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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinheit, die
für elektrische
Vorrichtungen wie Büroautomatisierungsgeräte verschiedener
Arten verwendet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektronische Vorrichtung,
die dieselbe nutzt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
herkömmliche
Stromversorgungseinheit wird in 12 gezeigt.
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Gemäß 12 ist
eine Primärwicklung 2p eines
Transformators 2 mit einer Gleichstromversorgung 1 verbunden.
Die Primärwicklung 2p ist
außerdem
mit einem Schaltelement 3 und einer Vorwärts-Steuereinheit 4 zum
Steuern des Schaltelements 3 verbunden. Die Vorwärts-Steuereinheit 4 hat eine
Vorwärts-Steuerschaltung 4a und
einen Spannungskomparator 4b. Der Ausgangsanschluss 9 ist mit
einer Sekundärwicklung 2s des
Transformators 2 durch ein Gleichrichterelement 5,
eine Drosselspule 7 und eine Glättschaltung 8 verbunden.
Ein weiteres Gleichrichterelement 6, von dem ein Ende geerdet ist,
ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Gleichrichterelement 5 und
der Drosselspule 7 verbunden. Ein oben beschriebener Aufbau
ist ein Beispiel einer so genannten Vorwärts-Stromversorgungseinheit.
Eine Versorgung von 24 Volt erhält man
zum Beispiel vom Ausgangsanschluss 9.
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Um
eine weitere Ausgabe von der oben beschriebenen Vorwärts-Stromversorgungseinheit
zu erhalten, ist eine Hacker-Stromversorgungseinheit 12 mit
einem Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule 7 und
der Glättschaltung 8 durch
eine Glätteinrichtung
verbunden, die aus einer Drosselspule 10 und einem Kondensator 11 besteht.
Eine Spannung von 5 Volt wird zum Beispiel vom Ausgangsanschluss 17 ausgegeben.
Diese Hacker-Stromversorgungseinheit umfasst ein Schaltelement 13,
ein Gleichrichterelement 14, eine Drosselspule 15,
eine Glättschaltung 16 und
eine Hacker-Steuerschaltung 18.
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Mit
anderen Worten, es wird elektrische Energie zur Hacker-Stromversorgungseinheit 12 vom Verbindungspunkt
zwischen der Drosselspule 7 und der Glättschaltung 8 der
Vorwärts-Stromversorgungseinheit
durch die Glättschaltung
zugeführt,
die aus der Drosselspule 10 und dem Kondensator 11 besteht.
Die Hacker-Stromversorgungseinheit 12 führt eine Spannungsumwandlung
durch Zerhacken und Steuern von Strom durch, der in die Drosselspule 15 mit
dem Schaltelement 13 fließt. Infolgedessen kann sie
elektrische Energie von mehreren Ampere oder mehr bei 5 Volt vom
Ausgangsanschluss 17 liefern.
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Wie
oben beschrieben ist, erfordert die herkömmliche Stromversorgungseinheit
die Drosselspule 15 zum Umwandeln von Spannung und die
Drosselspule 10 und den Kondensator 11 zum Glätten der Spannung.
Das heißt,
um die Spannung-Strom-Umwandlung
der Gleichspannung effizient zu machen, steuert die Hacker-Stromversorgungseinheit 12 eine Leitperiode
des Schaltelements, um den Strom zu regeln, der in die Drosselspule 15 fließt, und
gibt die umgewandelte Spannung zum Ausgangsanschluss 17 aus.
Die Drosselspule 15 wird für diesen Zweck benötigt.
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Darüber hinaus
tritt eine Wellenspannung im Ausgangsanschluss 9 auf, da
ein Schaltzyklus des Schaltelements 13 nicht mit der Vorwärts-Stromversorgung
synchronisiert ist. Die Drosselspule 10 und der Kondensator 11 sind
daher notwendig, um dies zu verhindern. Um diese erforderliche Eigenschaft
zu erfüllen,
ist es für
diese Drosselspulen 10 und 15 unumgänglich,
dass sie eine beträchtliche
Größe aufweisen.
Dies ist einer der Gründe,
die es schwierig machen, die Stromversorgungseinheit und die elektronischen
Vorrichtungen, die dieselbe verwenden, in der Größe zu verringern und leichter
zu machen.
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Das
Dokument nach dem Stand der Technik JP-56-139 075A offenbart einen
Vorwärts-Gleichstrom-Gleichspannung-Wandler
mit Mehrfach-Ausgängen
mit einem Transformator, der mehrere Sekundärwicklungen hat. Jede Sekundärwicklung
liefert eine Spannung, die nach dem Gleichrichten und Glätten an
einem jeweiligen Ausgangsanschluss ausgegeben wird. Der Spannungspegel
des ersten Ausgangsanschlusses wird durch die Leitperiode eines
ersten Schalters bestimmt, der mit der Primärwicklung des Transformators
in Reihe verbunden ist. Der Spannungspegel von jedem weiteren Ausgangsanschluss
wird durch die Leitperiode eines Schalters bestimmt, der mit der
jeweiligen Sekundärwicklung des
Transformators in Reihe verbunden ist. Alle Schalter werden zur
gleichen Zeit eingeschaltet, wobei die Leitperiode von jedem Schalter
in Reaktion auf die Spannung, die am jeweiligen Ausgangsanschluss
ausgegeben wird, vorwärts
gesteuert wird.
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Das
Dokument US-A-5 751 139 beschreibt einen Energiewandler im Mehrfachbetrieb,
der eine einzelne Induktionsspule benötigt, um mehrere Energieausgänge bereitzustellen.
Dieser Stand der Technik verringert die Größe des Energiewandlers durch den
Mehrfachbetrieb der einzelnen Induktionsspule zwischen mehreren
Energieausgängen.
Die Ausgänge
werden priorisiert, um zu bestimmen, welcher Ausgang während einer
beliebigen vorgegebenen Verstärkungsphase
bedient wird. Der Energiewandler lädt alternativ die Induktionsspule
und bedient den Ausgang mit der höchsten Priorität, der einen
Ausgangswert hat, der unter seinen Steuerungspunkt gefallen ist.
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Das
Dokument US-A-4 847 742 zeigt eine Mehrkanal-Wechselrichterschaltung,
die unabhängige
Gleichstrom- und Wechselstrom-Mehrkanal-Ausgaben durch Zeitteilung
einer Ausgabe eines herkömmlichen
einzelnen Wandlers Gleichstrom zu Gleichstrom erhält.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorangegangenen Gesichtspunktes
erdacht und zielt darauf ab, Größe und Gewicht
der Stromversorgungseinheit und der elektronischen Vorrichtung zu
verringern.
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Dies
wird durch die Merkmale erreicht, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt
sind. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Eine
Stromversorgungseinheit umfasst:
einen Transformator mit einer
Primärwicklung,
die mit einer Gleichstromversorgung in Reihe verbunden ist;
ein
erstes Schaltelement, das einen Steueranschluss hat und mit der
Primärwicklung
in Reihe verbunden ist;
ein erstes Gleichrichterelement, das
mit einer Sekundärwicklung
des Transformators in Reihe verbunden ist;
eine Drosselspule,
die mit dem ersten Gleichrichterelement in Reihe verbunden ist;
ein
zweites Schaltelement, das mit der Drosselspule in Reihe verbunden
ist;
eine erste Glättschaltung,
die mit dem zweiten Schaltelement in Reihe verbunden ist;
eine
Steuerschaltung, in die eine Ausgangsspannung der ersten Glättschaltung
zum Steuern des ersten Schaltelements eingegeben wird;
ein
zweites Gleichrichterelement, das mit dem ersten Gleichrichterelement
und der Sekundärwicklung
parallel verbunden ist;
ein drittes Schaltelement, das mit
der Drosselspule in Reihe verbunden ist;
eine zweite Glättschaltung,
die mit dem dritten Schaltelement in Reihe verbunden ist; und
eine
Teiler-Steuerschaltung mit einem ersten Eingangsanschluss, in die
eine Eingangsspannung oder eine Ausgangsspannung der zweiten Glättschaltung zum
Steuern einer Leitperiode des dritten Schaltelements in Reaktion
auf die eingegebene Spannung eingegeben wird.
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Eine
elektronische Vorrichtung umfasst die oben beschriebene Stromversorgungseinheit,
eine Lasteinrichtung (z. B. ein Stellelement) und eine Steuereinheit
für die
Lasteinrichtung, wobei die erste Glättschaltung der Lasteinrichtung
elektrische Energie zuführt
und die zweite Glättschaltung
der Steuereinheit elektrische Energie zum Steuern der Lasteinrichtung
zuführt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines ersten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
grafische Veranschaulichung, die die Funktionsweise derselben darstellt;
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3 eine
weitere grafische Veranschaulichung, die die Funktionsweise derselben
darstellt;
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4 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines zweiten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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5 eine
grafische Veranschaulichung, die die Funktionsweise derselben darstellt;
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6 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines dritten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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7 eine
grafische Veranschaulichung, die die Funktionsweise derselben darstellt;
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8 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines vierten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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9 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines fünften exemplarischen
Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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10 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines sechsten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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11 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines siebenten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung; und
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12 einen
elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit nach dem Stand
der Technik.
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BESTE AUSFÜHRUNGSARTEN
DER ERFINDUNG
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Es
werden nachfolgend exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es
werden gleiche Bezugszahlen verwendet, um in den folgenden Beschreibungen
gleiche Bauteile darzustellen.
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(Erstes exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Stromversorgungseinheit eines ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, wobei 2 in Betrieb
befindliche Wellenformen derselben zeigt.
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In 1 ist
eine Primärwicklung 2p des Transformators 2 mit
der Gleichstromversorgung 1 verbunden. Diese Primärwicklung 2p ist
außerdem mit
dem Schaltelement 3 und der Vorwärts-Steuereinheit 4 verbunden.
Die Sekundärwicklung 2s des Transformators 2 ist
mit dem Ausgangsanschluss 9 durch das Gleichrichterelement 5,
die Drosselspule 7 und die Glättschaltung 8 verbunden.
Zusätzlich
ist das Gleichrichterelement 6 von einem Verbindungspunkt
zwischen dem Gleichrichterelement 5 und der Drosselspule 7 mit
einer Masse verbunden. Damit ist, obwohl ein grundsätzlicher
Aufbau der Vorwärts-Stromversorgungseinheit
zu dem Beispiel nach dem Stand der Technik, wie sie beschrieben wurde,
analog ist, hier eine Schaltelement 19 zwischen der Drosselspule 7 und
der Glättschaltung 8 enthalten.
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Das
Schaltelement 21, die Glättschaltung 22 und
der Ausgangsanschluss 24 sind in dieser Reihenfolge von
einem Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule 7 und
dem Schaltelement 19 in Reihe geschaltet. Es wird außerdem eine
Teiler-Steuerschaltung 23a bereitgestellt, die eine Leitperiode
des Schaltelements 21 (nachfolgend als MOSFET 21 bezeichnet)
in Reaktion auf eine Eingangsspannung von der Glättschaltung 22 steuert.
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Es
wird nun der eigentliche Betrieb durch Verwendung von 1 und 2 beschrieben. Wenn
das Schaltelement 3 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer
Strom von der Gleichstromversorgung 1 zur Primärwicklung 2p des
Transformators 2. Zur gleichen Zeit fließt ein elektrischer
Strom im umgekehrten Verhältnis
zu einer Anzahl von Windungen des Transformators 2 von
der Sekundärwicklung 2s des
Transformators 2 zur Drosselspule 7 durch das Gleichrichterelement 5.
Es wird gemäß 2(A) eine Spannung von mehr als 10 Volt
an der Katodenseite des Gleichrichterelements 5 für eine Zeitperiode
von "t1" erzeugt.
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2(C) zeigt eine Wellenform des Stroms, der
zur Drosselspule 7 fließt. Ein elektrischer Strom in
einer Periode von "t3" ist ein Schwungrad-Strom, der
zum Gleichrichterelement 6 fließt.
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Hier
erzeugt die Teiler-Steuerschaltung 23a gemäß 2(B) eine Gate-Spannung, die eine Spannung
mit hohem Pegel ist, in einer Zeitperiode von "t2".
Die Gate-Spannung
wird an eine Gate-Elektrode des MOSFET 21 angelegt, wobei
der MOSFET 21 für
eine Periode von "t2" leitet. Infolgedessen
fließt ein
elektrischer Strom mit einer Wellenform gemäß 2(F).
Die Glättschaltung 22 gibt
eine Gleichspannung gemäß 2(G) an den Ausgangsanschluss 24 aus.
Der Ausgangsanschluss 24 ist mit einer Steuereinheit (in
der Abbildung nicht dargestellt) zum Steuern einer Lasteinrichtung
(z. B., einem Stellelement wie einem Motor) einer elektronischen
Vorrichtung verbunden.
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Das
Schaltelement 19 verhindert ein Zurückfließen des elektrischen Stroms
von der Glättschaltung 8 zum
MOSFET 21 während
der Periode von "t2". Ein elektrischer
Strom der Drosselspule 7 fließt gemäß 2(D) zum
Schaltelement 19 während
einer Periode anders als die Periode "t2".
Dies bewirkt, dass die Glättschaltung 8 eine
Gleichspannung gemäß 2(E) zum Ausgangsanschluss 9 ausgibt. Der
Ausgangsanschluss 9 ist mit einer weiteren Lasteinrichtung
(in der Abbildung nicht dargestellt) der elektronischen Vorrichtung
verbunden.
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Der
Ausgangsanschluss 9 gibt zum Beispiel eine im Allgemeinen
konstante Spannung zwischen 12 und 20 Volt aus, wobei der Ausgangsanschluss 24 zum
Beispiel eine im Allgemeinen konstante Spannung zwischen 5 und 7
Volt ausgibt.
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In
diesem Fall hier nimmt die Ausgangsspannung der Glättschaltung 22 ab,
wenn es einen Laststrom gibt, der vom Ausgangsanschluss 24 fließt. Die Teiler-Steuerschaltung 23a erfasst
das Abnehmen dieser Spannung und erweitert die Periode mit hohem
Pegel (t2) für
die Gate-Elektrode in die Richtung des nach links weisenden Pfeils.
Dies verlängert
die leitende Zeitperiode des MOSFET 21. Folglich nimmt der
elektrische Strom zur Glättschaltung 22 zu,
wobei die Spannung auf einen vorgeschriebenen Wert gesteuert wird.
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Wenn
die Periode von "t2" verlängert wird, nimmt
eine Höhe
des Stroms, der zum Schaltelement 19 fließt, ab,
wobei auch die Ausgangsspannung der Glättschaltung 8 abnimmt.
Der Spannungskomparator 4b in der Vorwärts-Steuereinheit 4 erfasst
jedoch das Abnehmen dieser Spannung und erhöht die Leitzeit des Schaltelements 3.
Dies bewirkt einen Anstieg des elektrischen Stroms der Sekundärwicklung 2s, wobei
infolgedessen die Ausgangsspannung der Glättschaltung so gesteuert wird,
dass sie konstant ist.
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Als
Nächstes
wird ein Aufbau der Teiler-Steuerschaltung 23a beschrieben.
Die Spannung von der Katodenseite des Gleichrichterelements 5 wird
in die Impulsgeneratorschaltung 27a eingegeben, wobei deren
Ausgabe in die Lade-/Entladeschaltung 28 eingegeben wird. Eine Eingangsspannung
(oder eine Ausgangsspannung) der Glättschaltung 22 wird
in einen der Eingangsanschlüsse
der Differenzialschaltung 32 eingegeben, wobei eine Bezugsspannung 33 in
den anderen Eingangsanschluss eingegeben wird. Die Differenzialschaltung 32 verstärkt eine
Differenz des Spannungspotenzials zwischen diesen Eingaben und gibt
sie aus. Die Lade-/Entladeschaltung 28 ist mit dem Kondensator 29 verbunden,
von dem ein Ende geerdet ist. Eine Ausgangsspannung der Lade-/Entladeschaltung 28 wird in
die Wellenformschaltung 30 eingegeben, die einen Komparator
definiert, wobei die Wellenform in eine rechteckige Welle geformt
wird. Eine Ausgabe der Wellenformschaltung 30 wird in die
Ansteuerschaltung 31 eingegeben, wobei eine Ausgabe der
Ansteuerschaltung 31 in den Gate-Anschluss des MOSFET 21 eingegeben
wird.
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Es
wird die Funktionsweise, wie sie in 1 und 3 veranschaulicht
ist, konkret beschrieben. Hier sind 3(A),
(C) und (D) mit 2(A), (C) bzw. (D)
identisch.
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Die
impulsgeneratorschaltung 27 gibt einen Rücksetzimpuls
mit hohem Pegel (Verweis auf 3(H))
für eine
Periode von "t1" nach dem Formen einer
Spannungswellenform von der Katodenseite des Gleichrichterelements 5 aus.
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Die
Lade-/Entladeschaltung 28 entlädt die elektrische Ladung im
Kondensator 29 während
der Periode mit hohem Pegel des Rücksetzimpulses (Verweis auf 3(I)).
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Andererseits
gibt die Differenzialschaltung 32 eine Spannungsdifferenz
(VR – VS)
zwischen einer Spannung (VS) der Glättschaltung 22 und
der Bezugsspannung (VR) 33 aus. Die Lade-/Entladeschaltung 28 lädt den Kondensator 29 mit
Elektrizität entsprechend
der Spannungsdifferenz. Mit anderen Worten, sie lädt den Kondensator 29 für eine Periode von "t4" gemäß 3(I), wenn VS niedriger ist als VR. Wenn
die Spannung des Kondensators 29 einen vorgegebenen Wert
oder größer erreicht,
wird die Ausgabe der Wellenformschaltung 30 umgekehrt.
Infolgedessen gibt die Ansteuerschaltung 31 eine Gate-Spannung
gemäß 3(B) aus.
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Hier
wird die Ausgangsspannung der Differenzialschaltung 32 umso
höher,
je niedriger VS ist, wobei daher die Periode von "t4" verkürzt wird,
wenn ein Ladestrom zum Kondensator 29 ansteigt. Dies erhöht den Strom
zur Glättschaltung 22,
da die Periode mit hohem Pegel von "t5" der
Gate-Spannung verlängert
ist, wobei als Folge die Ausgangsspannung ansteigt. Die Ausgangsspannung
wird damit auf diese Weise auf der vorgegebenen Spannung (zum Beispiel
5 Volt) aufrechterhalten.
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Wie
oben beschrieben ist, kann die Ausgabe der konstanten Spannung vom
Ausgangsanschluss 24 durch die Verwendung des Schaltelements 21 realisiert
werden, um der Glättschaltung 22 einen
Teil des elektrischen Stroms zuzuführen, der zum ersten Gleichrichterelement
und zur Drosselspule fließt,
die mit der Sekundärwicklung
des Transformators verbunden sind.
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Zusätzlich ist
es auch möglich,
stabile Ausgaben von dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten
Ausgangsanschluss herausziehen, indem der elektrische Strom, der
durch das erste Gleichrichterelement und die Drosselspule fließt, die
mit der Sekundärwicklung
des Transformators verbunden sind, synchron geteilt und abwechselnd
der ersten Glättschaltung
und der zweiten Glättschaltung
zugeführt
wird.
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(Zweites exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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4 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines
zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung dar. In 4 ist die
Funktion der Impulsgeneratorschaltung 27a, die die Teiler-Steuerschaltung 23a bildet,
der einzige Unterschied von der Impulsgeneratorschaltung 27a gemäß 1,
wobei weitere strukturelle Bauteile mit jenen von 1 analog
sind.
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Dieses
exemplarische Ausführungsbeispiel wird
nun nachfolgend mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben.
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Die
Impulsgeneratorschaltung 27a unterscheidet sich durch eine
vordere Kante der Impulsspannung (Impulsdauer = t6) gemäß 5(A) an einer Katodenseite des Gleichrichterelements 5 und gibt
gemäß 5(H) einen Rücksetzimpuls mit einer unendlich
kleinen Impulsdauer (d. h. t7, wobei t7 < t6) aus. Es ist auch möglich, einen
Rücksetzimpuls durch
Kombinieren des Signals gemäß 5(A) mit einem Signal zu erzeugen, das
abgeleitet wird, indem es integriert wird. Die Verwendung dieses
Rücksetzimpulses
zum Entladen des Kondensators 29 macht es möglich, von einer
Entladephase zu einer Ladephase in einer kurzen Zeitperiode zu wechseln
(Verweis auf 5(I)). Mit anderen Worten,
es ist möglich,
mit dem Laden des Kondensators 29 zu beginnen, während sich
das Schaltelement 3 noch in der Leitperiode (t6) befindet.
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Der
wie oben beschrieben gebildete Aufbau macht es möglich, dass die Ausgabe (Verweis
auf 5(B)) der Ansteuerschaltung 31 den
Durchlass von Strom zum MOSFET 21 während der Periode (t6) einleitet,
in der das Schaltelement 3 leitend ist. Hier stellt 5(C) einen elektrischen Strom zur Drosselspule 7 dar,
wobei (D) einen elektrischen Strom zum Schaltelement 19 darstellt.
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Entsprechend
dem vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel, wie es beschrieben
ist, ist es möglich,
dass der MOSFET 21 den Strom für eine längere Periode als der des ersten
exemplarischen Ausführungsbeispiels
weiter durchleitet, indem die Entladeperiode des Kondensators verkürzt wird.
Damit wird es möglich,
eine höhere
Leistung vom Ausgangsanschluss 24 auszugeben, selbst wenn
der Ausgangsanschluss 9 eine kleine Last trägt.
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(Drittes exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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6 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines
dritten exemplarischen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung dar. In 6 ist eine
Impulsverzögerungsschaltung 27b,
die die Teiler-Steuerschaltung 23a bildet, enthalten, um
die Impulsgeneratorschaltung 27a gemäß 1 zu ersetzen.
Die weiteren strukturellen Bauteile sind zu denen von 1 analog.
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Dieses
exemplarische Ausführungsbeispiel wird
nachfolgend mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
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Die
Impulsverzögerungsschaltung 27b erfasst
eine vordere Kante der Impulsspannung (Impulsdauer = t6) gemäß 6(A) an einer Katodenseite des Gleichrichterelements 5.
Sie gibt dann einen Rücksetzimpuls
von einer unendlich kleinen Impulsdauer mit einer Verzögerung von Δt 10 aus
(Verweis auf 7(G)).
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Der
Kondensator 29 wird durch Verwendung dieses Rücksetzimpulses
entladen. Das heißt,
die Entladung des Kondensators 29 beginnt in der Mitte der
Periode (t6), in der sich das Schaltelement 3 noch im leitenden
Zustand befindet. Es wird dann möglich, unmittelbar
danach in eine Ladephase zu wechseln (Verweis auf 7(I)).
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Infolgedessen
kann der MOSFET 21 leitend gehalten werden, bis der folgende
Rücksetzimpuls erzeugt
wird (Verweis auf 7(F)). Mit anderen Worten,
der MOSFET 21 wird für
die Periode von Δt 10
innerhalb einer Periode leitend, in der ein Strom zur Drosselspule 7 (Verweis
auf 7(C)) durch das Gieichrichterelement 6 fließt, wobei
dem Transformator 2 über
das Schaltelement 3 eine elektrische Energie zugeführt wird.
Da der elektrische Strom auf diese Weise zum Ausgangsanschluss 24 zugeführt wird, arbeitet
die Vorwärts-Steuereinheit 4,
als wenn es äquivalent
eine Last zum Ausgangsanschluss 9 gibt, selbst wenn die
Last zum Ausgangsanschluss 9 klein ist, d. h., der Strom,
der durch das Schaltelement 19 (Verweis auf 7(D)) fließt, klein ist, wobei dadurch eine
große
Ausgangsspannung vom Ausgangsanschluss 24 entnommen werden
kann.
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Damit
macht die Erfindung, wie sie beschrieben ist, eine Ausgabe eines
hohen Stroms vom Ausgangsanschluss 24, selbst wenn es keine
Last am Ausgangsanschluss 9 gibt, durch genaues Steuern des
Schaltelements 3 mittels des verzögerten Rücksetzimpulses von kurzer Zeitdauer
möglich,
den Kondensator zu entladen.
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(Viertes exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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8 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines
vierten exemplarischen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung dar. Hier wird die Glättschaltung 36 in
der Teiler-Steuerschaltung 23c als eine interne Energieversorgung
bereitgestellt.
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Eine
Ausgangsspannung, die normalerweise in der Sekundärwicklung 2s des
Transformators 2 erzeugt wird, ist eine positive Spannung
und eine negative Spannung mit einem Spitzenwert von mehr als 10
Volt. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 2s wird,
nachdem sie durch das Gieichrichterelement 5 gleichgerichtet
wird (Verweis auf 7(A)), in die Gleichrichter-Glättschaltung 36 eingegeben. Die
Gleichrichter-Glättschaltung 36 gibt
eine Gleichspannung von mehr als 10 Volt aus. Diese Ausgangsspannung
wird den individuellen Schaltungen in der Teiler-Steuerschaltung 23c zugeführt. Ein
Aufbau, der wie oben konstruiert ist, macht es möglich, das Schaltelement 21 leicht
bei niedrigen Kosten zu steuern.
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In 8 ist
das Schaltelement 37, das aus einem MOSFET aufgebaut ist,
parallel mit einer Diode verbunden, die das Schaltelement 19 bildet.
Das Schaltelement 37 wird durch die Ansteuerschaltung 31a in
der Teiler-Steuerschaltung 23c gesteuert.
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Der
wie oben beschriebene Aufbau kann die Erwärmung der Diode verhindern,
die das Schaltelement 19 bildet, selbst wenn eine mit dem
Ausgangsanschluss 9 verbundene Last hoch ist, wobei dadurch
ein Kühlkörper überflüssig wird.
Außerdem kann
ein Signal von umgekehrter Polarität gegenüber der der Ansteuerschaltung 31a zum
Ansteuern des Schaltelements 21 genügen, um ein Ansteuersignal für das Schaltelement 37 zu
bilden, und kann folglich leicht erzeugt werden.
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Funktionen
und Wirkungsweise der anderen strukturellen Bauteile sind zu denen
des ersten exemplarischen Ausführungsbeispiels
analog, wobei deren Einzelheiten damit ausgelassen werden.
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(Fünftes exemplarisches Ausführungsbeispiel)
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9 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines
fünften
exemplarischen Ausführungsbeispiels
dieser Erfindung dar, wobei sie eine Teiler-Steuerschaltung 23d sowie
ein Schaltelement 40, ein weiteres Schaltelement 41, eine
Glättschaltung 42 und
einen Ausgangsanschluss 44 hat, die parallel zu dem Aufbau
gemäß 1 angeordnet
sind. Infolgedessen wird eine Stromversorgung mit drei unterschiedlichen
Ausgängen
verfügbar
gemacht.
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Hier
soll das Schaltelement 40, das zwischen der Drosselspule 7 und
dem Schaltelement 19 geschaltet ist, einen Umkehrstrom
verhindern. Es ist für die
Ausgangsspannungen notwendig, dass sie eine Bedingung dahingehend
erfüllen,
dass der Ausgangsanschluss 9 das höchste Potenzial, der Ausgangsanschluss 44 das
nächste
und der Ausgangsanschluss 24 das niedrigste hat. Eine Differenz
des Potenzials unter diesen individuellen Ausgängen kann sogar zum Beispiel
0,1 Volt betragen.
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In 9 wird
ein elektrischer Strom, der zur Drosselspule 7 fließt, in einer
Zeitachse von einer mit der höchsten
Ausgangsspannung aufeinander folgend aufgeteilt. Das heißt, die
Teiler-Steuerschaltung 23c und die Teiler-Steuerschaltung 23d arbeiten
in einer solchen Weise, dass sie die Schaltelemente 40 und 41,
nachdem der elektrische Strom zum Schaltelement 19 fließt, und
schließlich
das Schaltelement 21 in eine Kontinuität umwandeln.
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Wie
anhand des vorangegangenen offensichtlich wird, kann eine Versorgungseinrichtung
mit Mehrfach-Ausgängen
zur Erzeugung von mehreren Ausgängen
realisiert werden, wenn eine Anzahl von Kombinationen, die jeweils
eine Teiler-Steuerschaltung 23d, ein Schaltelement 40,
ein Schaltelement 41, eine Glättschaltung 42 und
einen Ausgangsanschluss 44 umfassen, parallel verbunden
sind.
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(Sechstes exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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10 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinhert eines
sechsten exemplarischen Ausführungsbeispiels
dieser Erfindung dar. Der Aufbau von 2 ist zu
der Stromversorgungseinheit gemäß 1 analog,
außer
dass die Impulsgeneratorschaltung 27a von der Teiler-Steuerschaltung 23a ausgenommen
ist.
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Es
wird die Teiler-Steuerschaltung 23e von diesem exemplarischen
Ausführungsbeispiel
nachfolgend mit Bezug auf 10 beschrieben.
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Wenn
eine Spannung einer Glättschaltung 22,
welche die Spannung ist, die in die Differenzialschaltung 32 eingegeben
wird, über
die Bezugsspannung 33 hinaus ansteigt, nimmt eine Ausgabe
der Differenzialschaltung 32 ab. Infolgedessen entlädt die Lade-/Entladeschaltung 28 den
Kondensator 29.
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Im
Gegenteil, die Ausgabe der Differenzialschaltung 32 steigt
an, wenn die Spannung der Glättschaltung 22 unter
die Bezugsspannung 33 sinkt. Folglich lädt die Lade-/Entladeschaltung 28 den
Kondensator 29 in der gleichen Weise wie das erste exemplarische
Ausführungsbeispiel.
Eine Spannung des Kondensators 29 wird durch die Wellenformschaltung 30 in
die Ansteuerschaltung 31 eingespeist, so dass deren Ausgabe
den MOSFET 21 ansteuert, um die Glättschaltung 22 zu
laden und eine Ausgangsspannung in der gleichen Weise wie das vorhergehende
erste exemplarische Ausführungsbeispiel
zu steuern.
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Wie
oben beschrieben ist, ist eine Impulsgeneratorschaltung in der Teiler-Steuerschaltung
nicht notwendig, wenn eine Last zum Ausgangsanschluss 24 nicht
so hoch ist, wobei dadurch die Stromversorgungseinheit noch kleiner
und weniger kostspielig gemacht wird.
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(Siebentes exemplarisches
Ausführungsbeispiel)
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11 stellt
einen elektrischen Schaltplan einer Stromversorgungseinheit eines
siebenten exemplarischen Ausführungsbeispiels
dieser Erfindung dar. In 11 ist
die Gleichstromversorgung 1 mit einer Mittelanzapfung der
Primärwicklung 52p des Transformators 52 verbunden,
wobei das Schaltelement 3 und ein weiteres Schaltelement 51 jeweils
mit beiden Enden der Primärwicklung 52p verbunden sind.
Die Vorwärts-Steuerschaltung 50a steuert
die Schaltelemente 3 und 51 in einer Weise, dass
sie abwechselnd leitend werden. Eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 52s des
Transformators 52 ist geerdet, wobei die Anodenanschlüsse der
Gleichrichterelemente 5 und 6 jeweils mit beiden
Enden der Sekundärwicklung 52s verbunden
sind. Die Katodenanschlüsse
der Gleichrichterelemente 5 und 6 sind miteinander
und mit der Drosselspule 7 und der Impulsgeneratorschaltung 27a verbunden.
Die weiteren strukturellen Bauteile sind mit denen des ersten exemplarischen
Ausführungsbeispiels
identisch.
-
Die
grundlegende Funktionsweise ist im Allgemeinen zu dem analog, was
in den ersten bis sechsten exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben
wurde. Da die Schaltelemente 3 und 51 in der Primärseite des
Transformators 52 zum Zuführen von elektrischer Energie
die Schaltvorgänge
abwechselnd durchführen,
können
sie eine Ausgabe mit hoher elektrischer Energie verfügbar machen.
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Demzufolge
macht die oben beschriebene, vorliegende Erfindung den Vorteil der
Beseitigung einer Drosselspule zum Umkehren der Spannung und einer
weiteren Drosselspule und eines Kondensators für die Glättschaltung möglich.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Wie
oben beschrieben ist, macht die vorliegende Erfindung die Verringerung
von Größe und Gewicht
der Stromversorgungseinheit und der elektronischen Vorrichtung,
die dieselbe verwendet, möglich.
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- 1
- Gleichstromversorgung
- 2,
52
- Transformator
- 3,
13, 51
- Schaltelement
- 4,
50
- Vorwärts-Steuereinheit
- 5,
6, 14
- Gleichrichterelement
- 7,
10, 15
- Drosselspule
- 8,
16, 22, 42
- Glättschaltung
- 9,
17, 24, 44
- Ausgangsanschluss
- 11
- Kondensator
- 12
- Hacker-Stromversorgungseinheit
- 18
- Hacker-Steuerschaltung
- 19,
40
- Schaltelement
- 20,
26, 34
- Verbindungsleitung
- 21,
41
- Schaltelement
- 23
- Teiler-Steuerschaltung
- 27
- Impulsgeneratorschaltung
- 28
- Lade-/Entladeschaltung
- 29
- Kondensator
- 30
- Wellenformschaltung
- 31
- Ansteuerschaltung
- 32
- Differenzialschaltung
- 33
- Bezugsspannung