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Schaltnetzteil
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Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art.
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Für den Betrieb vieler elektrischer Geräte werden Netzteile benötigt,
mit deren Hilfe eine Eingangsspannung (Netz-Wechselspannung) auf eine für das Gerät
geeignete Gleichspannung Ige formt wird. Dazu werden heute vielfach Schaltnetzteile
verwendet, in denen die Netzspannung gleichgerichtet, gesiebt und dem Primärkreis
eines geregelten Gleichspannungswandles zugeführt wird, wobei ein elektronischer
Schalter mit Hilfe eines Übertragers eine galvanisch getrennte Leistungsübertragung
auf den Sekundärkreis bewirkt.
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Um bei Anlegen der Netzspannung anzulaufen, benötigten Schalvnetzteile
sogenannte Start schaltungen, die für den Beginn des Schaltvorganges die benötigte
Startenergle zur Verfügung stellen.
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Solche Startschaltungen sind bei bekannten Schaltnetzteilen in verschiedener
Art realisiert worden, die aber beträchtliche Nachteile aufweisen.
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Die üblichste Art besteht in der Verwendung eines ohmschen Spannungsteilers,
der von der gleichgerichteten Eingangsspannung einen bestimmten Betrag abzweigt.
Durch diese Schaltungsmaßnahme wird jedoch in Folge der Leistungsverluste der Widerstände
der Wirkungsgrad der Schaltung herabgesetzt.
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Andere Lösungen verwenden einen separaten Transformator, der die Versorungsspannung
für das Anlaufen des Netzteiles aus der Netz-
Eingangsspannung ableitet.
Eine solche Lösung ist senr aufwendig, die Netzgeräte werden damit zwangsläufig
voluminöser und teurer.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, ist ein Schaltnetzteil mit einer
anderen Lösung des Startproblems vorgeschlagen worden (Siemens Bauteile Report,
Heft 5, 1975, Seien 150/151), bei der eie Spannungsteilung durch ein RC-Giied sowie
eie weiteren Kondensator vorgenommen wird. Das RC-Glied dieser Lösung verursacht
aber - bedingt durch seine Zeitkonstante - eine unerwanscnte Zeitverzögerung far
den Anlauf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzgerät der
eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne Zeitverzögerung anläuft, ohne deshalb
eine aufwendige Startschaltung zu benötigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch crle is Kennzeichen des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, ca die Umwandlung
der Netzspannung ohne durch die Startschaltend hervorgerufene Verluste und dadurch
bedingte Herabsetzung des Wirkungsgrades erfolgt, andererseits aber die erforderliche
Anlauf-Spannung sofort nach dem Einschalten der Netzspannung zur Verfügung steht.
Außerdem ist der schaltungsmäßige Aufwand geringer, als aus dem Stand der Technik
bekannt, denn einer der beiden Kondensatoren wird auch dort als Ladekondensator
benötigt, so da3 anstelle aller Bauteile bekannter Startschaltungen nur ein einziger,
vergleichsweise billiger Kondensator übrigbleibt.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß ein und dasselbe, mit den gleichen
Bauelementen bestückte Schaltnetzgerät für die Umformung unterschiedlicher Netzspannungen
(beispielsweise der Deutschland
üblichen Spannung von 220 V und
der in Großbritannien üblichen Spannung von 240 V) verwendet werden kann. Da im
Primärkreis des Schaltnetzgerätes die gleichgerichtete Netzspannung einen Ladekondensator
zugeführt wird und dieser für die Spitzenspannung ausgelegt sein muß, ergibt sich,
daß für das 220 V-Netz ein 350 V-Eondensator (als nächstliegender in der genormten
Spannung reihe) verwendet werden muß. Für eine t4C V-Netzspannung aber wäre ein
350 V-Kondensator nicht mehr zulässig; es müßte die nächste Größe (450 V) aus der
Spamnur.gsreihe eingesetzt werden.
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In einem Netzgerät gemä.3 der Erfindung ist dagegen der 350 V-Kondensator
aufgrund der kapazitlven Spannungsteilung ausreicKend, so daß keine unterschiedlichen
Schaltnetzgeräte hergestellt werden müssen und sowohl die erhöhten Kosten als auch
der größere Raumbedarf für einen Kondensator der höheren Spannungsreihe eingespart
werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher erläutert.
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Die Figur zeigt die vereinfachte Darstellung eines Schalvnetzgerätes,
das nach den Sperrwandlerprinzip arbeitet. Eine an den Eingangsklemmen 1, 2 anliegende
Eingangs-Wechselspannung (Netzspannung) wird nach Schließen eines Netz schalters
3 in einer nachfolgenden Gleichrichterschaltung 4 gleichgerichtet. Der durch den
Einschaltvorgang hervorgerufene Schaltungssprung verursacht, daß zwei Kondensatoren
5, O eines Spannungsteilers aufgeladen werden, und an Punkt 7 der Schaltung sofort
die erforderliche Startspannung zur Verfügung steht. Den Kondensatoren sind zwei
hochohmige Entladewiderstände 19, 20 parallel geschaltet.
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Die Startenergie wird einer Steuerschaltung 8 zugeführt, die in bekannter
Weise aufgebaut ist und als wesentliche Baugruppen einen Oszillator, einen Pulsbreitenmodulator,
eine Strombegrenzungsschaltung
und Spannungsüberwachung enthält.
Sie bestimmt das Tastverhältnis und/oder die Frequenz, mit der ein mit seiner Basis
an ihren Ausgang angeschlossener Schalttransistor 9 die Primärwicklung 10 eines
Übertragers an die gleichgericntete Netzspannung anlegt. Eine vom Ausgar.Óskreis
mit Hilfe z. B. eines Optokopplers 11 rückgekoppelte Regelgrö2e bewirkt in der Steuerschaltung
8 in ebenfalls bekannter Weise eine lastabhängige Regelung des Tastverhältni sse
5. Steuerschaltungen dieser Art sind als fertige Baugruppen in integrierter Form
auf dem Markt erhältlich, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt, zumal die
Steuerschaltung nicht erfindungswesentlich ist.
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Von der der Steuerschaltung 8 kurzfristig zugeführten Startenergie
ist also der Transistor 9 geöffnet und die Primärwicklung 10 an die gleichgerichtete
Netzspannung gelegt worden. Dadurch wird in den Sekundärwicklungen 12 und 13 eine
Spannung induziert.
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Sie steht - abgenommen von der ersten Sekundärwicklung 12 - nach Gleichrichtung
und Siebung mittels Diode 14 und Kondensator 15 an den Ausgangsklemmen 16, 17 zur
Verfügung. Von der zweiten Sekundärwicklung 13 wird die induzierte Spannung über
eine Diode 18, die der Gleichrichtung der Spannung dient, an den Schaltung punkt
7 geliefert. Die Anlaufphase ist damit abgeschlossen, und das Schaltnetzgerät ist
in Betrieb.
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L e e r s e i t e