DE2638225A1 - Mains driven power supply for electrical equipment - has capacitive voltage divider producing start voltage to ensure immediate starting - Google Patents

Abstract

The mains power supply, for electrical equipment, has a start circuit, a control circuit determining duty factor and a transformer. A capactive voltage divider (5, 6) is coupled across the output of the full wave rectifier and produces a start voltage for passing to the control circuit (8) to start the power supply. The start voltage is applied to the same input of the control circuit that receives the supply voltage from the transformers secondary winding (13). The supply starts immediately without having recourse to an expensive start circuit.

Description

SchaltnetzteilSwitching power supply

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a switched-mode power supply in the preamble of the claim 1 specified Art.

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.Power packs are required for the operation of many electrical devices, with the help of which an input voltage (mains alternating voltage) is converted to one for the device suitable DC voltage Ige is formed. Today, switching power supplies are often used for this purpose used in which the mains voltage is rectified, screened and the primary circuit a regulated DC voltage converter is supplied, with an electronic Switch a galvanically separated power transmission with the help of a transformer causes on the secondary circuit.

Um bei Anlegen der Netzspannung anzulaufen, benötigten Schalvnetzteile sogenannte Start schaltungen, die für den Beginn des Schaltvorganges die benötigte Startenergle zur Verfügung stellen.In order to start up when the mains voltage is applied, switching power supplies are required so-called start circuits, which are required for the beginning of the switching process Provide starter glare.

Solche Startschaltungen sind bei bekannten Schaltnetzteilen in verschiedener Art realisiert worden, die aber beträchtliche Nachteile aufweisen.Such start-up circuits are in various known switched-mode power supplies Art has been realized, but have considerable disadvantages.

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.The most common way is to use an ohmic voltage divider, which branches off a certain amount from the rectified input voltage. However, as a result of this circuit measure, the power losses of the resistors the efficiency of the circuit is reduced.

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.Other solutions use a separate transformer that controls the supply voltage for starting the power supply unit from the mains Input voltage. Such a solution is very complex, so the power supply units are inevitably necessary more voluminous and expensive.

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.To overcome these disadvantages, a switching power supply with a another solution to the start problem has been proposed (Siemens Components Report, Issue 5, 1975, Seien 150/151), where the voltage is divided by an RC-Giied and Another capacitor is made. The RC element of this solution causes but - due to its time constant - an unexpected time delay far the run-up.

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.The invention is based on the object of a switched-mode power supply To create the type mentioned at the beginning, which starts without delay, without therefore to require a complex starting circuit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch crle is Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of the patent claim 1 specified features solved.

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.The advantages of the invention are in particular, ca the conversion the mains voltage without losses caused by the start switching and thereby conditional reduction in efficiency takes place, but on the other hand the necessary Starting voltage is available immediately after switching on the mains voltage. In addition, the circuit complexity is lower than from the prior art known because one of the two capacitors is also used there as a charging capacitor required, so that instead of all components of known starting circuits, only one comparatively cheap capacitor remains.

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.Another advantage is that one and the same, with the same Switching power supply equipped with components for converting different line voltages (for example the Germany usual voltage of 220 V and the UK standard voltage of 240 V) can be used. Since in Primary circuit of the switched-mode power supply, the rectified mains voltage, a charging capacitor is supplied and this must be designed for the peak voltage, it follows that that for the 220 V network a 350 V capacitor (as the closest in the standardized Voltage series) must be used. For a t4C V mains voltage, however, would be a 350 V capacitor no longer permitted; it should be the next size (450 V) from the Spam only series can be used.

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.In a power supply unit according to the invention, on the other hand, there is the 350 V capacitor Sufficient due to the capacitive voltage division, so that no different Switching power supplies must be manufactured and both the increased cost as well the larger space requirement for a capacitor of the higher voltage series saved can be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.

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.The figure shows the simplified representation of a power supply unit, that works on the flyback converter principle. One at input terminals 1, 2 AC input voltage (mains voltage) is activated after a mains switch is closed 3 rectified in a subsequent rectifier circuit 4. The through the Switch-on caused circuit jump causes two capacitors 5, O of a voltage divider are charged, and at point 7 of the circuit immediately the required starting voltage is available. The capacitors are two high-resistance discharge resistors 19, 20 connected in parallel.

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.The starting energy is fed to a control circuit 8, which is known in the art Wise and as essential components an oscillator, a pulse width modulator, a current limiting circuit and includes voltage monitoring. It determines the duty cycle and / or the frequency with which one uses its base switching transistor 9 connected to its output, the primary winding 10 of a Transformer to the rectified mains voltage. One from the Ausgar.Óskreis with the help of z. B. an optocoupler 11 causes feedback control variable in the control circuit 8 a load-dependent regulation of the duty cycle in a known manner 5. Control circuits of this type are ready-made assemblies in integrated form available on the market, so that a further explanation is not necessary, especially since the Control circuit is not essential to the invention.

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.From the starting energy supplied briefly to the control circuit 8 so the transistor 9 is open and the primary winding 10 to the rectified Mains voltage has been applied. This creates one in the secondary windings 12 and 13 Voltage induced.

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.It stands - removed from the first secondary winding 12 - after rectification and filtering by means of diode 14 and capacitor 15 at the output terminals 16, 17 Disposal. From the second secondary winding 13, the induced voltage is over a diode 18, which serves to rectify the voltage, at the circuit point 7 delivered. The start-up phase is now complete and the switched-mode power supply is up in operation.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (3)

Patentansprüche 1.) Schaltnetzteil mit einer Startschaltung, einer das Tastverhältnis bestimmenden Steuerschaltung sowie eine eine Primär- und Sekundärwicklungen aufweisenden übertrager, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e z , daX ein kapazitiver Spannungsteiler (5, 6) zur Ableitung einer Start spannung aus einer ggfs. gleichgerichteten Eingangsspannung im Primärkreis vorgesehen ist, die der Steuerschaltung (8) für ein Anlaufen des Schaltnetzteiles zugeführt wird. Claims 1.) Switching power supply with a starting circuit, one the duty cycle determining control circuit as well as a primary and secondary windings having a transformer, d a -d u r c h e k e n n z e i c h n e z, daX a capacitive Voltage divider (5, 6) for deriving a starting voltage from a possibly rectified Input voltage is provided in the primary circuit, which the control circuit (8) for a start-up of the switched-mode power supply is supplied. 2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Startspannting sowie eine von ner Sekundärwicklung (13) gelieferte Versorgungsspannung einem gemeinsamen Eingang der Steuerschaltung (8) zugeführt werden. 2. Switching power supply according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the starting voltage and a secondary winding (13) supplied by ner Supply voltage fed to a common input of the control circuit (8) will. 3. Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Ladekondensator einer die Gleichrichtung der Eingangs-Wechselspannung bewirkenden Gleichrichterschaltung (4) als kapazitiver Spannungsteiler (5, 6) ausgebildet ist. 3. Switching power supply according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the charging capacitor is a rectification of the input AC voltage effecting rectifier circuit (4) designed as a capacitive voltage divider (5, 6) is.