DE2702084C2

DE2702084C2 -

Info

Publication number: DE2702084C2
Application number: DE2702084A
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Fujisawa Kanagawa Jp Ohsawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-01-21
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1988-01-14
Also published as: DE2702084A1; NL7700588A; GB1542826A; FR2339282B1; US4121282A; CA1097402A; FR2339282A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzgerät entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Durch die DE-OS 23 64 588 ist bereits ein Strom richter bekannt, enthaltend einen Transformator mit einer mit einer Gleichspannungsquelle verbun denen Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, einen Gleichrichter, der mit der Sekundärwicklung verbunden ist und eine Ausgangsgleichspannung er zeugt, einen Detektorkreis zur Ermittlung der Aus gangsgleichspannung, einen Modulator zur Erzeugung eines modulierten Signals in Abhängigkeit vom Aus gangssignal des Detektorkreises, und ein Schalt element, das mit dem Transformator verbunden ist und von dem modulierten Signal gesteuert wird, um die dem Transformator zugeführte Gleichspan nung zu zerhacken. Dieser Stromrichter enthält weiterhin einen Oszillator, der mit dem Trans formator zur Erzeugung eines Schwingungssignals verbunden ist, sowie einen weiteren Gleichrich ter, der das Schwingungssignal empfängt und es in eine Gleichspannung umwandelt, die dem Modu lator als Betriebsspannung zugeführt wird.

Zur Lösung des Problems des Überganges von der Einschaltphase zum eingeschwungenen Zustand ist bei dem bekannten Stromrichter vorgesehen, einen in einer Hilfswicklung durch die Anfangs-Sperr schwingung erzeugten Impuls als Trigger-Impuls für den Detektor und den Treiber-Impulsgenerator zu verwenden und so das Gerät zum Anlaufen zu bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Netzgerät entsprechend dem Oberbegriff des Pa tentanspruches so auszubilden, daß mittels einer einfachen Schaltung ein hoher Wirkungs grad gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruches ge löst.

Wie anhand der Beschreibung noch im einzelnen erläutert wird, ist im stabilisierten Normalbe trieb des Netzgerätes die nur für den Einschalt vorgang wirksame Betriebsspannungsquelle ausge schaltet, was eine wesentliche Stromersparnis und damit eine deutliche Verbesserung des Wir kungsgrades ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Netzgerätes gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 bis 4 Schaltbilder weiterer Ausführungs formen der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Netzgerät wird eine handelsübliche Wechselspannung über einen Netz stecker 1, Netzschalter 2 und ein Filter 3 einem Gleichrichter 4 zugeführt, der dann die Wechsel spannung gleichrichtet und glättet und eine Gleichspannung erzeugt. Diese Gleichspannung wird einer Serienschaltung der Primärwicklung L ₁ eines Transformators 5 und der Kollektor- Emitter-Strecke eines Schalt- bzw. Zerhackertransistors 6 zugeführt. Die Basis des Zer hackertransistors 6 wird mit einem impulsbreitenmodulier ten Impuls z. B. eines Impulsbreitenmodulators 16 versorgt und wird somit ein- und ausgeschaltet. Es wird somit eine Wechselspannung über der Sekundärwicklung L ₂ des Trans formators 5 induziert, die einem Gleichrichter 7 zur Gleichrichtung und Glättung zugeführt wird, um die ge wünschte Ausgangsgleichspannung an einem Ausgangsanschluß 8 zu erzeugen.

Um die Ausgangsgleichspannung an dem Anschluß 8 zu stabili sieren, wird die Gleichspannung an dem Anschluß 8 über einen Einstellwiderstand 11 einem Transistor 12 zugeführt, der die Gleichspannung mit einer Bezugsspannung einer Konstantspannungsdiode 13 vergleicht. Das verglichene Ausgangssignal des Transistors 12 wird z. B. über einen Fotokoppler 14 und einen Verstärker 15 dem Modulator 16 als Modulationseingangssignal zugeführt. Der Modulator 16 erhält auch ein Trägersignal von einem Oszillator 17, dessen Impulsbreite von dem zuvor erwähnten Modulations eingangssignal moduliert wird. Somit wird die Impulsbreite des Impulses des Modulators 16 in Abhängigkeit von der Ausgangsgleichspannung am Anschluß 8 moduliert, und damit wird die Gleichspannung am Anschluß 8 auf einen konstanten Wert stabilisiert.

Der Transformator 5 ist mit einer Tertiärwicklung L ₃ versehen und eine darin induzierte Wechselspannung wird einem Gleichrichter 24 zugeführt, der dann eine Gleich spannung erzeugt. Diese Gleichspannung wird dem Ver stärker 15, dem Modulator 16 und dem Oszillator 17 als Betriebsspannung zugeführt. Wie zuvor erwähnt wurde, ist, wenn die Netzschalter 2 am Anfang geschlossen bzw. ein geschaltet werden, der Zerhackertransistor 6 gesperrt, und daher erzeugt der Gleichrichter 24, der mit der Ter tiärwicklung L ₃ verbunden ist, nicht die notwendige Be triebsgleichspannung für den Modulator 16 und den zuge hörigen Verstärker 15 und Oszillator 17. Daher wird kein impulsbreitenmodulierter Impuls auf den Transistor 6 ge geben, der daher gesperrt bleibt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung in Fig. 1 kann das vorherige Problem allgemein dadurch vermieden werden, daß eine Eigenschwingung durch den Transistor 6 für eine be stimmte Periode nach Schließen der Netzschalter 2 hervor gerufen wird, so daß der Gleichrichter 24 die notwendige Betriebsspannung für den Verstärker 15, den Modulator 16 und dem Oszillator 17 liefern kann, wobei der Transistor 6 am Ende dieser Zeitperiode in keine normale Zerhacker funktion zurückkehrt, um die Ausgangsgleichspannung am Anschluß 8 zu stabilisieren. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 hat der Transformator 5 eine zusätzliche Oszillator wicklung L ₄, die parallel zu einem Kondensator 31 geschal tet ist, um einen Resonanzkreis zu schaffen. Ein Ende dieses Parallelresonanzkreises ist mit dem Ausgang des Verstärkers 4 verbunden. Die Oszilltorwicklung L ₄ hat einen Abgriff, der mit der Basis des Transistors 6 über eine Parallelschaltung eines Kondensators 30 und eines Widerstandes 32, der zu einem Widerstand 33 in Reihe ge schaltet ist, verbunden ist.

Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 35 und eines Kon densators 36 ist mit der Ausgangsseite des Gleichrichters 24 als Zeitkonstantenkreis verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 35 und dem Kondensator 36 ist mit der Basis eines Transistors 41 verbunden, der zusam men mit einem Transistor 42 einen Schmitt-Trigger 43 zur Ermittlung bzw. Unterscheidung des Spannungspegels bil det. Der Kollektor des Transistors 42 ist über einen Widerstand 45 mit der Basis eines Transistors 46 verbunden, dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 32 und 33 verbunden ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Netzgerät erzeugt zum Einschalt zeitpunkt der Netzschalter 2 der Gleichrichter 24 keine Ausgangsspannung, so daß die Transistoren 45 und 46 ge sperrt sind. Wenn daher die Netzschalter 2 eingeschaltet werden, wird die Gleichspannung des Gleichrichters 4 über die Wicklung L ₄ und die Widerstände 32 und 33 auf die Basis des Transistors 6 gegeben, um diesen in den A-Betrieb vorzuspannen. Der Kondensator 30 und der Widerstand 33 wirken dabei als positive Rückkopplung von der Wicklung L ₄ auf die Basis des Transistors 6. Somit wird von dem Transistor 6 und den Wicklungen L ₁und L ₄ ein Oszillator gebildet und es wird eine Schwingung erzeugt. Die Frequenz dieser Schwingung liegt nahe der Zerhackerfrequenz des Transistors 6 und beträgt z. B. mehr als 20 kHz.

In Abhängigkeit von der zuvor beschriebenen Schwingung erzeugt der Gleichrichter 24 eine Ausgangsspannung, die den Kondensator 36 über den Widerstand 35 lädt. Da der Transistor 41 während der Ladeperiode des Kondensators 36 gesperrt bleibt, ist der Transistor 42 offen und daher sind die Transistoren 45 und 46 gesperrt. Der Transistor 6 schwingt daher weiter und die sich ergebende Ausgangs gleichspannung des Gleichrichters 24 wird dem Verstärker 15, dem Modulator 16 und dem Oszillator 17 als Betriebs gleichspannung zugeführt.

Wenn die Spannung über den Kondensator 36 einen bestimmten Wert erreicht, d. h., wenn eine bestimmte Zeitperiode nach dem Einschalten der Netzschalter 2 abgelaufen ist, wird der Transistor 41 geöffnet und daher wird der Transistor 42 gesperrt. Somit werden die Transistoren 45 und 46 ge öffnet. Wenn der Transistor 46 geöffnet wird, werden der Vorstrom und das Schwingungsrückkopplungssignal, die über die Widerstände 32 und 33 auf die Basis des Transistors 6 gegeben werden, unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt werden jedoch der Verstärker 15, der Modulator 16 und der Oszil lator 17 bereits mit der notwendigen Betriebsspannung von dem Gleichrichter 24 versorgt, so daß der Transistor 6 seine Zerhackerfunktion mit dem impulsbreitenmodulierten Impuls des Modulators 16 durchführt. Somit setzt danach der stationäre bzw. stabilisierte Zustand des Gerätes ein.

Wie zuvor bei dem erläuterten Gerät der Erfindung beschrie ben wurde, führt, wenn die Netzschalter 2 eingeschaltet werden, der Zerhackertransistor 6 zunächst eine Eigen schwingung durch und das Netzgerät erreicht danach seinen stabilen bzw. stationären Zustand. Das Netzgerät gemäß der Erfindung vermeidet somit die Verringerung seines Wirkungs grades und ist im Aufbau einfach und daher billig. Da der Transistor 6 für ein Zeitintervall nach dem Einschalten der Schalter 2 im Eigenschwingungszustand gehalten wird, das von der Zeitkonstante des Widerstandes 35 und des Kon densators 36 bestimmt wird, kann die Betriebsspannung der Verstärker 15, dem Modulator 16 und dem Oszillator 17 am Beginn zwangsläufig zugeführt werden, und daher kann der Modulator 16 zwangsläufig betrieben werden.

Bei der anhand der Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Oszillator 6, der den Transistor 6 Enthält, ein Rückkopplungsoszillator, selbstverständlich kann dieser Oszillator jedoch auch ein Sperrschwinger sein.

In Fig. 2 sind die Teile des Netzgerätes, die den anhand der Fig. 1 beschriebenen entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Diese Ausführungsform hat einen Oszillator in Form eines Sperrschwingers. Ein Ende der zusätzlichen Transformatorwicklung L ₄ ist mit der Basis des Transistors 6 über den Widerstand 33 verbunden, während das andere Ende der Transformatorwicklung L ₄ über einen Kondensator 38 mit dem Ausgang des Gleichrichters 4 und auch mit einer Parallelschaltung des Kondensators 31 und eines Widerstandes 37 verbunden ist. Außerdem ist in Fig. 2 ein Detektor 20 in Blockform zur Ermittlung des Pegels der Ausgangsgleichspannung am Anschluß 8 angegeben. Dieser Detektor 20 kann aus einem Einstellwiderstand 11, einem Transistor 12 und einer Konstantspannungsdiode 13 be stehen, die zuvor anhand der Fig. 1 beschrieben wurde.

Wenn bei dem Netzgerät der Fig. 2 die Netzschalter 2 eingeschaltet werden, wird der Transistor 6 über den Kon densator 38, die Wicklung L ₄ und den Widerstand 33 ge triggert und beginnt mit seiner Eigenschwingung mit der Frequenz, die durch die Zeitkonstante des Kondensa tors 31 und des Widerstandes 37 bestimmt wird. Während der Eigenschwingung des Transistors 6 erzeugt der Gleich richter 24 die notwendige Betriebsgleichspannung für den Verstärker 15, den Modulator 16 und den Oszillator 17. Nach einer bestimmten Zeit nach Schließen der Netzschalter 2 wird der Transistor 46 geöffnet, wie zuvor beschrieben wurde, so daß die Rückkopplung von der Wicklung L ₄ zu der Basis des Transistors 6 unterbrochen wird und danach der Transistor 6 seine normale Zerhackerfunktion in Ab hängigkeit von dem impulsbreitenmodulierten Impuls des Modulators 16 durchführt.

Bei jeder anhand der Fig. 1 und 2 zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der Transistor 6, der normalerweise die Zerhackerfunktion durchführt, in dem Oszillator des Netzgerätes enthalten, der während der vorbestimmten Zeit periode nach dem Schließen bzw. Einschalten der Netz schalter 2 arbeitet. Wie Fig. 3 zeigt, kann jedoch das Netzgerät gemäß der Erfindung einen Oszillator 50 auf weisen, der den Zerhackertransistor nicht enthält und dem die zusätzliche Transformatorwicklung L ₄ zugeordnet ist, um für eine bestimmte Zeitperiode nach dem Schließen der Netzschalter 2 betrieben zu werden und den Gleich richter 24 zu veranlassen, die notwendige Betriebsspannung für den Beginn des Betriebs des Verstärkers 15, des Mo dulators 16 und des Oszillators 17 zu erzeugen. Wie gezeigt ist, kann der Oszillator 50 einen Schwingungstransistor 51 enthalten, wobei ein Kondensator 52 parallel zu der Trans formatorwicklung L ₄ geschaltet ist, um einen Resonanzkreis zu bilden, der an einem Ende mit dem Ausgang des Gleich richters 4 und an seinem anderen Ende mit dem Kollektor des Schwingungstransistors 51 verbunden ist. Ein Abgriff an der Transformatorwicklung L ₄ ist über Widerstände 53 und 54 in Reihe zu der Basis des Transistors 51 geschaltet, und ein Kondensator 57 ist parallel zu dem Widerstand 53 geschaltet. Schließlich ist bei dem Netzgerät der Fig. 3, das im übrigen gleich den Netzgeräten der Fig. 1 und 2 ist und dessen entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, der Kollektor des Transistors 46 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 53 und 54 verbunden.

Wie zuvor wird zu dem Zeitpunkt, wenn die Netzschalter 2 des Netzgerätes der Fig. 3 zunächst eingeschaltet werden, Gleichspannung von dem Gleichrichter 24 erhalten, so daß die Transistoren 45 und 46 gesperrt sind. Somit wird beim Schließen der Netzschalter 2 die Ausgangsspannung des Gleichrichters 4 über die Wicklung L ₄ und die Widerstände 53 und 54 der Basis des Transistors 51 zugeführt, um diesen in den A-Bereich vorzuspannen. Außerdem bilden der Konden sator 57 und der Widerstand 54 eine positive Rückkopplung von der Wicklung L ₄ zu der Basis des Transistors 51, solange der Transistor 46 gesperrt ist, so daß der Transistor 51 zum Schwingen veranlaßt wird. In Abhängigkeit von dieser Schwingung wird eine Wechselspannung an der Wicklung L ₃ induziert, so daß der Gleichrichter 24 die notwendige Betriebsgleichspannung für den Verstärker 15, den Modula tor 16 und den Oszillator 17 liefert. In Abhängigkeit von der Gleichspannung, die von dem Gleichrichter 24 erzeugt wird, wird der Kondensator 36 über den Widerstand 35 ge laden. Wenn die Ladung des Kondensators 36 einen bestimmten Wert erreicht hat, d. h. am Ende einer bestimmten Zeitperiode, wird der Transistor 41 geöffnet und in Abhängigkeit davon wird der Transistor 46 geöffnet. Aufgrund des geöffneten Zustandes des Transistors 46 wird die Zufuhr des Vorstroms und des Schwingungsrückkopplungssignals zu der Basis des Transistors 51 beendet. Wenn der Transistor 46 geöffnet wird, wie zuvor erwähnt wurde, werden der Verstärker 15, der Modulator 16 und der Oszillator 17 bereits normaler weise von der Betriebsspannung des Gleichrichters 24 be trieben, so daß der Transistor 6 danach seine normale Zerhackerfunktion in Abhängigkeit von dem impulsbreiten modulierten Impuls des Modulators 16 durchführt und der stabile Zustand des Netzgerätes eintritt.

In dem zuvor anhand der Fig. 3 beschriebenen Netzgerät ist der Oszillator 50 ein Rückkopplungsoszillator. Wie Fig. 4 zeigt, kann jedoch das Netzgerät gemäß der Erfin dung in gleicher Weise mit einem Oszillator 50 A in Form eines Sperrschwingers versehen werden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform hat der Oszillator 50 A einen Schwingungstransistor 51, dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 6 geschaltet ist. Die Basis des Transistors 51 ist über einen Widerstand 54 mit einem Ende der zusätzlichen Trans formatorwicklung L ₄ verbunden, deren anderes Ende über einen Kondensator 58 mit dem Ausgang des Gleichrichters 4 und auch mit einem Zeitkonstantenkreis verbunden ist, der aus einem Widerstand 59 und einem Kondensator 60 be steht.

Wenn die Netzschalter 2 des Netzgerätes in Fig. 4 zunächst eingeschaltet werden, wird der Schwingungsoszillator 51 mit der Ausgangsspannung des Gleichrichters 4 über den Kondensator 58, die Wicklung L ₄ und den Widerstand 54 ge triggert, um die Eigenschwingung des Transistors 51 ein zuleiten, wobei die Frequenz der Eigenschwingung von der Zeitkonstante des Widerstandes 59 und des Kondensators 60 bestimmt wird. Wenn der Transistor 46 am Ende eines be stimmten Zeitintervalls eingeschaltet wird, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wird die Rückkopp lung von der Wicklung L ₄ zu der Basis des Transistors 51 beendet und danch führt der Transistor 6 seine normale Zerhackerfunktion in Abhängigkeit von dem impulsbreiten modulierten Impuls des Modulators 16 durch.

Es ist ersichtlich, daß bei jedem der zuvor beschriebenen Netzgeräte die Betriebsspannung für den Modulator 16, den zugehörigen Verstärker 15 und den Oszillator 17 von der Transformatorwicklung L ₃ und den zugehörigen Gleich richter 24 während des Anfangsbetriebs und des Normalbe triebs des Netzgerätes abgeleitet werden, um Wirkungsgradverluste zu vermeiden.

Claims

Netzgerät, enthaltend
- a) einen ersten Gleichrichter (4) zur Erzeugung einer ersten Gleichspannung bei Versorgung mit Wechselspannung,
- b) einen Transformator (5) mit einer ersten, zweiten, dritten und vierten Wicklung (L ₁ bzw. L ₂, L ₃, L ₄), wobei die erste Wicklung (L ₁) an den ersten Gleichrichter (4) ange schlossen ist,
- c) einen mit der zweiten Wicklung (L ₂) des Transformators (5) verbundenen zweiten Gleichrichter (7),
- d) einen Detektorkreis (11, 12, 13) zur Ermitt lung einer vom zweiten Gleichrichter (7) er zeugten Ausgangsgleichspannung,
- e) einen Modulator (16) zur Erzeugung eines modulierten Signales in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Detektorkreises (11, 12, 13),
- f) ein mit dem Transformator (5) verbundenes und vom modulierten Signal gesteuertes aktives Schaltelement (6) zum Zerhacken der der ersten Wicklung (L ₁) des Transfor mators (5) zugeführten ersten Gleich spannung,
- g) einen die vierte Wicklung (L ₄) des Trans formators (5) enthaltenden Schwingkreis (L ₄, 31), der über Rückkopplungsschalt elemente (30, 32, 33) mit dem Steuerungseingang des aktiven Schaltelementes (6) verbunden ist,
- h) einen mit der dritten Wicklung (L ₃) des Transformators (5) verbundenen dritten Gleichrichter (24) zur Erzeugung einer Be triebsgleichspannung für den Modulator (16),
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
- i) zwischen dem dritten Gleichrichter (24) und dem Schwingkreis (L ₄, 31) ist eine mit einem Zeitkonstantenkreis (35, 36) ver sehene Steuerschaltung (35, 36, 43, 45, 46) angeordnet, die die Rückkopplung des Signa les des Schwingkreises (L ₄, 31) zum aktiven Schaltelement (6) eine vorgegebene Zeit dauer nach Anlegen der Wechselspannung an den ersten Gleichrichter (4) unterbricht.