DE3030143A1 - POWER SOURCE - Google Patents

Description

PATEM¹ANWaLTE 3- DR.KADOR&DR.KLÜNKERPATEM ¹ ANWaLTE 3- DR.KADOR & DR.KLÜNKER

- K 13047/7- K 13047/7

SALORA OY
Salorankatu 5-7,
SF-24100 SALO 10,
FinnlandSALORA OY
Salorankatu 5-7,
SF-24100 SALO 10,
Finland

StromauelleCurrent source

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine Stromquelle, welche einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung umfasst, wobei mit der Primärwicklung ein elektronischer Schalter in Reihe geschaltet ist, der zur Erzeugung eines pulsierenden Primärstromes mit einer "bestimmten Frequenz geöffnet und geschlossen wird, und mit der Sekundärwicklung mindestens ein Gleichrichterelement zur Erzeugung einer gleichgerichteten Ausgangsspannung in Reihe geschaltet ist.The present invention "relates to a power source comprising a Transformer with primary and secondary winding includes, with the primary winding an electronic switch is connected in series to generate a pulsating primary current with a "certain frequency is opened and closed, and with the secondary winding at least one rectifier element is connected in series to generate a rectified output voltage.

Zum Beispiel in Fernsehempfängern oder in anderen entsprechenden Apparaten, die sowohl eine 3ildanzeigeteil als auch eine Tonendstufe aufweisen, wird die Betriebsspannung für die letztere aus Kostengrünen meist direkt der Zeilenendstufe oder deren Stromauelle entnommen. Die Folge davon ist, dass sich die Belastungsschivankungen der Tonendstufe leicht auf Bildgrösse und/oder -helligkeit auswirken. For example in television receivers or in other corresponding apparatus that have both a 3-way display part and a sound output stage have the operating voltage for the latter for reasons of cost mostly taken directly from the line output stage or its current source. The consequence of this is that the load fluctuations the sound output stage can have a slight effect on the image size and / or brightness.

Diesen ilachteil hat man auf verschiedenem "Wege zu eliminieren versucht: Attempts have been made to eliminate this disadvantage in various "ways:

1. Tonend stufe Klasse A: klc !lachte il ständige Leistungsaufnahme.1. Toning grade class A: klc ! Laughed il constant power consumption.

-ο--ο-

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-^- 3 O 3 01Λ- ^ - 3 O 3 01Λ

2. Separate eigene Stromquelle für die Tonendstufe: Als Uachteil teure Konstruktion.2. Separate power source for the audio output stage: the disadvantage is an expensive construction.

3. Lose Schaltung an die Stromquelle des Bildanzeigeteils: Als Nachteil hohe Ausgangsimpedanz, wobei die verfügbare Tonleistung gering bleibt.3. Loose connection to the power source of the image display part: As a disadvantage high output impedance, whereby the available sound power remains low.

4. Kompensation der Bildgrössenänderung: In den Kompensationskreisen treten Zeitkonstanten auf, die bei Tonlasten gewisser Art sogar zu einer Verschlimmerung der Bildgrössenänderung führen können. Ausserdem verstärkt die Kompensation der Breitenänderung vielfach die Helligkeitsänderung und umgekehrt.4. Compensation for the change in image size: In the compensation circles time constants occur which, with tonal loads of a certain kind, can even lead to a worsening of the image size change. In addition, the compensation for the change in width is amplified many times over the change in brightness and vice versa.

Auch bei anderen Stromquellenschaltungen, die das eingangs erwähnte Schaltelement aufweisen, in erster Linie einen Thyristor oder einen Transistor, müssen Nachteile in Kauf genommen werden. Beim Arbeiten mit Transistor treten als Hachteil vor allem die Verluste im Schaltmoment in Erscheinung, die sich in einer Erwärmung des Transistors äussern, und bei Verwendung eines Thyristors gestaltet es sich bei hohen Strömen schmerig, einen genügen effektiven Löschoder Kommutierungsstrom zu erzeugen.Also with other power source circuits that mentioned that at the beginning Have switching element, primarily a thyristor or a transistor, disadvantages must be accepted. At work With a transistor, the main disadvantage is the losses in the switching moment, which result in the transistor heating up express, and when using a thyristor, it turns out to be painful with high currents, a sufficient effective erasure or Generate commutation current.

Zum Beispiel bei den Schaltungen nach US-Patent 4 017 734 und SE-Patent 208 927 wird die Stromunterbrechung beim Primärschalter mit Hilfe eines primärseitig vorhandenen Resonanzkreises bewirkt. Gleichzeitig weicht die Polspannung der Trafo-Primärwicklung von der rechtwinkligen ab und eignet sich somit nicht in einer Schaltung, die schon an sich eine Kommutierung des Primärs ehalt er stromes bewirkt. Während des Kommutierens darf der Strom des Primärsehalters nicht sinken, so dass also eine Schaltung entwickelt werden muss, die den Primärschalter nur während seiner positiven Halbperiode belastet. For example, in the circuits of U.S. Patents 4,017,734 and SE patent 208 927 the current interruption in the primary switch is effected with the aid of a resonance circuit on the primary side. At the same time, the pole voltage of the transformer primary winding deviates from the right-angled and is therefore not suitable in a circuit that in itself causes commutation of the primary ehalting current. During the commutation, the current of the primary switch is allowed do not sink, so that a circuit has to be developed that loads the primary switch only during its positive half-cycle.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Probleme gelöst werden, und im Hinblick auf diese Zielsetzung ist für die Erfindung charakteristisch, dass der Sekundärkreis als abgestimmter Gleichrichter ausgebildet ist, und zwar mit Hilfe eines in die Sekundärwicklung eingefügten Kondensators, dessen Wert so gewählt ist, dass der Strom der Sekundärwicklung infolge der Wirkung des Gleichrichterelementes zu einem Zeitpunkt unterbrochen wird, da der Strom der Primärwicklung gering ist.The present invention is intended to solve these problems, and with regard to this objective, it is characteristic of the invention that the secondary circuit acts as a tuned rectifier is formed, with the help of a capacitor inserted into the secondary winding, the value of which is selected so that the Current of the secondary winding is interrupted due to the action of the rectifier element at a point in time when the current of the Primary winding is low.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschriebenIn the following, the invention is to be described in detail by means of examples and with reference to the accompanying drawings

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werden. In den Zeichnungen zeigen:will. In the drawings show:

Pig. 1 in schematischer Darstellung die Zeilenendstufe eines Fernsehempfängers einschliesslich Bild- und Tonstromauellej Fig. 2 zur Erläuterung von Fig. 1 gehörende Kurvenfonaen; Fig. 3 eine Stromquelle entsprechender Art mit nur einem Belastunrjskreis; Pig. 1 shows the line output stage of a television receiver in a schematic representation including image and sound stream recording FIG. 2 curve formations belonging to the explanation of FIG. 1; FIG. 3 shows a current source of the corresponding type with only one load circuit;

Fig. 4 den Fig. 5 entsprechenden Fall mit einem Transistor als Schaltglied, undFIG. 4 the case corresponding to FIG. 5 with a transistor as the switching element, and FIG

Fig. 5 eine Stromauellenschaltung mit zwei im Gegentakt arbeitenden Schaltern.5 shows a current source circuit with two operating in push-pull Switches.

Die Schaltung nach Fig. 1 enthält folgende Komponenten: M = Trenntransformator, H-. = Netzgleichrichter, C = Filterkondensator, SCR₁-D₂ = Primärs ehalt er, Ii₁ = Primärwicklung des Trafos, N₂ = Sekundärwicklung des Trafos, von der mit der Diode D die Betriebsspannung der Tonendstufe in den Kondensator C gleichgerichtet wird, Il - Speisewicklung des Bildanzeigeteils, L- = Filterdrossel, C = Filterkondensator.The circuit according to FIG. 1 contains the following components: M = isolating transformer, H-. = Mains rectifier, C = filter capacitor, SCR ₁ -D ₂ = primary s e retainer, Ii ₁ = primary winding of the transformer, N ₂ = secondary winding of the transformer, from which the operating voltage of the audio output stage is rectified into the capacitor C with the diode D, Il - Feed winding of the image display part, L- = filter choke, C = filter capacitor.

Im Patent FI-55273 ist eine Fernsehempfänger-Schaltung dargelegt, bei welcher der Schalter durch einen Transistor verwirklicht wurde.In the patent FI-55273 a television receiver circuit is shown, in which the switch was realized by a transistor.

In Fig. 2 zeigt I, den Strom des von SCR.-D. gebildeten Primär-In Fig. 2, I, shows the current of the SCR.-D. educated primary

xa χ d. xa χ d.

schalters ohne Tonlast und I,, den gleichen Strom mit Tonlast in der Schaltung nach besagtem Patent 55278 bei Verwendung eines Transistors als Schalter.switch without tone load and I ,, the same current with tone load in the Circuit according to said patent 55278 using a transistor as a switch.

U₁ ist die Spannung des o.g. Schalters, U„ die Sekundärspannung des Transformators, I_? der Strom der Sekundärwicklung N„ unter Tonlast und U3 die Spannung des Kondensators Cp,U ₁ is the voltage of the switch mentioned above, U "the secondary voltage of the transformer, I _? the current of the secondary winding N "under Tonlast and U3 the voltage of the capacitor Cp,

Die Arbeitsweise ist folgende: Wenn der Primärschalter 3CR₁ leitet, liegt an den Polen der V;icklung N₁ die von C-, aus dem Netz gleichgerichtete Gleichspannung. Dabei liegt an den Polen von N eine dem Umspannverhältnis 2L -N entsprechende Spannung dergestalt, dass an der Anode von "„ positive Snanrumg herrscht. Ist U_n grosser als U_, so beginnt die Diode O„ 7,u leiten. Dabei schaltet sich C über l Lt '' DThe mode of operation is as follows: When the primary switch 3CR ₁ conducts, the DC voltage rectified from C-, from the mains, is applied to the poles of the winding N _1. At the poles of N there is a voltage corresponding to the transformation ratio 2L -N in such a way that there is positive signal at the anode of "". If U _{n is} greater than U_, the diode O "7" begins to conduct about l Lt``D

fj als Last an .*.' . Da zwischen Ij und Ιίο stets ein gewir;.;er faktor «; 1 besteht, erscheint TL -".it der Reihenschaltung der vom Kopplungsfaktor gebildeten Streuninduktnnr. und dor im Umspannverhältnis reduzierten Kapazitan:: vor. C_n als Last. Hierbei wird also in die reihenp;escha: tote Kette L-C S tufensr>anr.unr: f^oneist, so dasr>fj as a load. *. ' . Since between Ij and Ιίο there is always a tangle;.; He factor «; 1 exists, TL - "appears with the series connection of the leakage inductance number formed by the coupling factor and the reduced capacitance :: in front of the voltage ratio. C _n as load : f ^ oneist, so dasr>

130009/0901 BAD ORIGINAL 130009/0901 ORIGINAL BATHROOM

-6- 3030H3-6- 3030H3

in dieser Kette ein Sinusstrom, Ip, entsteht. Da die Schaltung über die Diode D_ erfolgt, vermag der Kreis nur eine Halbperiode zu schwingen, d.h. es erfolgt Energieübergang von der Primärwicklung N-, auf den Kondensator C^.a sinusoidal current, Ip, arises in this chain. Since the circuit is about If the diode D_ occurs, the circle can only oscillate for a half period, i.e. energy is transferred from the primary winding N-, on the capacitor C ^.

Hierbei wächst die Polspannung des Kondensators C„ in der Zeit t-,-t gemäss der Kurve U in Pig. 2. Die "Welligkeit" dieser Kurve U~ wird mit dem Durchlass IuC., gefiltert.Here, the pole voltage of the capacitor C "increases over time t -, - t according to the curve U in Pig. 2. The "ripple" of this curve U ~ is filtered with the passage IuC.

Aus der Kurve I in Fig. 2 ist ersichtlich, dass der PrimärschalterIt can be seen from curve I in FIG. 2 that the primary switch

JLd.JLd.

über die Dauer "t-^-t^ leitend ist; danach geht der Strom für diefor the duration "t - ^ - t ^ is conductive; after that the current goes for the

Dauer t^-t, auf die Paralleldiode D₀ über, und im Moment t. öff-3 4 2 ' 4-Duration t ^ -t, to the parallel diode D ₀ , and at the moment t. öff-3 4 2 '4-

net sich der Primärschalter. Da der Primärschalter hier von einem Thyristor gebildet wird, muss sein Strom während der vom Thyristor benötigten Freiwerdezeit unterbrochen sein.the primary switch. Since the primary switch here is from a Thyristor is formed, its current must be interrupted during the release time required by the thyristor.

Das ist die Zeit t_-t,. Voraussetzung für das ungestörte Weiterlaufen der Funktion ist, dass der Strom der Tonwicklung N_? spätestens zum Zeitpunkt t~ unterbrochen wird. Dies lässt sich leicht bev/erkstelligen durch passende Bemessung von C₀, d.h. indem man mit Hilfe von N und C₂ einen abgestimmten Sskundärkreis in der Form bildet, dass I„ zum Zeitpunkt t oder früher unterbrochen wird.That is the time t_-t ,. The prerequisite for the uninterrupted continued operation of the function is that the current of the tone winding N _? is interrupted at the latest at time t ~. This can easily be done by appropriately dimensioning C ₀ , ie by using N and C _{2 to form} a coordinated secondary circle in such a way that I “is interrupted at time t or earlier.

Da die Energieladung der Bildlast auch bei !leitendem Primärschalter auf die Streuinduktanz zwischen N-.-1ÜL erfolgt, bleibt diese Ladung konstant sofern die Polspannung der Primärseite konstant bleibt. Die Polspannung der Primärseite ist abhängig von der Netzspannung, den 7/iderstandsverlusten von N, und der Sättigungsspannung vonSince the energy charge of the image load also when the primary switch is conductive takes place on the leakage inductance between N -.- 1ÜL, this charge remains constant as long as the pole voltage of the primary side remains constant. The pole voltage of the primary side depends on the mains voltage, the 7 / resistance losses of N, and the saturation voltage of

Die Netzspannung bleibt trotz der Tonlastschwankungen, um die es hier geht, im wesentlichen konstant. Der widerstandsbedingten Spannungsverlust von N.. muss schon allein zur Verhinderung von V.'ärmebildun^ klein gehalten werden, so dass er hier belanglos ist. Die Sättigungsspannung von 3CR, ist konstant, da es sich uz: einen Thyristor handelt. Somit k'inn der Stro·?. von "J_r. in Zeitintervall t,-t„ varLieran ohne dn.33 .-.ich die L^:ilc"rö3:;e -iTicierx.The mains voltage remains essentially constant in spite of the tonal load fluctuations that are at issue here. The resistance-related voltage loss of N .. must be kept small just to prevent the build-up of heat, so that it is irrelevant here. The saturation voltage of 3CR is constant, since it is uz: is a thyristor. Thus can the straw · ?. from "J _r . in time interval t, -t" varLieran without dn.33 .-. i the L ^: ilc "rö3:; e -iTicierx.

In 'ier Ρτίτΐπ h:it rviri '-orte ^ :"\'3 :-· r en _f bei i£:r.t.-:i dio 7rnl:ts* "v.i .ich?" uv. 1 "* ;ηίϊ con ίο:'¹·"ölton '-i 1 .^ ir'"".'·'! 't^;"i v"i^vti io^to ohr.f ;;·..">' ."^: "i IL:--' sf Γ'?Γιά au:" in:· '-Mi ι·ίΠ:^τον.·ίν>:τ h.'irto.In 'ier Ρτίτΐπ h: it rviri' -orte ^: "\ '3: - · r en _f bei i £: rt-: i dio 7rnl: ts *" vi .ich? "Uv. 1"*; ηίϊ con ίο: ' ¹ · "oil tone ' -i 1. ^ ir '"".' · '!' t ^; " iv "i ^vt i io ^ to ohr.f ;; · ..">'." ^: " i IL: - 'sf Γ'? Γιά au: "in: · '-Mi ι · ίΠ: ^τ ον. · Ίν>: τ h.'irto.

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ORIGINALORIGINAL

Im vorangehend beschriebenen Falle induziert die Wicklung N, in die Primärseite des Trafos den Kommutierungsstrom für den Thyristor SCR-^. Ist nur ein Belastungskreis vorhanden, wie in Pig. 3 dargestellt, so baut man auf "bekannte Weise einen separaten Kommutierungskreis auf, der in besagter Figur von einem zweiten Thyristor SCR», der Induktanz L und dem Kondensator C. gebildet, wird. Der erfindungsgemässe abgestimmte Gleichrichter bietet auch in diesem Falle den erheblichen Vorteil, dass der Thyristor bei kleinen Stromwerten gelöscht werden kann, wodurch sich ein in seiner Konstruktion einfacher, kostengünstiger Kommutierungskreis ergibt.In the case described above, the winding induces N, in the Primary side of the transformer the commutation current for the thyristor SCR- ^. There is only one load circuit, as in Pig. 3, a separate commutation circuit is built in a known manner which is formed in the said figure by a second thyristor SCR », the inductance L and the capacitor C. The invention Matched rectifiers also offer the considerable advantage in this case that the thyristor is extinguished when the current values are low can be, resulting in a simple, inexpensive commutation circuit in its construction.

Fig. 4 zeigt die entsprechende Situation mit einem gesteuerten Transistor Tl als Schalter, d.h. es handelt sich hier um eine sog, Zerhackerstrom qaelle. Die Schaltverluste lassen sich nun minimieren indem man die Abstimmung so vornimmt, dass der Schaltvorgang bei niedrigen Transistor strömen erfolgt. Der S ehalt Zeitpunkt kann gewünschtenfalls zum Beispiel durch Rückkopplung vom Sekundärkreis mit Hilfe der Logik so festgelegt werden, dass der Transistorstrom zum SehaltZeitpunkt praktisch null beträgt.Fig. 4 shows the corresponding situation with a controlled transistor Tl as a switch, i.e. it is a so-called chopper current qaelle. The switching losses can now be minimized by tuning in such a way that the switching process takes place at low transistor currents. The stop time can if desired for example by feedback from the secondary circuit with the help of logic so that the transistor current at the time of the break is practically zero.

In Fig. 5 schliesslich ist eine nach dem Gegentaktschaltungsprinzip arbeitende Stromquelle dargestellt, die für grössere Leistungen, zum Beispiel als Schweissstromquelle gedacht ist. Die Schaltung ist die gleiche wie vorangehend beschrieben, jedoch sind primärseitig zv/ei gegentakt ge steuerte Thyristoren SCR- und SCR und auf der Sekundärseite entsprechend zwei abgestimmte Gleichrichter vorhanden, die einen gemeinsamen, die Resonanzfrequenz bestimmenden Kondensator Cg haben.Finally, FIG. 5 shows one according to the push-pull circuit principle working power source shown, which is intended for greater power, for example as a welding power source. The circuit is the same as described above, but on the primary side zv / ei push-pull controlled thyristors SCR and SCR and on the On the secondary side, there are two matched rectifiers, which have a common capacitor Cg which determines the resonance frequency to have.

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Claims (6)

3030 Ü33030 Ü3 PatentansprücheClaims l.y Stromquelle, welche einen Transformator (M) mit Primär- und Sekundärwicklungen (N-, , Np, N„) umfasst, wobei mit der Primärwicklung (N₁)ein elektronischer Schalter (SCR₁; T) in Reihe geschaltet ist, der zur Erzeugung eines zyklischen Primärstromes mit einer gewissen Frequenz geöffnet und geschlossen wird, und mit der Sekundärwicklung (Np) wenigstens ein G-leichrichterelement (D „) zur Erzeugung einer gleichgerichteten Ausgangsspannung (U_) in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis durch einen in die Sekundärwicklung (Np) eingefügten Kondensator (Op), dessen Wert so gewählt ist, dass der Strom der Sekundärwicklung (Np) durch die Wirkung des Gleichrichterelementes (D„) zu einem Zeitpunkt unterbrochen wird, da der Stron der Primärwicklung (N-.) gering ist, als abgestimmter Gleichrichter ausgebildet ist.ly current source, which comprises a transformer (M) with primary and secondary windings (N-,, Np, N "), with the primary winding (N ₁ ) an electronic switch (SCR ₁ ; T) is connected in series, which for Generating a cyclical primary current with a certain frequency is opened and closed, and with the secondary winding (Np) at least one rectifier element (D ") for generating a rectified output voltage (U_) is connected in series, characterized in that the secondary circuit is through a in the secondary winding (Np) inserted capacitor (Op), the value of which is selected so that the current of the secondary winding (Np) is interrupted by the action of the rectifier element (D ") at a time when the current of the primary winding (N-. ) is low, is designed as a matched rectifier. 2. Strornouelle nach Anspruch 1, bei der als primärseitiger Schalter ein Thyristor (SCR..) dient, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundärseitige Kondensator (Cp) so gewählt ist, dass der Strom der Sekundärwicklung (Np) kurz bevor der Thyristor seinen Kominutierungsstrom erhält auf null sinkt.2. Strornouelle according to claim 1, in which as a primary-side switch a thyristor (SCR ..) is used, characterized in that the secondary-side capacitor (Cp) is chosen so that the current of the secondary winding (Np) is just before the thyristor Communication current received drops to zero. 3. Stromquelle nach Anspruch 2 für Fernsehempfänger, bei v/elcher der besagte Transformator 0Φ van einem Zeilentransformator gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildlast und die Tonlast des Smpfängers an zwei verschiedene Sekundärwicklungen (Np, N~) des Zeilentransformators angeschlossen sind und der abgestimmte Gleichrichter mit Hilfe der Tonlast-Sekundärv/icklung (Np) gebildet ist.3. Power source according to claim 2 for television receivers, at v / elcher said transformer 0Φ van formed from a line transformer is characterized in that the image load and the tone load of the receiver to two different secondary windings (Np, N ~) of the flyback transformer are connected and the tuned rectifier is formed with the help of the Tonlast secondary winding (Np) is. 4. Stromquelle nach Anspruch 1, bei der als primärseitiger Schalter ein Transistor (T) dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor durch Rückkopplung vom Sekundärkreis so gesteuert ist, iass er sich zu einem Zeitpunkt öffnet, zu dem der Strom der Sekundärwicklung (Np) null oder nahezu null beträgt.4. Power source according to claim 1, in which as a primary-side switch a transistor (T) is used, characterized in that the transistor is controlled by feedback from the secondary circuit in such a way that It opens at a point in time when the secondary winding (Np) current is zero or near zero. 5. Stromquelle nach irgendeinem der obigen Ansprüche, deren Primärkreis zwei im Gegentakt arbeitende elektronische Schalter (SCR-, SCRp) auf v/eist, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechenden zv/ei Sekundärkreise des Transformators als abgestimmte Gleichrichter ausgebildet und ihre gleichgerichteten Ausgänge gekoppelt sind.5. Power source according to any one of the above claims, the primary circuit two push-pull electronic switches (SCR-, SCRp) on v / eist, characterized in that the corresponding zv / ei secondary circuits of the transformer designed as matched rectifiers and their rectified outputs coupled are. 1 30009/0901 ORIGINAL INSPECTED1 30009/0901 ORIGINAL INSPECTED "^" 3030U3 "^" 3030U3 6. Stroiiiauelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Sekundärkreis abstimmende Kondensator (C ) "beiden Sekundärwicklungen gemeinsam ist.6. Stroiiiauelle according to claim 5, characterized in that that the capacitor (C) "tuning the secondary circuit" has both secondary windings is common. 30009/090130009/0901