind, oszilliert der intermittierende Oszillator 3 bei einer festen Frequenz, um die Gleichstromleistung zu der primären Wicklung 2a des Transformators 2 ein- und auszuschalten. Während dieses normalen Betriebs erhöht sich die Ausgangsleistung von der sekundären Ausgangswicklung 2b.
Wo der Strom, der durch die primäre Wicklung 2a des Transformators 2 fließt, stoppt, wird eine Last zwischen der Hochspannungsausgangsleistung 20a und der Niederspannungsausgangsleitung 20b bei der Rückkopplungswicklung 2c gebildet, d. h. der Rückführspannung proportional zu der Ausgangsspannung.
Die Rückführspannung, die bei der Rückkopplungswicklung 2c erzeugt wird, lädt den Kondensator 54 durch den Widerstand 55 bei einer Geschwindigkeit, die bestimmt wird durch die Zeitkonstante der RC- (Widerstands-Kapazitäts-) Schaltung. Die Spannung über den Kondensator 54 erhöht sich allmählich zu einer Spannung, die mit der Ausgangsspannung verwandt ist.
Mit Bezugnahme auf 2 zeigt ein Graph die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 54 an, wenn das Fotokopplerempfängerelement 39 inaktiv ist, und die Last mit der sekundären Seite verbunden ist. Die Ausgangsleistung wird von 0 W bis 4 W variiert, mit einer minimalen Schwankung. Wie es gezeigt ist, erhöht sich die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 54, während sich die Ausgangsleistung erhöht.
Die geteilte Spannung, die an den invertierten Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 33a gesendet wird, erhöht sich, wenn sich die Ausgangsspannung, die durch die Hochspannungsausgangsleitung 20a und die Niederspannungsausgangsleitung 20b fließt, über die vorbestimmte Referenzspannung hinaus erhöht.
Sobald die vorbestimmte Referenzspannung überschritten ist, wird die Potentialdifferenz der ersten Vergleichsspannung der Spannungsüberwachungsreferenzleistungsversorgung 34a invers verstärkt, und liefert eine Spannung, die den Emissionsschwellenwert des Fotokoppleremitterelements 35 überschreitet.
Gleichartig dazu, wo der Ausgangsstrom, der durch die Hochspannungsausgangsleitung 20a und die Niederspannungsausgangsleitung 20b fließt, sich über den vorbestimmten Referenzstrom hinaus erhöht, erhöht sich die Potentialdifferenz zwischen den Enden des Stromerfassungswiderstands 43, und erhöht dadurch die Spannung, die an den inversen Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 33b angelegt wird. Die Spannungsdifferenz mit der zweiten Vergleichsspannung ist invers verstärkt und liefert eine Spannung, die den Emissionsschwellenwert des Fotokoppleremitterelements 35 überschreitet.
Jedes Mal, wenn in dem Leistungsüberwachungsstrom entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom die entsprechende Referenzspannung oder den Referenzstrom überschreitet, sendet das Fotokoppleremitterelement 35 ein Grenzwertsignal (in diesem Fall eine kontinuierliche Emission) an das Fotokopplerempfängerelement 39, um anzuzeigen, dass der Referenzwert überschritten ist.
Wenn das Fotokopplerempfängerelement 39 das Grenzwertsignal von dem Fotokoppleremitterelement 35 empfängt, schließt das Fotokopplerempfängerelement 39 den Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 und den Niederspannungsanschluss 1b der Gleichstromleistungsversorgung 1 kurz. Als Folge wird eine Vorwärtsvorspannung, die für die Aktivierung ausreicht, an die Basis des Entladungstransistors 52 angelegt.
Wenn der Entladungstransistor 52 aktiviert (eingeschaltet ist), schaltet der Widerstand 58 den Reihenverbindungspunkt 52 des Verzögerungsnetzwerks 70 und des Niederspannungsanschlusses 1b kurz. Diese Operation bewirkt, dass der Kondensator 54 (geladen durch die Rückführspannung) zu dem Niederspannungsanschluss 1b entlädt.
Mit Bezugnahme auf 3 zeigt ein Graph Spannungen an den Anschlüssen des Kondensators 54 während des normalen Betriebs an, während das Fotokopplerempfängerelement 39 arbeitet. Wie 3 zeigt, wird der Kondensator 54 wiederholt geladen und entladen, so dass sich die Spannung an den Anschlüssen nicht über 0 V erhöht, selbst wenn es eine 3W-Last auf der sekundären Seite gibt.
Die Aktivierung des Entladungstransistors 52 bewirkt durch das Fotokopplerempfängerelement 39, dass ein fester Strom durch den Niederspannungsanschluss 1b von dem Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 fließt. Auf diese Aktivierung hin empfängt der Steueranschluss 3a ein Stoppsteuersignal. Auf den Empfang des Stoppsteuersignals hin stoppt der intermittierende Oszillator 3 die Oszillation, bis das Stoppsteuersignal nicht mehr empfangen wird, d. h. bis das Fotokopplerempfängerelement 39 keine weiteren Emissionen empfängt.
Wenn der intermittierende Oszillator 3 aufhört zu oszillieren, erzeugt die sekundäre Ausgangswicklung 2b des Transformators 2 keine Ausgangsleistung mehr, und die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom, die vorher den jeweiligen Referenzwert überschritten haben, verringern sich natürlich, bis dieselben unter den Referenzwert fallen.
Wenn der Ausgangswert unter die Referenz gefallen ist, stoppt das Fotokoppleremitterelement 35 die Emission und stoppt das Empfangen des Grenzwertsignals. Strom, der durch den Steueranschluss 3a fließt, stoppt, und der intermittierende Oszillator 3 nimmt die Oszillation wieder auf. Auf diese Weise stoppt und startet der Oszillator 3 wiederholt die Oszillation und liefert eine stabile Ausgabe auf der Basis der gelieferten Lastleistung.
Während des normalen Betriebs wird der Kondensator 54 des Verzögerungsnetzwerks 70 regelmäßig entladen durch die Rückführspannung, bevor seine Spannung hoch genug ist, um den Entladungstransistor 52 einzuschalten. Somit bleibt der Schutztransistor 51 inaktiv.
In bestimmten Umständen empfängt der Steueranschluss 3a aufgrund einer Schaltungsunregelmäßigkeit oder eines Elementversagens kein Stoppsteuersignal von dem Fotokoppleremitterelement 35 und die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom überschreitet den Referenzwert. Da der intermittierende Oszillator 3 in solchen Umständen weiter oszilliert und die Ausgangsleistung sich erhöht, ist der Entladungstransistor 53 nicht aktiviert. Als Folge wird die Last auf dem Kondensator 54 des Verzögerungsnetzwerks 70 nicht von dem Entladungstransistor 52 entladen und die Ladungsspannung des Kondensators 54 erhöht sich. Gleichartig dazu erhöht sich die Spannung an dem Zwischenabgriff 71 zwischen den Spannungsteilerwiderständen 56, 57.
Wenn die Ausgangsleistung die Referenzleistung lang genug überschreitet, um das Laden des Kondensators 54 zu ermögli chen, überschreitet die Spannung, die von dem Zwischenabgriff 71 an die Basis des Schutztransistors 51 angelegt wird, glücklicherweise den Betriebspunkt des Schutztransistors 51 und der Schutztransistor 51 schaltet ein.
Da der Schutztransistor 51 nun aktiv ist, fließt ein fester Strom von dem Steueranschluss 3a zu einem Niederspannungsanschluss 1b, und der intermittierende Oszillator 3 nimmt an, dass ein Stoppsignal empfangen wurde und stoppt die Oszillation. Somit wird die Schaltung gestoppt, bevor übermäßige Ausgangsleistung erzeugt wird.
Es ist auch möglich, eine zusätzliche Warn- oder Alarmbenachrichtigungsschaltung (in 1 nicht gezeigt) zu der intermittierenden Schaltleistungsversorgungsschaltung 10 hinzuzufügen, um durch einen hörbaren oder sichtbaren Alarm das Vorliegen einer Unregelmäßigkeit anzuzeigen, wenn der Entladungstransistor 52 aktiviert, und dadurch eine zusätzliche Sicherheit zu liefern.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Ladungsspannung des Kondensators 54 geteilt durch die Spannungsteilerwiderstände 56, 57 zu dem Zwischenabgriff 71. Die geteilte Spannung von dem Zwischenabgriff 71 wird an die Basis des Entladungstransistors 52 angelegt. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Basis des Entladungstransistors 52 direkt mit dem Reihenverbindungspunkt 72 zu verbinden, durch Einstellen der Schaltungskonstante des Verzögerungsnetzwerks 70.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Emission von dem Fotokoppleremitterelement 35 als ein Grenzwertsignal verwendet, aber es wäre auch möglich, die Beendigung der Emission als Grenzwertsignal zu betrachten. Gleichartig dazu wird ein fester Strom, der durch den Steueranschluss 3a fließt, als ein Stoppsteuersignal behandelt, um die Oszillation des intermittierenden Oszillators 3 zu stoppen, aber andere Signalformate können für das Stoppsteuersignal verwendet werden, so lange dieselben die Operationen des Fotokopplerempfängerelements 39 und des Schutztransistors 51 auf die beschriebene Weise steuern.
Mit der vorliegenden Erfindung liefern eine Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung und eine Schutzschaltung eine sichere intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung 10, die keine übermäßige Ausgangsleistung auf einer sekundären Seite erzeugt, nicht einmal auf den Ausfall eines Schaltungselements hin.
Da ferner die Rückkopplungsspule eine Rückführspannung proportional zu der Ausgangsleistung erzeugt, kann die Rückführungsspannung verwendet werden, um einen Kondensator zu laden. Dies ermöglicht das Überwachen der Ausgangsleistung mit einer einfachen Struktur, die in der Lage ist, die Ladungsspannung zu überwachen.
Als eine Übersicht umfasst die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung 10 eine Schutzschaltung, die eine übermäßige Ausgangsleistung auf einer sekundären Seite verhindert, selbst wenn ein Schaltungselement ausfällt.
Zusammengefasst steuert die intermittierende Schaltleistungsversorgungsschaltung 10 das Oszillationsintervall der primären Wicklung 2a, um eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom zu stabilisieren.
Die Ausgangsleistungsüberwachungsschaltung umfasst eine Rückkopplungswicklung 2c, eine Gleichrichterdiode 53 und ein Verzögerungsnetzwerk 70. Die Gleichrichter-Glättungsschaltung umfasst eine Diode 4 und einen Glättungskondensator 13. Die Ausgangsüberwachungsschaltung überwacht die Ausgangsleistung von der Gleichrichter-Glättungsschaltung.
Eine Schutzschaltung, die einen Schutztransistor 51 umfasst, gibt ein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss 3a des intermittierenden Oszillators 3 aus, falls die Aus gangsleistungsüberwachungsschaltung bestimmt, dass die Ausgangsleistung eine Referenzleistung für eine vorbestimmte Zeit überschreitet. Die Schutzschaltung ist parallel geschaltet mit dem Fotokopplerempfängerelement 39 zu dem Steueranschluss 3a.
Falls ein Schaltungselement während des Betriebs versagt und das Fotokopplerempfängerelement 39 kein Stoppsteuersignal an den Steueranschluss 3a ausgibt, gibt die Schutzschaltung ein Stoppsteuersignal aus, um die Oszillation des intermittierenden Oszillatorelements 3 zu stoppen und dadurch die Schaltung zu schützen.
Wenn die Ausgangsleistung während des Betriebs die Referenzleistung überschreitet, wird die Ladungsspannung des Kondensators verwendet, um einfach den Schutztransistor zu aktivieren und den intermittierenden Oszillator zu stoppen. Das Ergebnis ist eine einfache Schaltung, die verwendet werden kann, um Schaltungsoperationen zuverlässig zu stoppen, bevor eine übermäßige und schädigende Ausgangsleistung vorliegt.
Es ist bekannt, dass die Formel für elektrische Leistung Strom multipliziert mit Spannung ist. Wo die Ausgangsleistung oben beschrieben ist, kann der Ausdruck durch einfache Anwendung der Gleichung ausgetauscht werden mit Ausgangsstrom und Ausgangsspannung.
Obwohl oben nur ein einziges oder wenige beispielhafte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung näher beschrieben wurden, werden Fachleute auf diesem Gebiet ohne weiteres erkennen, dass viele Modifikationen bei den beispielhaften Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich der angehängten Ansprüche abzuweichen. Folglich sind alle solchen Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung enthalten, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
Nachdem bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, ist klar, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durch einen Fachmann auf diesem Gebiet darin bewirkt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Eine intermittierende Schaltleistungsversorgungsvorrichtung (10), die folgende Merkmale umfasst: eine intermittierende Oszillatoreinrichtung (3) zum Verbinden mit einer primären Wicklung (2a) eines Transformators (2); eine Steuereinrichtung (3a) zum Steuern der intermittierenden Oszillatoreinrichtung; wobei die Steuereinrichtung mit einer ersten Aktivierungseinrichtung (39) verbunden ist, zum Senden eines ersten Stoppsignals an die Steuereinrichtung, wenn ein Ausgangs-Strom und/oder eine -Spannung einen jeweiligen vorbestimmten Referenzausgangswert überschreitet; und dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine zweite Aktivierungseinrichtung (51) zum Senden eines zweiten Sicherungsstoppsignals an die Steuereinrichtung umfasst, wenn der Ausgangs-Strom und/oder die -Spannung den jeweiligen vorbestimmten Referenzausgangswert überschreitet, um dadurch eine Überlastbedingung nach einem Ausfall der ersten Aktivierungseinrichtung zu verhindern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner eine Gleichrichter-Glättungsschaltung (4, 13) zum Glätten des Ausgangs-Stroms und/oder der -Spannung von der intermittierenden Oszillatoreinrichtung (3) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die erste Aktivierungseinrichtung ein Fotokopplerempfängerelement (39) umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das Fotokopplerempfängerelement (39) mit einem Fotokoppleremitterelement (39) gekoppelt ist, das ein Stoppsteuersignal empfängt, wenn der Ausgangs-Strom und/oder die -Spannung den vorbestimmten Referenzausgangswert überschreitet, und das Stoppsteuersignal an das Fotokopplerempfängerelement (39) überträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner eine Ausgangsüberwachungsschaltungseinrichtung (2c, 53, 56, 57, 70) zum Überwachen des Ausgangs-Stroms und/oder der -Spannung und eine Einrichtung zum Erzeugen des ersten Stoppsignals umfasst, wenn der Ausgangs-Strom und/oder die -Spannung den vorbestimmten Referenzausgangswert überschreitet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der: die Ausgangsüberwachungsschaltungseinrichtung zumindest eine Rückkopplungswicklung (2c), eine Gleichrichterdiode (53), ein Verzögerungsnetzwerk (70) und ein Paar von Spannungsteilerwiderständen (56, 57) umfasst; wobei die Rückkopplungswicklung (2c) an einem Ende mit einem Niedrigspannungsanschluss (1b) einer Gleichstromleistungsversorgung (1) verbunden ist, die eine Ausgangsleistung liefert; wobei die Gleichrichterdiode (53) das andere Ende der Kopplungswicklung (2c) verbindet; wobei das Verzögerungsnetzwerk (70) einen ersten Widerstand (55) und einen ersten Kondensator (54) umfasst; wobei ein Reihenschaltungspunkt (52) zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator vorgesehen ist; wobei das Verzögerungsnetzwerk zwischen einer Ausgangsseite der Gleichrichterdiode und dem Niedrigspannungsanschluss in Reihe geschaltet ist; wobei ein Zwischenabgriff (71) zwischen dem Paar von Spannungsteilerwiderständen vorgesehen ist; und wobei das Paar von Spannungsteilerwiderständen zwischen dem Niedrigspannungsanschluss und dem Reihenschaltungspunkt parallel geschaltet ist mit dem ersten Kondensator.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Aktivierungseinrichtung (51) eine Schutzschaltung umfasst, die bei der Verwendung das zweite Sicherungsstoppsignal an die Steuereinrichtung (3a) sendet, unabhängig von dem Betrieb der ersten Aktivierungseinrichtung (39).
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner folgende Merkmale umfasst: einen Schutztransistor (51) in der Schutzschaltung; wobei der Schutztransistor die Steuereinrichtung (3a) der intermittierenden Oszillatoreinrichtung (3) und den Niedrigspannungsanschluss (1b) verbindet; eine Basis des Schutztransistors, die mit dem Zwischenabgriff (71) verbindet; einen Entladungstransistor (52), der zwischen dem Reihenanschlusspunkt (72) und dem Niedrigspannungsanschluss verbindet; wobei das Fotokopplerempfängerelement (39) zwischen einer Basis des Entladungstransistors (52) und der Steuereinrichtung (3a) verbindet.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die intermittierende Oszillatoreinrichtung (3) in Reihe geschaltet ist mit der Primärwicklung (2a) des Transformators (2) und einem Niedrigspannungsanschluss (1b) einer Gleichstromleistungsversorgung (1).
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale umfasst: ein Verzögerungsnetzwerk (70); wobei das Verzögerungsnetzwerk (70) einen ersten Kondensator (54) aufweist, der geladen ist, wenn die intermittierende Oszillatoreinrichtung (3) ausgeschaltet ist; wobei das Verzögerungsnetzwerk (70) eine Zeitkonstante aufweist, die eine normale Zykluszeit einer intermittierenden Operation der intermittierenden Oszillatoreinrichtung überschreitet; eine Einrichtung (51) zum Aktivieren der Steuereinrichtung (3a), wenn eine Ladung in dem ersten Kondensator (54) einen Einschaltwert überschreitet; und wobei die Steuereinrichtung (3a) eine Einrichtung zum Beibehalten des intermittierenden Oszillatoreinrichtung in einem Ruhezustand umfasst, wenn dieselbe aktiviert ist, wodurch bei der Abwesenheit eines regelmä ßigen zyklischen Betriebs der intermittierenden Oszillatoreinrichtung die intermittierende Oszillatoreinrichtung im Ruhezustand bleibt.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner eine Rückkopplungswicklung (2c) umfasst, die eine Rückführspannung erzeugt, die proportional zu der Ausgangsspannung ist, und wobei die Rückführspannung einen ersten Kondensator (54) lädt.