DE2930822C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Schaltnetzteile sind allgemein bekannt und werden in zunehmendem Maße zur Gewinnung der Betriebsspannung in Fernsehempfangsgeräten sowie anderen Rund­ funkempfängern und Phonogeräten hoher Leistungsaufnahme eingesetzt. Dabei erweist es sich als Nachteil, daß bei Anschluß von netz­ gespeisten Zusatzgeräten schaltfrequente Ausgleichströme fließen, die ihre Ursache in Störspannungen haben, welche durch die nicht vermeidbare kapazitive Kopplung der Primärwicklung und der Sekun­ därwicklung des Transformators entstehen.The invention relates to a switching power supply according to the preamble of Claim 1. Such switching power supplies are general known and are increasingly used for extraction the operating voltage in television receivers and other round radio receivers and phono devices with high power consumption. It proves to be a disadvantage that when connecting network Switched-frequency compensation currents flow from the supplied auxiliary devices, which are caused by interference voltages, which are not caused by those avoidable capacitive coupling of the primary winding and the secondary The winding of the transformer arises.

Diese Ausgleichströme werden üblicherweise mit zusätzlichen Bau­ elementen, beispielsweise in die Strompfade der Schaltnetzteile eingefügte Tiefpässe, bedämpft.These equalizing currents are usually made with additional construction elements, for example in the current paths of the switching power supplies inserted low passes, damped.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Schaltnetzteil die Entstehung der Störströme ohne wesentlichen Aufwand zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 oder im Anspruch 2 gelöst.The invention has for its object in a generic Switching power supply the generation of interference currents without significant effort to avoid. This task is characterized by the characteristics solved in claim 1 or in claim 2.

Bei üblichen Netztransformatoren ist es bekannt, hochfrequente Störimpulse, die auf der Sekundärseite des Gerätes entstehen, von dem auf der Primärseite angeschlossenen Stromnetz durch Abschirm­ bleche fernzuhalten, die zwischen den nebeneinander auf dem Eisen­ kern liegenden Wicklungen des Transformators angeordnet sind. In diesen Abschirmblechen entstehen entsprechend hochfrequente Kurz­ schlußströme. Versieht man diese Bleche gemäß DE-AS 19 01 793 mit einem radialen Schlitz und überbrückt den Schlitz durch eine Iso­ lierstoffolie und ein weiteres Blech, so wird die Entstehung von nachteiligen netzfrequenten Kurzschlußströmen verhindert.In conventional network transformers, it is known to use high-frequency Interference impulses that arise on the secondary side of the device from the power grid connected on the primary side by shielding keep sheet metal out between those side by side on the iron core windings of the transformer are arranged. In these shielding plates are correspondingly high-frequency short  final currents. If these sheets are provided in accordance with DE-AS 19 01 793 a radial slot and bridges the slot with an iso lierstoffolie and another sheet, so the emergence of adverse mains frequency short-circuit currents prevented.

Aus den Unterlagen des DE-GM 78 13 143 ist es auch bekannt, für den Fall eines Transformators mit übereinanderliegenden Wicklungen, die konzentrisch um einen Eisenkern liegen, eine elektrostatische Abschirmung beispielsweise aus einem dünnen Metallblech oder leitendem Metall­ band zu bilden, dessen Enden nicht miteinander verbunden sind. Die Abschirmung kann nach den gleichen Unterlagen auch aus einer aus Draht gewickelten Schicht bestehen, deren eines Ende elek­ trisch mit der Masse (Eisenkern) verbunden ist und deren anderes Ende frei bleibt. Ferner geht aus diesen Unterlagen hervor, bei Transformatoren mit nebeneinanderliegenden Wicklungen anstelle des weiter oben erwähnten Abschirmbleches auch eine spiralförmige fla­ che Wicklung aus isolierten Drähten, d. h. eine Flachspule, verwen­ den zu können, deren eines abisoliertes Ende mit einem der Bleche des Eisenkerns Kontakt hat. Die Windungslagen dieser Flachspule liegen dicht aufeinander und die Außenabmessung des Schirmes ist mindestens gleich dem größten Durchmesser der Betriebswicklungen. Die Windungszahl der Flachspule hängt somit nur von der gewählten Drahtstärke und dem größten Durchmesser der Betriebswicklungen ab.From the documents of DE-GM 78 13 143 it is also known for Case of a transformer with superposed windings that lie concentrically around an iron core, an electrostatic shield for example from a thin metal sheet or conductive metal band to form, the ends of which are not connected. The Shielding can also consist of one according to the same documents Wire wound layer consist of one end of elec is connected to the earth (iron core) and its other End remains free. These documents also show that Transformers with adjacent windings instead of the shielding plate mentioned above also a spiral fla che winding of insulated wires, d. H. a flat coil, use to be able to, one of which stripped end with one of the sheets of the iron core has contact. The turns of this flat coil lie close together and the outer dimension of the screen is at least equal to the largest diameter of the service windings. The number of turns of the flat coil depends only on the selected one Wire thickness and the largest diameter of the service windings.

Jede dieser Abschirmungen dient zugleich auch zum Fernhalten von netzseitigen Störimpulsen von auf der Sekundärseite des Transforma­ tors vorhandenen empfindlichen Verstärkern.Each of these shields also serves to keep away from mains interference from on the secondary side of the Transforma existing sensitive amplifiers.

Bei Wicklungsanordnungen für Hochspannungstransformatoren mit einer Tertiärwicklung neben den beiden Betriebswicklungen ist es nach der DE-AS 10 02 875 bekannt, zur Raumersparung die Tertiärwicklung in sich geschlossen auszubilden, die eine der beiden Betriebswicklun­ gen aus zwei in Serie geschalteten Wicklungsteilen aufzubauen und die Tertiärwicklung dem geerdeten Wicklungsteil am nächsten zu legen.In winding arrangements for high voltage transformers with a Tertiary winding in addition to the two operational windings, it is after the DE-AS 10 02 875 known, to save space, the tertiary winding in to form a closed formation, which is one of the two operations  build from two winding parts connected in series and the tertiary winding is closest to the earthed winding part lay.

Auch ist es aus DE-PS 9 32 851 bekannt, in Mittelspannungstransfor­ matoren zum Schutz von Regelwicklungen gegen Stoßspannungen eine sich über die ganze Wickellänge erstreckende elektrostatische Ab­ schirmung vorzunehmen, die aus einer aus Kupferflachband bestehen­ den Schirmwicklung oder aus mehreren geschlitzten, galvanisch mit­ einander verbundenen Flachbandringen gebildet wurde, in die Isola­ tion zwischen Fein- und Grobstufe einzusetzen.It is also known from DE-PS 9 32 851, in medium voltage transfor mators to protect control windings against surge voltages Electrostatic Ab extending over the entire winding length shielding, which consist of a flat copper tape the shield winding or from several slotted, galvanically with interconnected ribbon rings was formed in the Isola between fine and coarse levels.

Die schaltfrequenten Störströme, deren Auftreten entsprechend der Aufgabenstellung vermieden werden soll, entstehen nicht ex­ tern auf der Primär- oder Sekundärseite, sondern im Transformator selbst.The switching frequency interference currents, their occurrence accordingly the task should be avoided, do not arise ex tern on the primary or secondary side, but in the transformer self.

Die Erfindung wird nachfolgend an den Fig. 1 bis 3, in denen Transformatoren für erfindungsgemäße Schaltnetzteile dargestellt sind, näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3, in which transformers for switching power supplies according to the invention are shown.

Dabei zeigt die Fig. 1 einen Transformator, bei dem erfindungs­ gemäß die Primärwicklung in Teilwicklungen zur Vermeidung von kapazitiven Störströmen zwischen der Primärwicklung und der Sekundär­ wicklung aufgeteilt ist.The Fig. 1 shows a transformer in which the primary winding is divided into winding part windings to avoid the capacitive parasitic currents between the primary winding and the secondary Invention invention.

Der in der Fig. 2 dargestellte Transformator weist erfindungs­ gemäß eine Zusatzwicklung zur Vermeidung von kapazitiven Störströmen zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung auf.The transformer shown in FIG. 2 has, according to the invention, an additional winding to avoid capacitive interference currents between the primary winding and the secondary winding.

In der Fig. 3 ist ein Transformator, bei dem erfindungsgemäß die Sekundärwicklung zur Vermeidung von kapazitiven Störströmen zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung in Teil­ wicklungen unterteilt ist, in seinem schematischen Aufbau in einem Schnittbild dargestellt.In Fig. 3, a transformer, in which the secondary winding according to the invention is divided into partial windings to avoid capacitive interference currents between the primary winding and the secondary winding, is shown in its schematic structure in a sectional view.

Der Transformator gemäß der Fig. 1 weist eine aus zwei unter­ einander verbundenen Teilwicklungen P ₁ und P ₂ bestehende Primär­ wicklung auf, die über einen Kern K mit der Sekundärwicklung S des Transformators induktiv verkoppelt ist. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Transformator ist die Teilwicklung P ₁ der Primär­ wicklung zwischen der Teilwicklung P ₂ der Primärwicklung und der Sekundärwicklung S angeordnet, so daß die Teilwicklung P ₂ der Primärwicklung aufgrund der dazwischenliegenden Teilwick­ lung P ₁ der Primärwicklung von der Sekundärwicklung S kapazitiv entkoppelt ist. The transformer of FIG. 1 has a two connected to each other partial windings P ₁ and P ₂ existing primary winding, which is inductively coupled to the transformer via a core K with the secondary winding S. In the transformer shown in Fig. 1, the partial winding P _{1 of} the primary winding is arranged between the partial winding P _{2 of} the primary winding and the secondary winding S , so that the partial winding P _{2 of} the primary winding due to the intermediate winding part P _{1 of} the primary winding of the secondary winding S is capacitively decoupled.

Die Teilwicklungen P ₁ und P ₂ der Primärwicklung werden dabei so bemessen, daß der kapazitive Störstrom zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung S betragsmäßig zu einem Minimum wird. Die Teilwicklungen P ₁ und P ₂ können durch eine geeignete Auswahl des Verhältnisses der Windungszahlen der Teil­ wicklungen P ₁ und P ₂ so bemessen werden, daß der kapazitive Störstrom zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung betragsmäßig zu einem Minimum wird.The partial windings P ₁ and P _{2 of} the primary winding are dimensioned such that the capacitive interference current between the primary winding and the secondary winding S is at a minimum in terms of amount. The partial windings P ₁ and P ₂ can be dimensioned by a suitable selection of the ratio of the number of turns of the partial windings P ₁ and P ₂ so that the capacitive interference current between the primary winding and the secondary winding is at a minimum in terms of amount.

Bei einem Transformator gemäß der Fig. 2 ist eine Zusatzwicklung Z vorgesehen, die erfindungsgemäß so bemessen ist, daß der kapa­ zitive Störstrom zwischen der Primärwicklung P und der Sekundärwick­ lung S zu einem Minimum wird. Dabei kann die Bemessung der Zusatz­ wicklung Z durch geeignete Auswahl der Windungs­ zahl, der Wicklungsbreite und der Anordnung der Zusatzwick­ lung gegenüber den anderen Wicklungen des Transformators erfolgen, so daß der kapazitive Störstrom zwischen der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung S des Transformators betragsmäßig zu Null wird. Die Zusatzwicklung Z kann dabei mit ihrem Fußpunkt mit der Masse des Stromnetzes oder des Fernsehgerätes verbunden sein, während der Hochpunkt als freies Ende ausgebildet ist. Ferner ist es mög­ lich, die Zusatzwicklung Z mit einer Impedanz abzuschließen.In a transformer according to the Fig. 2 an auxiliary winding Z is provided, which is according to the invention such that the kapa zitive interference current between the primary winding P and the secondary Wick lung S becomes a minimum. The dimensioning of the additional winding Z can be carried out by suitable selection of the number of turns, the winding width and the arrangement of the additional winding compared to the other windings of the transformer, so that the capacitive interference current between the primary winding P and the secondary winding S of the transformer becomes zero . The additional winding Z can be connected with its base to the ground of the power network or the television set, while the high point is designed as a free end. Furthermore, it is possible to terminate the additional winding Z with an impedance.

In der Fig. 3 ist ein Transformator für ein erfindungsgemäßes Schaltnetzteil in einem Schnitt dargestellt. Bei diesem Transfor­ mator ist die Sekundärwicklung in zwei untereinander verbundene Teilwicklungen S ₁ und S ₂ aufgeteilt, die derart übereinander und über der Primärwicklung angeordnet sind, daß die Teilwicklung S ₁ der Sekundärwicklung zwischen der Primärwicklung P und der Teilwicklung S ₂ der Sekundärwicklung liegt. Auf diese Weise ist die Teilwicklung S ₂ der Sekundärwicklung von der Primärwicklung P des Transformators kapazitiv entkoppelt. Die Teilwicklungen S ₁ und S ₂ der Sekundärwicklung werden dabei so bemessen, daß der kapazitive Störstrom zwischen der Primärwicklung P und der Sekundär­ wicklung des Transformators betragsmäßig zu einem Minimum wird. Die Teilwicklungen S ₁ und S ₂ der Sekundärwicklung können durch eine geeignete Auswahl des Verhältnisses der Windungszahlen so bemessen werden, daß der kapazitive Störstrom zwischen der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung zu Null wird.In FIG. 3, a transformer for an inventive switched mode power supply is shown in a section. In this transformer, the secondary winding is divided into two interconnected partial windings S ₁ and S ₂ , which are arranged one above the other and above the primary winding such that the partial winding S _{1 of} the secondary winding lies between the primary winding P and the partial winding S _{2 of} the secondary winding. In this way, the partial winding S _{2 of} the secondary winding is capacitively decoupled from the primary winding P of the transformer. The partial windings S ₁ and S _{2 of} the secondary winding are dimensioned such that the capacitive interference current between the primary winding P and the secondary winding of the transformer is at a minimum in terms of amount. The partial windings S ₁ and S _{2 of} the secondary winding can be dimensioned by a suitable selection of the ratio of the number of turns so that the capacitive interference current between the primary winding P and the secondary winding becomes zero.

Auf fertigungsbedingte Toleranzen zurückgehende Abweichungen des kapazitiven Störstroms zwischen der Primärwicklung P und der Sekun­ därwicklung vom Sollwert Null werden bei dem in der Fig. 3 dargestellten Transformator, der einen konzentrischen Wicklungs­ aufbau aufweist, dadurch ausgeglichen, daß zwischen der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung eine elektrisch leitende Folie F angeordnet ist, die eine größere Lagenbreite aufweist als jeweils die Primärwicklung P und die Sekundärwicklung des Transformators. Dabei ist es erforderlich, die elektrisch leitende Folie F als offene Wicklung des Transfor­ mators auszubilden, so daß in der Folie F keine Verlustströme induziert werden können.Deviations in the capacitive interference current between the primary winding P and the secondary winding from the nominal value zero due to manufacturing-related tolerances are compensated for in the transformer shown in FIG. 3, which has a concentric winding structure, in that an electrical between the primary winding P and the secondary winding conductive foil F is arranged, which has a larger layer width than the primary winding P and the secondary winding of the transformer. It is necessary to design the electrically conductive film F as an open winding of the transformer, so that no leakage currents can be induced in the film F.

In der Fig. 3 ist ferner der auch in den Fig. 1 und 2 ange­ deutete Kern K dargestellt. In Fig. 3 is also shown in FIGS. 1 and 2 core K is shown.

Bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Transformatoren bildet E den primärseitigen und A den sekundärseitigen Anschluß des jeweiligen Transformators. Primärseitig liegen die Transfor­ matoren mit dem Fußpunkt ihrer Primärwicklung auf dem Massepoten­ tial des Stromnetzes, an welches die Transformatoren angeschlossen werden. Sekundärseitig liegen die Transformatoren mit dem Fuß­ punkt ihrer Sekundärwicklung an der Gerätemasse des Gerätes, bei­ spielsweise des Fernsehempfangsgerätes, in welches sie als Wandlertrafo im Schaltnetzteil eingebaut sind.In the case of the transformers shown in FIGS. 1 to 3, E forms the primary-side connection and A the secondary-side connection of the respective transformer. On the primary side, the transformers are located at the base of their primary winding on the ground potential of the power grid to which the transformers are connected. On the secondary side, the transformers are located at the base of their secondary winding on the device ground of the device, for example the television receiver, in which they are installed as a transformer in the switching power supply.

Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit bei der Fertigung derartiger Transformatoren für erfindungsgemäße Schaltnetzteile ist es von Vorteil, die Wicklungen aus einadrigem oder mehradrigem Volldraht herzustellen. To increase the reproducibility in the manufacture of such It is transformers for switching power supplies according to the invention Advantage, the windings from single-core or multi-core solid wire to manufacture.  

Bei Schaltnetzteilen, deren Transformatoren vergossen werden, ist bei deren Herstellung darauf zu achten, daß die Vergußmasse auf­ grund ihrer dielektrischen Eigenschaften einen erheblichen Ein­ fluß auf die zwischen den Primärwicklungen und den Sekundärwick­ lungen der Transformatoren fließenden kapazitiven Störströme hat.For switching power supplies, the transformers of which are potted during their manufacture, make sure that the casting compound is on due to their dielectric properties a considerable one flow on between the primary windings and the secondary wind the capacitive interference currents flowing in the transformers.

Erfindungsgemäße Schaltnetzteile sind für alle elektronischen Ge­ räte geeignet, die gegenüber Spannungen empfindlich sind, die mit den zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Transformators des Schaltnetzteils fließenden kapazitiven Störströmen verknüpft sind, sie sind insbesondere als Netzteile für Fernseh­ empfangsgeräte geeignet.Switching power supplies according to the invention are for all electronic Ge councils who are sensitive to tensions that with the between the primary winding and the secondary winding of the Transformer of the switching power supply flowing capacitive interference currents are linked, they are especially as power supplies for television suitable for receiving devices.

Claims (2)

1. Schaltnetzteil für Geräte, die mit einem vom gleichen Netz gespeisten Zu­ satzgerät verbindbar sind und durch dieses einen kapazitiven Störstrom treiben, mit einem Transformator mit übereinanderliegenden, konzen­ trischen Betriebswicklungen, von denen die Primärseite auf dem Massepotential des Stromnetzes und die Sekundärseite auf dem Massepotential des Gerätes liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Betriebswicklung in zwei miteinander verbundene Teilwicklungen unter­ teilt ist, wobei die eine Teilwicklung konzentrisch zwischen der ungeteilten Betriebswicklung und der anderen Teilwicklung angeordnet ist und im wesentlichen axial gleichlang wie die ungeteilte Betriebswicklung ist und
daß die Teilwicklungen in den Windungszahlen derart bemessen sind, daß der kapazitive Störstrom zwischen den Betriebswicklun­ gen zu einem Minimum wird. 1.Switching power supply for devices that can be connected to a set-powered device and drive a capacitive interference current through it, with a transformer with superimposed, concentric operational windings, of which the primary side is at the ground potential of the power supply system and the secondary side is at the ground potential of the device, characterized,
that an operating winding is divided into two interconnected partial windings, one partial winding being arranged concentrically between the undivided operating winding and the other partial winding and being essentially axially the same length as the undivided operating winding and
that the partial windings in the number of turns are dimensioned such that the capacitive interference current between the Betriebswicklun gene is at a minimum. 2. Schaltnetzteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zusatzwicklung vorgesehen ist, die axial neben einer der Betriebswicklungen angeordnet ist und einen Teil der anderen Betriebswicklung konzentrisch umgibt und mit einem Ende mit einem der Massepotentiale verbunden ist, und
daß die Zusatzwicklung in Wicklungsbreite und Windungszahl derart bemessen ist, daß der kapazitive Störstrom zwischen den Betriebswicklungen zu einem Minimum wird.2. Switching power supply according to the preamble of claim 1, characterized in
that an additional winding is provided which is arranged axially next to one of the operating windings and concentrically surrounds part of the other operating winding and is connected at one end to one of the ground potentials, and
that the additional winding is dimensioned in the winding width and number of turns in such a way that the capacitive interference current between the operating windings becomes a minimum.