DD280208A1

DD280208A1 - Schaltnetzteil mit zwangsweiser pulserzeugung

Info

Publication number: DD280208A1
Application number: DD32574389A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Grande
Original assignee: Robotron Veb K
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil mit zwangsweiser Pulserzeugung im Leerlauf, wobei solche Schaltnetzteile zur Erhoehung der Versorgungssicherheit elektronischer Geraete bzw. Baugruppen parallelgeschaltet diese Verbraucher speisen. Hierzu wird dem Pulsbreitenmodulator eine Zusatzschaltung vorgeschaltet, durch die auch im Leerlauf die Erzeugung der Hilfsspannung gewaehrleistet ist. Damit wird ein sofortiger Anlauf ermoeglicht. Fig. 2

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil mit zwangsweiser Pulserzeugung im Leerlauf, wobei solche Schaltnetzteile zur Erhöhung der Versorgungssicherheit elektronischer Geräte bzw. Baugruppen parallelgeschaltet diese Verbraucher speisen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, Schaltnetzteile zur Erhöhung der Ausgangsleistung parallelzuschalten. In diesem Fall liefert das Schaltnetzteil, dessen Ausgangsspannung höher eingestellt ist, seinen Maximalstrom und das zweite Netzteil den Rest des Stromes und bestimmt die Ausgangsspannung. Die Netzteile müssen dazu bei Überlast ihren Ausgangsstrom so begrenzen, daß sie in diesem Zustand schadlos dauernd arbeiten können. Der hier betrachtete Fall liegt anders. Die Versorgung des Verbrauchers wird von einem Netzteil übernommen, dessen Ausgangsspannung höher eingestellt ist. Das andere Netzteil bleibt unbelastet. Schaltnetzteile, die ihre internen Hilfsspannungen von ihrem Leistungsübertrager beziehen, zeigen die Erscheinung, daß bei Unterschreitung einer bestimmten Mindestlast die HilfsStromversorgung zu wenig Energie liefert und interne Schutzschaltungen zum Aussetzen (mit Wiederanlauf nach bestimmter Zeit) führen. Falls ein Betrieb im Leerlauf möglich sein muß, enthalten solche Sr haltnetzteile bereits eine entsprechende Vorlast. Werden solche Netzteile (auch mit Vorlast) unmittelbar parallelgeschaltet, dann übernimmt trotzdem das Netzteil mit der höher eingestellten Ausgangsspannung den gesamten Strom (einschließlich beider Vorlasten), und das andere Netzteil setzt aus. Tritt nun z. B. in dem arbeitenden Netzteil ein Defekt auf, dann bleibt der Verbraucher kurzzeitig ohne Spannung bis das andere Netzteil zuschaltet. Solche Netzteile können für diesen Anwendungsfall über Dioden entkoppelt an den Verbraucher geschaltet werden. So wird für jedes Netzteil die Minimallast garantiert und das Aussetzen verhindert. Nachteilig ist, daß der Verbraucher eine um die Diodenflußspannung, die dazu noch lastabhängig ist, verringerte Betriebsspannung erhält.

Schaltnetzteile, die ihre Hilfsspannungen über einen separaten Netztrafo erzeugen, zeigen den oben beschriebenen Effekt des „Aussetzens" nicht, der Aufwand dafür ist jedoch hoch (Netztrafo).

Zie! der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Schaltnetzteil sicherzustellen, daß es nicht zum Aussetzen kommt, selbst wenn die Bslastung auf Null geht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil so zu gestalten, daß auch im Leerlauffall ständig Impulse erzeugt werden, damit die Hilfsspannungen die erforderliche Höhe nicht unterschreiten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, wie im Kennzeichen des Anspruchs dargestellt, gelöst.

Die Lösung wird in einem Schaltnetzteil eingesetzt, in dem sich zur Regelung der Ausgangsspnnnung auf der Sekundärseite ein Regelverstärker befindet, der z. B. von der Ausgangsspannung selbst gespeist wird, und dessen Ausgangssignal übei einen Optokoppler auf die Primärseite übertragen wird und dort einen Pulsbreitenmodulator steuert.

Erfindungsgernäß überwacht jetzt eine Erkennungsschaltung die Höhe der Hilfsspannung aufder Primärseite und beeinflußt das von der Regelschaltung t^;ber den Optokoppler auf die Primärseite übertragene Steuersignal derart, daß beim Absinken der Hilfsspannung unter einen bestimmten Wert unabhängig von diesem Regelsignal Impulse erzeugt werden.

Der Vorteil ist darin zu sehen, daß die Schaltnetztcile universeller einsetzbar sind bzw. eine spezielle HilfsStromversorgung, z. B.

über einen zusätzlichen Netztrans'ormator, entfallen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein dem Stand der Technik entsprechende Schaltnetzteil,

Fig. 2: ein Schaltnetzteil mit einer Zusatzschaltung zur Gewährleistung cior ständigen Htlfsspannungserzeugung, Fig.3: ein Impulsdiagramm zur Arbeitsweise des Schaltnetzteils nach Fig. 1,

Fig.4: ein Impulsdiagramm zur Arbeitsweise des Schaltnetzteils nach Fig. 2.

Anhand von Fig. 1 mit den dazugehörigen Spannungsverläufen (Fig. 3) soll die Wirkungsweise der bekannten Schaltung eines Schaltnetzteils mit ihren prinzipbedingten Nachteilen erläutert werden.

Mit der Gleichrichterschaltung 1,2 wird aus der Netzspannung U_n die für den Betrieb des Wandlers erforderliche Gleichspannung erzeugt. Der Wandler selbst (Leistungstransistor 3, Leistungsübertrager,4, Gleichrichter 5 und Siebkondensator 6) ist stark vereinfacht dargestellt, da die Einzelheiten des Leistungsteils und die Art des Wandlers (Sperr-, Durchflußwandler oder andere) ohne Bedeutung für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist. Nach dem Einschalten wird über einen Widerstand 7 ein Kondensator 8 aufgeladen (Spannung U_c). Beim Erreichen einer bestimmten Spannung (Zeitpunkt ti) schaltet eine Kippschaltung 9 diese Spannung auf einen Kondensator 10 (Hilfsspannung U_H). Damit beginnt eine Ansteuerschaltung 11, die auch den Pulsbreitenmodulator enthält, Impulse an den Leistungstransistor 3 zu liefern. Gleichzeitig beginnt sich der Wandler über eine Hilfswicklung auf dem Leistungstrafo 4 und die Diode 12 selbst mit Hilfsspannung zu versorgen. Solange die Ausgangsspannung Ua ihren Sollwert nicht erreicht hat, ist die Steuerspannung U₅ hoch. Zum Zeitpunkt t2 hat die Ausgangsspannuno ihren Sollwert erreicht, und eine Regelschaltung 13 verringert üb er einen Optokoppler 14 die Steuerspannung derart, daß genau die erforderliche Ausgangsleistung (U_A, I_A) erzeugt wird.

Wird der Ausgangsstrom abgeschaltet (Zeitpunkt I₃). dann verringert der Regelverstärker die 'Steuerspannung U_s auf 0 (keine Impulse). Da keine Nachlieferung über die Diode 12 erfolgt, sinkt die Hilfsspannung U_H bald unter einen Wert ab, unter dem keine Ansteuerung des Leistungstransistors möglich ist. Die hierfür verwendeten integrierten Schalungen weisen eine Schutzschaltung gegen zu geringe Betriebsspannung auf. Derselbe Effekt wie beim Abschalten des Ausgangsstromes tritt auf, wenn ein zweites Schaltnetzteil mit etwas höherer Ausgangsspannung parallelgeschaltet wird. Setzt nun (Zeitpunkt L₁) dieses parallelgeschaltete Netzteil infolge eines Defektes o. ä. aus, sinkt die Ausgangsspannung ab. Die Ansteuerschaltung des ersten Netzteils kann aber noch keine Impulse liefern, da deren Hilfsspannung zu niedrig ist. Die Ausgangsspannung sinkt demzufolge ab. Erst zum Zeitpunkt t₅ trennt die Kippschaltung 9 die Verbraucher von dem Kondensator 8, und dieser kann sich wieder aufladen. Der weitere Vorgang entspricht dem Einschalten (t₆ = t,).

Die erfindungsgemäße Zusatzschaltung 15 (s. Fig. 2) beeinflußt die Wirkungsweise bis zum Zeitpunkt t₃ nicht (Vorgänge analog zu Fig. 1; siehe auch Fig. 4), da der Transistor 16 über den Widerstand 17unddieZ-Diode 18 bei ausreichender Hilfsspannung U_H durchgesteuert ist (U_E ~ 0). Wird (t₃) die Last abgeschaltet (durch Zuschaltung eines zweiten Netzteils mit größerer Ausgangsspannung), Hann werden ebenfalls keine Impulse mehr erzeugt, und die Hilfsspannung sinkt ab. Bevor die Unterspannungsschwt He der Ansteuerschaltung 11 erreicht wird, unterhalb der keine Impulse mehr erzeugt werden, wird der Transistor 16 durch die geeignete Dimensionierung des Spannungsteilers 17,18,19 gesperrt und U_E steigt. (t₄) U₅ steigt damit auch, obwohl der Optokoppler 14 vom Regelverstärker 13 her durchgesteuert ist (U_s ~ U_E). Beim Erreichen der Schwelle von U_s, ab der Impulse erzeugt werden (t_s), gibt die Ansteuerschaltung einen oder mehrere Impulse ab, bis die Hilfsspannung so weit angestiegen ist, daß der Transistor leitend wird. Dabei wird auch Strom an die Last abgegeben. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend. Fällt jetzt das zweite Netzteil aus (t₆), dann ist das erste Netzteil sofort in der Lage Strom zu liefern, und es kommt zu keinem Spannungseinbruch am Verbraucher.

Der Widerstand 20 begrenzt den Maximalwert von U_E, um zu verhindern, daß durch eine zu große Steuerspannung U₅ unnötig breite Impulse erzeugt werden. Das würde dazu führen, daß unbeeinflußbar vom Regelverstärker eine größere Ausgangsleistung erzeugt wird, wodurch sich die Mindestlast, die für ein leerlauffestes Netzteil durch einen eingebauten Lastwiderstand verbraucht werden müßte, erhöht. Da die Zusatzschaltung die Hilfsspannung U₁₁ „stabilisiert", kommt es beim Absinken der Eingangsspannung U_n (z.B. beim Ausschalten) bei sehr geringer Last dazu, daß die Ausgangsspannung ansteigt. Dem wirkt der Widerstand 21 etwas entgegen, außerdem werden durch ihn die AuswirÄungen einer Vorwärtsregelung in der Ansteuerschaltung auf die erforderliche Mindesthöhe von U_s zur Erzeugung von Minimalimpulsen kompensiert.

Claims

1. Schaltnetzteil mit zwangsweiser Pulserzeugung im Leerlauf, welches auf der Primärseite eine Ansteuerschaltungmit Pulsbreitenmodulator besitzt, welcher über einen Optokoppler von einer Regelschaltung aufder Sekundärseite gesteuert wird, und einem Leistungsübertrager, welcher eine zusätzliche Wicklung zur Erzeugung der Hilfsspannung besitzt und bei dem zum Anlauf ein Kondensator mit Widerstand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Fußpunkt des Optokopplers (14) und den Minuspol der gleichgerichteten Eingangsspannung die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (16) geschaltet ist, dessen Basis über einen Widerstand (17) und eine Z-Diode (18) mit der primärseitigen Hilfsspannung (U_H) und über einen Widerstand (19) mit dem Minuspol der Eingangsspannung verbunden ist und dessen Kollektor-Emitter-Strecke mit einem Widerstand (20) überbrückt ist.

2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor les Transistors (16) über einen Widerstand (21) mit dem Pluspol der Eingangsspannung verbunden ist.