DD280208A1 - SWITCHING PART WITH FORCED PULLEY GENERATION - Google Patents

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. 2The invention relates to a switching power supply with compulsory pulse generation at idle, with such switched-mode power supplies connected in parallel to increase the security of supply of electronic devices or modules feed these consumers. For this purpose, the pulse width modulator is preceded by an additional circuit, through which the generation of the auxiliary voltage is ensured even when idling. This enables an immediate start-up. Fig. 2

Description

Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a switching power supply with compulsory pulse generation at idle, with such switching power supplies to increase the security of supply of electronic devices or modules in parallel feed these consumers.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

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.It is known to connect switching power supplies in parallel to increase the output power. In this case, the switching power supply, whose output voltage is set higher, its maximum current and the second power supply provides the rest of the current and determines the output voltage. In the event of an overload, the power supplies must limit their output current in such a way that they can work continuously without damage in this state. The case considered here is different. The supply to the load is taken over by a power supply whose output voltage is set higher. The other power supply remains unloaded. Switching power supplies, which receive their internal auxiliary voltages from their power transformer, show the appearance that falls below a certain minimum load, the auxiliary power supply provides too little energy and internal protection circuits to suspend (with restart after a certain time) lead. If an operation in idle must be possible, such Sr hold power supplies already have a corresponding preload. If such power supplies (also with pre-load) are connected in parallel, then the power supply with the higher set output voltage still takes over the entire current (including both pre-loads), and the other power supply switches off. Now, for example, B. in the working power supply to a defect, then the consumer remains temporarily without voltage until the other power supply switches on. Such power supplies can be disconnected via diodes connected to the consumer for this application. Thus, the minimum load is guaranteed for each power supply and prevents the suspension. The disadvantage is that the consumer receives a reduced by the Diodenflußspannung, which is still load-dependent, reduced operating voltage.

Schaltnetzteile, die ihre Hilfsspannungen über einen separaten Netztrafo erzeugen, zeigen den oben beschriebenen Effekt des „Aussetzens" nicht, der Aufwand dafür ist jedoch hoch (Netztrafo).Switching power supplies that generate their auxiliary voltages through a separate power transformer do not exhibit the above-described effect of "exposure", but the overhead is high (power transformer).

Zie! der ErfindungZie! the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Schaltnetzteil sicherzustellen, daß es nicht zum Aussetzen kommt, selbst wenn die Bslastung auf Null geht.The aim of the invention is to ensure a switching power supply that it does not come to suspension, even if the Bslastung goes to zero.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to make a switching power supply so that even when idle constantly pulses are generated so that the auxiliary voltages do not fall below the required height.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, wie im Kennzeichen des Anspruchs dargestellt, gelöst.According to the task, as shown in the characterizing part of claim, solved.

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.The solution is used in a switching power supply, in which there is a control amplifier for controlling the Ausgangspnnnung on the secondary side, the z. B. is fed by the output voltage itself, and whose output signal übei an optocoupler is transmitted to the primary side and there controls a pulse width modulator.

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.According to the invention, a detection circuit now monitors the level of the auxiliary voltage on the primary side and influences the level of the control circuit t ^; Control signal transmitted to the primary side via the optocoupler in such a way that, when the auxiliary voltage drops below a certain value, pulses are generated independently of this control signal.

Der Vorteil ist darin zu sehen, daß die Schaltnetztcile universeller einsetzbar sind bzw. eine spezielle HilfsStromversorgung, z. B.The advantage is the fact that the Schaltnetztcile are universally applicable or a special auxiliary power supply, eg. B.

über einen zusätzlichen Netztrans'ormator, entfallen kann.via an additional Netztrans'ormator, can be omitted.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: ein dem Stand der Technik entsprechende Schaltnetzteil,1 shows a prior art switching power supply,

Fig. 2: ein Schaltnetzteil mit einer Zusatzschaltung zur Gewährleistung cior ständigen Htlfsspannungserzeugung, Fig.3: ein Impulsdiagramm zur Arbeitsweise des Schaltnetzteils nach Fig. 1,2 shows a switched-mode power supply with an additional circuit for guaranteeing continuous high-voltage voltage generation, FIG. 3 shows a pulse diagram for the operation of the switched-mode power supply according to FIG. 1,

Fig.4: ein Impulsdiagramm zur Arbeitsweise des Schaltnetzteils nach Fig. 2.4 shows a timing diagram for the operation of the switching power supply according to 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.Based on Fig. 1 with the associated voltage curves (Fig. 3), the operation of the known circuit of a switching power supply with its principle-related disadvantages will be explained.

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.With the rectifier circuit 1,2 is generated from the mains voltage U _n required for the operation of the converter DC voltage. The converter itself (power transistor 3, power transformer, 4, rectifier 5 and filter capacitor 6) is shown greatly simplified, since the details of the power unit and the type of converter (blocking, flow or other) is irrelevant to the operation of the circuit arrangement according to the invention. After switching on a capacitor 8 is charged via a resistor 7 (voltage U _c ). Upon reaching a certain voltage (time ti) a flip-flop circuit 9 switches this voltage to a capacitor 10 (auxiliary voltage U _H ). Thus, a drive circuit 11, which also includes the pulse width modulator, begins to supply pulses to the power transistor 3. At the same time, the converter begins to supply itself via an auxiliary winding on the power transformer 4 and the diode 12 itself with auxiliary voltage. As long as the output voltage Ua has not reached its target value, the control voltage U _{5 is} high. At time t2, the output voltage has reached its setpoint, and a control circuit 13 reduces the control voltage via an optocoupler 14 so that exactly the required output power (U _A , I _A ) is generated.

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,).If the output current is switched off (time I ₃ ). then the control amplifier reduces the control voltage U _s to 0 (no pulses). Since there is no subsequent delivery via the diode 12, the auxiliary voltage U _H soon drops below a value below which no activation of the power transistor is possible. The integrated formwork used for this purpose have a protective circuit against insufficient operating voltage. The same effect as switching off the output current occurs when a second switching power supply is connected in parallel with a slightly higher output voltage. Now sets (time L ₁ ) of this parallel-connected power supply due to a defect or the like, the output voltage decreases. However, the drive circuit of the first power supply can not deliver any pulses because their auxiliary voltage is too low. The output voltage decreases accordingly. Only at time t ₅ , the flip-flop 9 disconnects the load from the capacitor 8, and this can recharge. The further process corresponds to switching on (t ₆ = 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.The additional circuit 15 according to the invention (see Fig. 2) does not affect the operation until time t ₃ (operations analogous to Fig. 1, see also Fig. 4), since the transistor 16 via the resistor 17 and the Z-diode 18 with sufficient auxiliary voltage U _{H is} controlled (U _E ~ 0). If (t ₃ ) the load is switched off (by connecting a second power supply unit with a larger output voltage), Hann will no longer generate any pulses, and the auxiliary voltage will drop. Before the undervoltage Schwt He of the drive circuit 11 is reached, below which no pulses are generated, the transistor 16 is blocked by the appropriate dimensioning of the voltage divider 17,18,19 and U _E increases. (t ₄ ) U ₅ thus increases, although the optocoupler 14 is controlled by the control amplifier 13 ago (U _s ~ U _E ). Upon reaching the threshold of U _s , from which pulses are generated (t _s ), the drive circuit outputs one or more pulses until the auxiliary voltage has risen so high that the transistor becomes conductive. In this case, electricity is also delivered to the load. This process is repeated continuously. If now fails the second power supply (t ₆ ), then the first power supply is immediately able to deliver power, and there is no voltage drop at the consumer.

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.The resistor 20 limits the maximum value of U _E , to prevent unnecessarily wide pulses are generated by a too large control voltage U ₅ . This would result in a larger output power being unaffected by the variable gain amplifier, thereby increasing the minimum load that would have to be consumed by a built-in load resistor for a no-load power supply. Since the additional circuit "stabilizes" the auxiliary voltage U ₁₁ , when the input voltage U _n drops (for example when switching off), the output voltage increases at very low load Forward control in the drive circuit to the required minimum height of U _s for generating minimum pulses compensated.

Claims (2)

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.1. Switching power supply with compulsory pulse generation at idle, which has on the primary side a drive circuit with pulse width modulator, which is controlled via an optocoupler of a control circuit on the secondary side, and a power transformer, which has an additional winding for generating the auxiliary voltage and at the start-up a capacitor is provided with resistor, characterized in that between the base of the optocoupler (14) and the negative terminal of the rectified input voltage, the collector-emitter path of a transistor (16) is connected, the base of a resistor (17) and a Zener diode (18) with the primary-side auxiliary voltage (U _H ) and via a resistor (19) to the negative terminal of the input voltage is connected and whose collector-emitter path is bridged with a resistor (20). 2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor les Transistors (16) über einen Widerstand (21) mit dem Pluspol der Eingangsspannung verbunden ist.2. Switching power supply according to claim 1, characterized in that the collector of the transistor (16) via a resistor (21) is connected to the positive pole of the input voltage.