DE2723741C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Eintaktsperrwandler nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs aus.The invention relates to a single-ended flyback converter according to the preamble of Main claim.

Stand der TechnikState of the art

Es ist ein solcher Eintaktsperrwandler bekannt (Electronics, 18. April 1966, Seiten 90 bis 92), der keine Mittel zur Temperaturkompensation aufweist. Eine Temperaturkompensation ist jedoch von großer Bedeutung, wenn der Eintaktsperrwandler Temperaturschwankungen unterliegt. Die Temperaturkom­ pensation läßt sich bei höheren Eingangsspannungen ohne Schwierigkeiten realisieren; bei kleinen Eingangsspannungen, insbesondere von ungefähr 1 V, ergeben sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten.Such a single-ended flyback converter is known (Electronics, April 18, 1966, Pages 90 to 92), which has no means for temperature compensation. However, temperature compensation is very important if the Single-ended flyback converter is subject to temperature fluctuations. The temperature comm pensation can be done without difficulty at higher input voltages realize; at low input voltages, especially of approximately 1 V, however, there are considerable difficulties.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Eintaktsperrwandler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er bereits bei Ein­ gangsspannungen ab 0,9 V eine zufriedenstellende Temperaturkompensation bei hoher Verstärkung erzeugt.The single-ended flyback converter according to the invention with the characteristic features the main claim has the advantage that it is already at one supply voltages from 0.9 V a satisfactory temperature compensation high gain.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einer einzigen Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing using a only figure shown and in the following description explained.

Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Eintaktsperrwandlers mit Temperaturkompensation. The single figure shows a circuit diagram of an inventive Single-ended flyback converter with temperature compensation.  

Beschreibung des AusführungsbeispielesDescription of the embodiment

In dem Schaltbild gemäß der einzigen Figur bezeichnet 10 einen mit dem positiven Pol einer Eingangsspannungsquelle verbundenen Anschluß, der über eine Reihenschaltung aus einer ersten Wicklung 11 eines Übertragers 12 und einer Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Schalttransistors 13 mit Masse verbunden ist. Die Basis des Schalttransistors 13 ist über eine weitere Reihenschaltung aus einer zweiten Wicklung 14 des Übertragers 12, einem niederohmigen Widerstand 15 und der Kollektor-Emitterstrecke eines pnp- Transistors 16 mit dem Anschluß 10 verbunden. Ein hochohmiger Widerstand 17, zu dem ein Kondensator 18 parallel geschaltet ist, überbrückt den Widerstand 15 und die Schaltstrecke des Transistors 16. Der Verknüpfungs­ punkt zwischen der ersten Wicklung 11 und dem Schalttransistor 13 ist über eine Diode 19 mit einem Ausgang 20 verbunden, an dem die gleichgerichtete Ausgangsspannung abnehmbar ist. Ein Glättungskondensator 21 liegt zwischen dem Ausgang 20 und Masse. Der Ausgang 20 ist weiterhin über einen einstell­ baren Widerstand 22 mit einem als Differenzverstärker ausgebildeten Regel­ verstärker 23 verbunden, dessen Ausgang an die Basis des Transistors 16 angeschlossen ist. Dabei bildet der einstellbare Widerstand 22 zusammen mit einem in Reihe dazu geschalteten Widerstand 24 einen Spannungsteiler für die Ausgangsspannung, dessen Abgriff mit der Basis eines pnp-Transistors 30 verbunden ist. Der Abgriff eines weiteren, aus zwei Widerständen 31 und 32 bestehenden Spannungsteilers, der zwischen dem Anschluß 10 und Masse liegt, ist an die Basis eines weiteren pnp-Transistors 33 angeschlossen, dessen Kollektor mit Masse verbunden ist. Die miteinander verbundenen Emitter der Transistoren 30, 33 sind über einen Widerstand 34 mit dem Anschluß 10 ver­ bunden. Der Kollektor des Transistors 30 ist über die Kollektor-Emitter­ strecke eines npn-Transistors 35 und einen dazu in Reihe geschalteten Widerstand 36 an Masse angeschlossen. Der Abgriff eines weiteren, aus zwei Widerständen 37 und 38 bestehenden Spannungsteilers, der zwischen dem An­ schluß 10 und Masse liegt, ist mit der Basis des Transistors 35 verbunden. Der Kollektor des Transistors 35 ist erstens über einen Widerstand 39 mit Masse und zweitens mit der Basis eines npn-Transistors 40 verbunden. Dabei ist die Reihenschaltung aus der Schaltstrecke des Transistors 40 und einem Widerstand 41 zwischen die Basis des Transistors 16 und Masse geschaltet. In the circuit diagram according to the single figure, 10 denotes a connection which is connected to the positive pole of an input voltage source and which is connected to ground via a series circuit comprising a first winding 11 of a transformer 12 and a collector-emitter path of an npn switching transistor 13 . The base of the switching transistor 13 is connected to the terminal 10 via a further series circuit comprising a second winding 14 of the transformer 12 , a low-resistance resistor 15 and the collector-emitter path of a pnp transistor 16 . A high-resistance resistor 17 , to which a capacitor 18 is connected in parallel, bridges the resistor 15 and the switching path of the transistor 16 . The connection point between the first winding 11 and the switching transistor 13 is connected via a diode 19 to an output 20 , at which the rectified output voltage can be removed. A smoothing capacitor 21 is located between the output 20 and ground. The output 20 is also connected via an adjustable resistor 22 to a control amplifier 23 designed as a differential amplifier, the output of which is connected to the base of the transistor 16 . The adjustable resistor 22, together with a resistor 24 connected in series, forms a voltage divider for the output voltage, the tap of which is connected to the base of a pnp transistor 30 . The tap of a further voltage divider consisting of two resistors 31 and 32 , which lies between the connection 10 and ground, is connected to the base of a further pnp transistor 33 , the collector of which is connected to ground. The interconnected emitters of transistors 30, 33 are connected via a resistor 34 to terminal 10 . The collector of transistor 30 is connected via the collector-emitter path of an npn transistor 35 and a resistor 36 connected in series to ground. The tap of another, consisting of two resistors 37 and 38 voltage divider, which is between the circuit 10 and ground, is connected to the base of the transistor 35 . The collector of transistor 35 is first connected to ground via a resistor 39 and second to the base of an npn transistor 40 . The series circuit comprising the switching path of transistor 40 and a resistor 41 is connected between the base of transistor 16 and ground.

Im folgenden wird zunächst die Wirkungsweise des aus den Bauteilen 12, 13, 17 und 18 bestehenden Sperrschwingers oder Sperrwandlers beschrieben. Beim Einschalten der Eingangsspannung wird der Basis des Schalttransistors 13 über den Widerstand 17, den Kondensator 18 sowie die zweite Wicklung 14 des Übertragers 12 ein Strom zugeführt. Der Transistor 13 beginnt dadurch zu leiten. Durch den Kollektorstrom, der über die erste Wicklung 11 des Übertragers 12 fließt, wird eine Spannung in der zweiten Wick­ lung 14 induziert. Die Wicklungen sind so angeschlossen, daß sie eine Mitkopplung verursachen. Der Transistor 13 wird voll durch­ gesteuert. Der Strom durch die erste Wicklung 11 steigt linear an, bis der Kollektorstrom gleich dem Produkt des Basisstroms mit dem Stromverstärkungsfaktor B des Transistors ist. Der Kollektor­ strom bleibt dann konstant. Da keine Flußänderungen mehr im Über­ trager 12 bewirkt werden, wird in der zweite Wicklung 14 keine Spannung mehr induziert. Der Schalttransistor 13 beginnt zu sperren. Die Spannung an seinem Kollektor ändert ihre Polarität und dadurch auch die in der zweiten Wicklung 14 induzierte Spannung. Der Transistor 13 sperrt vollständig, und es entsteht der sogenannte Rückschlagimpuls. Wenn die im Übertrager 12 gespeicherte Energie entladen ist, beginnt wieder der gleiche Vorgang. Der Rückschlag­ impuls wird durch die Gleichrichterdiode 19 gleichgerichtet und durch den Kondensator 21 geglättet, so daß an der Ausgangsklemme 20 eine erhöhte Gleichspannung entsteht.The mode of operation of the flyback oscillator or flyback converter consisting of the components 12, 13, 17 and 18 is first described below. When the input voltage is switched on, the base of the switching transistor 13 is supplied with a current via the resistor 17 , the capacitor 18 and the second winding 14 of the transformer 12 . The transistor 13 thereby begins to conduct. A voltage is induced in the second winding 14 by the collector current flowing through the first winding 11 of the transformer 12 . The windings are connected so that they cause positive feedback. The transistor 13 is fully controlled. The current through the first winding 11 increases linearly until the collector current is equal to the product of the base current with the current amplification factor B of the transistor. The collector current then remains constant. Since no more flow changes are caused in the transformer 12 , no voltage is induced in the second winding 14 . The switching transistor 13 begins to block. The voltage at its collector changes its polarity and thereby also the voltage induced in the second winding 14 . The transistor 13 turns off completely and the so-called flashback pulse occurs. When the energy stored in the transmitter 12 is discharged, the same process begins again. The flashback pulse is rectified by the rectifier diode 19 and smoothed by the capacitor 21 , so that an increased DC voltage is produced at the output terminal 20 .

Diese gewonnene Ausgangsspannung wird durch den Spannungsteiler 22, 24 heruntergeteilt und mit der durch den Spannungsteiler 31, 32 heruntergeteilten Eingangsspannung verglichen. Besteht eine Differenz, so wird diese durch den im wesentlichen aus den Transistoren 30, 33 bestehenden Differenzverstärker verstärkt. Durch den Kollektor des Transistors 30 wird der Tran­ sistor 40 gesteuert und somit die Differenz weiterhin ver­ stärkt. Der Transistor 40 steuert wiederum den Transistor 16, der als regelbarer Widerstand geschaltet ist, das heißt, der Widerstand seiner Schaltstrecke ändert sich in Abhängigkeit der Differenz von Regelgröße und Führungsgröße am Differenz­ verstärker. Durch die Schaltstrecke dieses Transistors 16 wird der maximale Basisstrom des Transistors 13 und damit auch der maximale Kollektorstrom bestimmt. Dies wiederum be­ stimmt die im Übertrager 12 gespeicherte Energie, diese die Höhe des Rückschlagimpulses und diese wiederum die Ausgangs­ spannung des Wandlers. Wird die Ausgangsspannung durch den einstellbaren Widerstand 22 auf einen bestimmten Wert einge­ stellt, so wird der Regelkreis diesen immer konstant halten, auch wenn sich die Last am Ausgang ändert. Bei höherer Be­ lastung verbleibt der Transistor 30 länger in seinem leitenden Zustand, und der Übertrager 12 wird mit einer höheren Energie beaufschlagt. Im Leerlauf ist die Leitzeit des Transistors 13 kürzer, wodurch eine sehr geringe Stromaufnahme im Leerlauf erzielt wird.This output voltage obtained is divided down by the voltage divider 22, 24 and compared with the input voltage divided down by the voltage divider 31, 32 . If there is a difference, this is amplified by the differential amplifier, which essentially consists of transistors 30, 33 . The transistor 40 is controlled by the collector of transistor 30 and thus the difference is further strengthened. The transistor 40 in turn controls the transistor 16 , which is connected as a controllable resistor, that is to say the resistance of its switching path changes as a function of the difference between the controlled variable and the reference variable at the differential amplifier. The switching path of this transistor 16 determines the maximum base current of transistor 13 and thus also the maximum collector current. This in turn determines the energy stored in the transformer 12 , this the amount of the kickback pulse and this in turn the output voltage of the converter. If the output voltage is set to a certain value by the adjustable resistor 22 , the control circuit will always keep this constant, even if the load at the output changes. At higher loads, the transistor 30 remains in its conductive state longer and the transformer 12 is subjected to a higher energy. The idle time of the transistor 13 is shorter, which results in a very low current consumption when idle.

Der Transistor 35 sowie die Widerstände 36 bis 38 dienen der Temperaturkompensation. Die Kollektorstrom-Änderungen des Transistors 30 in Abhängigkeit von der Temperatur werden durch den Transistor 35 kompensiert. Steigt zum Beispiel infolge einer Temperaturerhöhung der Kollektorstrom des Transistors 30 an, so wird die Erhöhung über den ebenfalls leitender gewor­ denen Transistor 35 nach Masse hin abgeleitet und kann nicht zur Basis des Transistors 40 fließen. Bei Temperaturverringe­ rung treten die umgekehrten Verhältnisse auf.The transistor 35 and the resistors 36 to 38 are used for temperature compensation. The collector current changes of the transistor 30 as a function of the temperature are compensated for by the transistor 35 . If, for example, the collector current of transistor 30 rises as a result of an increase in temperature, the increase is also derived via the transistor 35 , which is also more conductive, and can not flow to the base of transistor 40 . The reverse conditions occur when the temperature is reduced.

Claims (2)

1. Eintaktsperrwandler zum Erzeugen einer, von der Eingangsspannung verschiedenen Ausgangsspannung mit einem Regelkreis zur Regelung der Ausgangsspannung des Eintaktsperr­ wandlers und mit einem als Transistor ausgebildeten veränderbaren Widerstand, der durch die Stellgröße des einen Tansistor-Differenzverstärker enthaltenden Regelkreises steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Temperaturkompensation in einem Zweig des Differenzverstärkers (23) die Schaltstrecke eines Transistors (35) geschaltet ist, dessen Basis durch die Ein­ gangsspannung über einen Spannungsteiler (37, 38) beaufschlagt ist.1. single-ended flyback converter for generating a different from the input voltage output voltage with a control circuit for regulating the output voltage of the single-ended lockup converter and with a variable resistor designed as a transistor, which is controllable by the manipulated variable of a transistor differential amplifier containing control circuit, characterized in that purpose Temperature compensation in a branch of the differential amplifier ( 23 ) the switching path of a transistor ( 35 ) is connected, the base of which is acted upon by the input voltage via a voltage divider ( 37, 38 ). 2. Eintaktsperrwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der Schaltstrecke des Transistors (35) ein Widerstand (36) geschaltet ist.2. single-ended flyback converter according to claim 1, characterized in that a resistor ( 36 ) is connected in series with the switching path of the transistor ( 35 ).