DE2910593C2

DE2910593C2 - Schaltnetzteil, insbesondere für einen Fernsehempfänger

Info

Publication number: DE2910593C2
Application number: DE19792910593
Authority: DE
Inventors: Wilfried von der 3257 Springe Ohe
Original assignee: Telefunken Fernseh und Rundfunk GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson oHG
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1979-03-17
Publication date: 1986-12-18
Also published as: DE2910593A1

Description

Es ist bekannt. Fernsehempfänger mit einem sogenannten Schaltnetzteil zu versehen (DE-OS 26 24 965). Ein solches Schaltnetzteil hat verschiedene Vorteile. Es ermöglicht zunächst eine galvanische Trennung der Empfängerschaltung vom Netz, wodurch die Probleme bei der Isolierung des Antenneneingangs, bei Kopfhörerbuchsen, bei Videorecordern und bei Tonband-Diodenbuchsen sich wesentlich besser beherrschen lassen und die Schutzmaßnahmen gegen Berührung von Chassisteilen weniger aufwendig werden. Das Schaltnetzteil ist dabei wesentlich leichter als ein Netzteil mit einem Netz-Transformator, weil es bei einer wesentlich höheren Frequenz von etwa 25—30 kHz arbeitet und daher der Trenntransformator wesentlich kleiner ausgebildet sein kann.

Ein weiterer Vorteil des Schaltnetzteiles besteht darin, daß es Netzspannungsschwankungen in weiten Grenzen ausregeln kann. Bekanntlich wird in der Primärwicklung des Trenntransformators mit einem als Schalter dienenden Transistor periodisch ein jeweils ansteigender Strom erzeugt und wieder abgeschaltet. Dadurch entstehen an den Sekundärwicklungen des Trenntransformator Spannungsimpulse, aus denen mit Gleichrichterschaltungen die gewünschten Betriebsspannungen erzeugt werden. Mit einer zusätzlichen, von einer Zusatzwicklung des Trenntransformators gespeisten Regelschaltung wird dabei durch Änderung der otrcm;!uüi;au>-r ui». i-wrnprnuu«. ucr /-lUSganga-vjiciCnspannungen des Schaltnetzteiles bei Änderungen in der Netzspannung oder der Belastung stabilisiert.

Diese Stabilisierung arbeitet über relativ weite Bereiche der Netzspannung, z. B. bis hinunter zu 150 V. Es kommt nun in der Praxis vor, z. B. in unterentwickelten Ländern oder beim Einsatz von Notstromaggregaten, daß die Netzspannung von 220 V noch weiter absinkt und Werte in der Größenordnung von 70—100 V erreicht Es hat sich gezeigt, daß bekannte Schaltnetzteile bei einer derart niedrigen Netzspannung nicht mehr einwandfrei arbeiten. Unabhängig von einer nicht mehr ausreichenden Stabilisierung der Gleichspannungen besteht die Gefahr, daß der als Schalter dienende Transistor zerstört wird. Es war daher zum Teil schon notwendig, für die Geräte eine Mindest-Netzspannung vorzuschreiben.

Es ist auch ein Schaltnetzteil bekannt (DE-OS 27 29 540), bei dem der Basisstrom für den als Schalter dienenden Transistor in Abhängigkeit vom Kollektorstrom so gesteuert wird, daß der Basisstrom nicht mehr konstant ist, sondern mit steigendem Kollektorstrom zunimmt Dadurch wird eine Anpassung des Basisstromes an den jeweils fließenden Kollektorstrom erreicht Diese Lösung hat den Vorteil, daß zu hohe Leistungsverluste am Transistor und unerwünscht lange Abschaltzeiten des Transistors im Grenzbereich bei extrem niedrigen oder hohen Kollektorströmen vermieden werden. Zu diesem Zweck steuert eine dem Kollektorstrom proportionale Spannung einen zusätzlichen Stromweg mit einem Transistor, der von dem Basisstrom des Schalttransistors einen vom Kollektorstrom dieses Transistors abhängigen Stromanteil abzieht

Bei einem weiteren bekannten Schaltnetzteil mit der oben beschriebenen Steuerung des Kollektorstroms (US-PS 34 71 805) liegt im Weg des Basisstroms für den Schaktransistor die Parallelschaltung eines Widerstandes und der Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors, dessen Basis-Emitter-Strecke über eine Diode an einen Strom-Meßwiderstand angeschlossen ist, der im Weg des Kollektor-Emitter-Stromes des Schalltransistors liegt. Dadurch wird die Basis- Emitter-Strckke des zweiten Transistors in Abhängigkeit vom Kollektorstrom des Schalttransistors gesteuert. Bei voller Leistungsübertragung, also maximalem Strom in dem Schalttransistor und in dem Strom-Meßwiderstand, ist die Diode gesperrt und der zweite Transistor leitend. Bei sinkendem Kollektorstrom im Schalttransistor und in dem Strom-Meßwiderstand wird die Diode leitend und dementsprechend der zweite Transistor gesperrt.

Sobald die Diode gesperrt ist erfolgt keine weitere Steuerung des zweiten Transistors. Eine Steuerung des zweiten Transistors und damit des Basisstromes des Schalttransistors im Sinne eines jedem Kollektorstrom proportionalen Basisstroms ist mit dieser Schaltung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuletzt beschriebene Schaltung so weiterzubilden, daß für den Schalttransistor eine über die gesamte Kennlinie des Schalttransistors dem Kollektorstrom proportionale Steuerung des Basisstromes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Dadurch, daß die Basis-Emitter-Strecke des den Basisstrom bestimmenden zweiten Transistors direkt parallel zu dem Strom-Meßwiderstand geschaltet ist, wird in crwüiisL-hicr Weise eine echte dem Koiiekiorsirom proportionale Steuerung des Basisstromes des Schalttransistors erreicht. Das ist wichtig, damit bei jedem Wert des Kollektorstromes, der sich während einer Periode etwa sägezahnförmig ändert, der optimale Basisstrom fließt. Wenn der Basisstrom zu gering ist, wird der Schalttransistor nicht ausreichend durchgeschaltet, d. h. nicht genügend niederohmig. Wenn der Busisstrom zu

10

15

hoch ist, entsteht eine unerwünscht hohe Sättigung des Transistors und damit eine unerwünscht lange Abschaltzeit

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.2 Kurven zur Erläuterung eier Wirkungsweise und

F i g. 3 eine Weiterbildung der Erfindung.

In F i g. 1 wird mit dem Netzgleichrichter 1 aus der Netzspannung eine Gleichspannung gewonnen, die über den Widerstand 2 und den als Schalter dienenden Transistor 3 an die Primärwicklung 4 des Trenntransformators 5 angelegt ist. Der Transistor 3 wird periodisch leitend gesteuert und gesperrt Dadurch entstehen in der Sekundärwicklung 6 Spannungsimpulse, aus denen mit dem Gleichrichter 7 und dem Kondensator 8 eine Betriebsspannung U\ gewonnen wird. In der Praxis sind meistens mehrere Sekundärwicklungen upi angeschlossene Gleichrichter zur Erzeugung von Betriebsspannungen unterschiedlicher Größe und Polarität vorgesehen. Die Ansteuerung des Transistors 3 mit dem Basisstrom in in dem Sinne, daß die Schaltung selbstschwingend arbeitet, erfolgt von der Zusatzwicklung 9 über die Diode 10 und den Widerstand 11. Die Stabilisierung der Gleichspannung U\ erfolgt von der Zusatzwicklung 12 über die Stabilisierungsschaltung 13. Diese ändert in Abhängigkeit von der Amplitude der Wechselspannung am Trafo 5 die Ansprechschwelle des Thyristors 14 und damit die Einschaltdauer des Transistors 3 im Sinne einer Konstanthaltung der Spannung U\. Die Bauteile 15, 16,17 dienen als Start-Hilfsschaltung.

Zusätzlich ist parallel zum Widerstand 11 die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 18 geschaltet dessen Basis-Emitter-Strecke über den Widerstand 19 an den Widerstand 2 angeschlossen ist.

Anhand der F i g. 2 wird die Wirkungsweise erläutert. Im Zeitpunkt t\ wird der Transistor 3 von der Zusatzwicklung 9 leitend gesteuert. Es fließt dabei ein Basisstrom ie vom oberen Ende der Wicklung 9 über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 3, den- Widerstand 11 und die Diode 10 zum unteren Ende der Wicklung 9. Ohne zusätzliche Maßnahmen hat dieser Basisstrom iß einen konstanten Wert, wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist Der Widerstand 2 wird von dem Speisestrom i\ durchflossen, so daß die daran abfallende Spannung Ui diesem Strom proportional ist. Im Zeitpunkt ti ist die Spannung Ui am Widerstand 2 so groß geworden, daß der Transistor 18 leitend gesteuert wird. Dadurch wird der Widerstand 11 mehr und mehr überbrückt, der im Weg des Basisstromes i'b wirksame Widerstand verringert und demzufolge bei konstanter Spannung an der Wicklung 9 der Basisstrom gemäß F i g. 2 proportional zum Speisestrom;₍erhöht.

Im Zeitpunkt h hat der Speisestrom /Ί seinen Maximalwert, der mit sinkender Netzspannung ansteigt. In vorteilhafter Weise ist jetzt der Basisstrom ebenfalls entsprechend erhöht, so daß der Transistor 3 stets ausreichend durchgeschaltet, d. h. niederohmig gesteuert wird.

30

35

40

50

vjciiiäu F ig. 3 hegl

tor5 nur eine geringe Leistung von ca. 22 W übertragen. z. B. nur für einen Fernbedienungsempfänger. Diese stand-by-Leistung wird gegenüber bekannten Schaltungen verringert z. B. von 22 auf 20 W. Das ist besonders wichtig, weil der Empfänger die stand-by-Leistung immer aufnimmt und es neuerdings Vorschriften gibt oder geben wird, daß diese Leistung aus Energiegründen einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf. Die Verringerung der stand-by-Leistung läßt sich folgendermaßen erklären. Bei der beschriebenen Schaltung ist der Widerstand 11 mit etwa 27 Ohm beträchtlich größer als der Widerstand bei bekannten Schaltungen, wo er etwa 10 Ohm beträgt. Diese größere Bemessung des Widerstandes 11 ist deshalb möglich, weil der Widerstand 11 während eines beträchtlichen Teiles der Stromflußdauer durch den gesteuerten Transistor 18 überbrückt ist Durch den erhöhten Widerstand 11 wird der konstante Anteil des Basistromes, d. h. der Basisstrom /ß von u bis ti gegenüber bekannten Schaltungen auf einen Bruchteil verringert Dadurch wird die verbrauchte Leistung verringert weil jetzt der Basisstrom dem wesentlich verringerten Speisestrom in der Primärwicklung 4 im Bereitschaftsbetrieb angepaßt ist. Durch die Schaltung wird also der Basisstrom /ßim normalen Betrieb in erwünschter Weise mit Erhöhung des Speisestromes i\ entsprechend erhöht und im Bereitschaftsbetrieb in ebenfalls erwünschter Weise entsprechend der Verringerung des Speisestromes verringert. Die Verringerung des Basisstromes hat außerdem den Vorteil, daß die Abschaltung des Transistors 3 am Ende der Stromflußdauer im Zeitpunkt f3 vereinfacht wird. Die schnelle Abschaltung eines Kollektorstromes bereitet bekanntlich wegen der sogenannten Ausräumzeit unter Umständen Schwierigkeiten, wie es bei der Zeilenendstufe in einem Fernsehempfänger bekannt ist.

Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung hatten die Bauteile folgende Werte:

Rl 1:27 Ohm,
R2:0,8 Ohm
R19:220Ohm
R20:2,2Ohm

III IVCIIlC iUi

Strecke des Transistors 18 noch der Widerstand 20 und parallel zu dieser Strecke die Diode 21. Die Teile 20,21 haben die Aufgabe, den Transistor 18 gegen Zerstörung durch Störspannungen am Transformator 5 zu schützen.

Die beschriebene Schaltung hat noch einen weiteren Vorteil. Bei einem Bereitschaftsbetrieb, dem sogenannten stand-by-Betrieb, wird über den Trenntransforma-Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

eo

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltnetzteii, insbesondere für Fernsehempfänger, mit einem als Schalter dienenden ersten Transistor (3), der von einer Zusatzwicklung (9) des Trenntransformators (5) über einen veränderbaren Widerstand, bestehend aus einem ersten Festwiderstand (U) und der dazu parallelen Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors (18), durch einen Basisstrom (i_B) periodisch, leitend gesteuert wird und in der Primärwicklung (4) einen ansteigenden Speisestrom (11) erzeugt, ferner mit einem im Weg des Speisestroms (i\) liegenden zweiten Widerstand (2), dessen Spannungsabfall (U₂) zur Erhöhung des Basisstromes (ib) des ersen Transistors (3) mit steigendem Speisestrom (i\) ausgenutzt ist, dadurch

,5 e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Basis-Emitter-Strekke des zweiten Transistors (18) direkt parallel zu dem zweiten Widerstand (2) geschaltet ist

2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Kollektor/Emitter-Strekke des zweiten Transistors (18) ein Widerstand (20) und parallel zu dieser Strecke eine zu dieser Strecke entgegengesetzt gepolte Diode (21) liegt (F i g. 3).

3. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Widerstand (2) und der Basis des zweiten Transistors (18) ein Widerstand (19) liegt.

30