DE3131272C2 - Clocked power supply with start-up circuit - Google Patents
Clocked power supply with start-up circuitInfo
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Abstract
Der Schutz einer Schaltungsanordnung für eine getaktete Stromversorgung mit einer, aus einer Reihenschaltung einer Diode mit einem Kondensator bestehenden Anlaufschaltung wird durch eine von Regelsignalen abhängige Steuerung erweitert, wodurch der Kondensator der Reihenschaltung auch bei Laständerung, Änderung der Eingangsspannung und kurz nach Abschalten erfolgtem Wiederanschalten stetige Übergänge erzeugt.The protection of a circuit arrangement for a clocked power supply with a start-up circuit consisting of a series connection of a diode with a capacitor is extended by a control system dependent on control signals, whereby the capacitor of the series connection continues to transition even when the load changes, the input voltage changes and shortly after switching off again generated.
Description
Emitter mit der Kathode der Diode (D) verbunden Bei den bekannten Stromversorgungen wird dasThe emitter is connected to the cathode of the diode (D)
ist. Tastverhältnis der Impulse für die Leistungstransistorenis. Duty cycle of the pulses for the power transistors
3. Getaktete Stromversorgung nach Anspruch 2, im Falle plötzlicher Übeströme und Überspannungen dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T2) 20 praktisch auf null reduziert, d. h., es wird eine Notabmit einer zusätzlichen Steuerung versehen ist, mit schaltung vorgenommen. Ist die Störung beseitigt oder3. Pulsed power supply according to claim 2, in the case of sudden overcurrents and overvoltages, characterized in that the transistor (T2) 20 is practically reduced to zero, that is, an emergency stop is provided with an additional control, made with circuitry. Has the fault been eliminated or
die Totzeit abgelaufen, so wird das Tastverhältnis — wie beim Einschalten der Stromversorgung — zum Schutz der Leistungstransistoren langsam auf den Wert gebracht, der zur Aufrechterhaltung der Sollspannung am Ausgang der Stromversorgung notwendig ist.If the dead time has expired, the duty cycle - as when switching on the power supply - is used for protection of the power transistors are slowly brought to the value required to maintain the nominal voltage at Output of the power supply is necessary.
deren Hilfe der Kondensator (C) bei Bedarf kurzgeschlossen werden kann.whose help the capacitor (C) can be short-circuited if necessary.
Die bekannten Stromversorgungen schützen die Leistungstransistoren jedoch dann nicht, wenn z. B. die Eingangsspannung der Stromversorgung so langsam über ihren Normalwert ansteigt, daß das Tastverhältnis durch den Regelvorgang reduziert werden kann, aber dann plötzlich auf ihren Normalwert abfällt. Eine plötzliche Erhöhung des Tastverhältnisses wäre die belastende Folge für die Leistungstransistoren. Ähnliche Ver-The known power supplies protect the power transistors but not if z. B. the input voltage of the power supply so slowly over their normal value increases, but that the duty cycle can be reduced by the control process then suddenly drops to its normal value. A sudden increase in the duty cycle would be the most stressful Consequence for the power transistors. Similar Versions
Die Erfindung betrifft eine getaktete Stromversorgung mit Anlaufschaltung, bei der die Aniaufschaltung aus der Serienschaltung einer Diode mit einem Kondensator besteht, im Querzweig am Ausgang des Reglers der Stromversorgung liegt und einen steuerbaren Widerstand enthält, der parallel zum Kondensator angeschlossen ist.The invention relates to a clocked power supply with a start-up circuit, in which the start-up circuit consists of the series connection of a diode with a capacitor, in the shunt branch at the output of the controller the power supply and contains a controllable resistor connected in parallel to the capacitor is.
Eine derartige Stromversorgung mit Anlaufschaltung 35 hältnisse liegen vor, wenn die Last am Ausgang der ist aus eine^ Artikel der Zeitschrift »Elektronik« be- Stromversorgung langsam unter ihren Normalwert fällt, kannt (Bergmann, D.: Schaltspannungsregler, Elektro- jedoch plötzlich wieder ansteigt, nik 1978, Heft 14, Seite 69 bis 73). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineSuch a power supply with start-up circuit 35 ratios exist when the load at the output of the is from an ^ article in the magazine »Electronics« when the power supply slowly falls below its normal value, knows (Bergmann, D .: switching voltage regulator, electrical but suddenly increases again, nik 1978, issue 14, pages 69 to 73). The invention is based on the object of a
Entsprechend dieser Druckschrift wird beim Ein- Stromversorgung der eingangs genannten Art anzugeschalten
der Stromversorgung der sprunghafte Span- 40 ben, bei der auch in den geschilderten Fällen die Leinungsanstieg
am Ausgang des Reglers dadurch vermie- stungstransistoren vor Überlastung geschützt werden,
den, daß der Kondensator der Serienschaltung über die
Diode und den Ausgangs widerstand des Reglers langsam aufgeladen wird. Die auf diese Weise abgeflachte
Ausgangsspannung des Reglers wird zur Impulsbrei- 45
tcnsteuerung der Stromversorgung verwendet. Die hier
angesprochenen Impulsbreiten, die die Einschaltzeiten
der Leistungstransistoren der Stromversorgung festlegen, werden wegen der beschriebenen Wirkungsweise
der Anlaufschaltung langsam vom Wert null — der 50
Kondensator ist dann ungeladen — auf ihren Sollwert
vergrößert. Dieser Vorgang schützt die Leistungstransistoren vor Überlastung während der Einschaltphase.
Nach der zitierten Druckschrift ist jedoch noch ein weiterer Schutz für die Leistungstransistoren vorgesehen: 55 ten Stromversorgung mit erweiterter Anlaufschaltung,
Überschreitet der Strom durch die Leistungstransisto- Fig.2 ein Diagramm des Spannungsverlaufs an derAccording to this document, when the power supply of the type mentioned is switched on, the sudden voltage change, in which, in the cases described, the line increase at the output of the regulator is protected against overload by the fact that the capacitor of the Series connection via the
Diode and the output resistance of the controller is slowly charged. The one flattened in this way
The output voltage of the controller becomes the pulse width 45
tcn control of the power supply used. This one
addressed pulse widths that determine the switch-on times
of the power transistors of the power supply are set because of the described mode of operation
the start-up circuit slowly from the value zero - the 50th
The capacitor is then uncharged - at its setpoint
enlarged. This process protects the power transistors from overload during the switch-on phase.
According to the cited document, however, a further protection for the power transistors is provided: 55th power supply with extended start-up circuit, if the current through the power transistor exceeds Fig.2 a diagram of the voltage profile on the
ren einen kritischen Schwellwert, so wird der Konden- Anlaufschaltung.If a critical threshold value is reached, the condensation start-up circuit.
sator der Anlaufschaltung über die Kollektor-Emitter- Das in Fig. 1 dargestellte Prinzipschaltbild einer geStrecke eines Transistors entladen. Dadurch werden die takteten, z. B. nach dem Durchflußwandlerprinzip arbei-Einschaltzeiten der Leistungstransistoren kurzzeitig auf 60 tenden Stromversorgung hat einen an der Primärwicknull gesetzt und anschließend langsam erhöht. Ursache lung eines Transformators TR liegenden Leistungstran-Sator of the start-up circuit via the collector-emitter The basic circuit diagram shown in Fig. 1 of a stretch of a transistor discharged. As a result, the clocked, z. B. according to the flow converter principle work-on times of the power transistors briefly to 60 border power supply has set one at the primary winding and then slowly increased. Cause of a transformer TR lying power transmission
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der steuerbare Widerstand von den Ausgangssignalen des Reglers gesteuert wird.This object is achieved in that the controllable resistance of the output signals of the controller is controlled.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, bei kleiner werdendem Tastverhältnis gleichzeitig die Ladung auf dem Kondensator so zu verändern, daß eine anschließende Erhöhung des Tastverhältnisses — wie in der Einschaltphase — nur langsam erfolgen kann.By means of the measure according to the invention, it is possible at the same time as the pulse duty factor becomes smaller to change the charge on the capacitor so that a subsequent increase in the duty cycle - as in the switch-on phase - can only be done slowly.
Mit ihren vorteilhaften, in den Unteransprüchen angegebenen Ausgestaltungen wird ein Beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben und näher erläutert. Es zeigtAn example of the invention is provided with its advantageous refinements specified in the subclaims described and explained in more detail with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine schematische Schaltskizze einer getakte-Fig. 1 is a schematic circuit diagram of a clocked
des unerlaubten Stromanstieges ist entweder eine plötzliche Erhöhung der Last am Ausgang oder ein plötzlicher Anstieg der Spannung am Eingang der Stromversorgung. of the unauthorized increase in current is either a sudden increase in the load at the output or a sudden one Rise in voltage at the input of the power supply.
Auch in einem weiteren Artikel der »Elektronik« (Rymus. |.: Integrierte Schaltungen in getakteten Netzteilen. Elektronik 1979. Heft b, Seile 64 bis 68) ist eineAlso in another article in "Electronics" (Rymus. | .: Integrated circuits in clocked power supplies. Electronics 1979. Booklet b, cables 64 to 68) is one
sistor 7Ί. Die Basis dieses Transistors 7Ί wird mit in der jeweiligen Dauer geregelten Impulsen einer Impulsbreitensteuerung /S/ versorgt. Dabei werden die Schaltimpulse anhand der vom Regler R kommenden Signale (pulsbreiten-) moduliert. Der Regler R ist am Ausgang der Stromversorgung angeschlossen.sistor 7Ί. The base of this transistor 7Ί is supplied with pulses of a pulse width control / S / which are regulated in the respective duration. The switching pulses are (pulse-width) modulated using the signals coming from controller R. The regulator R is connected to the output of the power supply.
Zur Erzeugung des Regler-Signals werden in inie-In order to generate the controller signal,
grierten Schaltkreisen vorhandene Fehlersignalverstärker verwendet Ein derartiger integrierter Schaltkreis ist neben den bereits genannten Druckschriften beispielsweise auch in der DE-OS 28 11 634 erwähnt.One such integrated circuit is in addition to the documents already mentioned, also mentioned in DE-OS 28 11 634, for example.
Die Funktion der vorausgesetzten Anlaufschaltung beruht auf der Reihenschaltung der Diode D mit dem Kondenstor C, wobei der Pluspol einer Spannungsquelle über einen Widerstand zwischen Diode D und Kondensator C angeschlossen ist Vom Regler R ausgehende Regelsignale gelangen beim Einschalten erst ve, zögert an die 5:npulsbreitensteuerung ISt, weil die Regelsignale von dem zunächst ungeladenen Kondensator C abgefangen werden. Dadurch entsteht ein stetiger Übergang während des Einschaltens, so daß der gewünschte Schutz des Leistungstransistors Π in dieser Phase erreicht wird.The function of the presupposed start-up circuit is based on the series connection of the diode D with the capacitor C, whereby the positive pole of a voltage source is connected via a resistor between the diode D and the capacitor C. Control signals coming from the controller R only reach the 5: n pulse width control after switching on ISt, because the control signals are intercepted by the initially uncharged capacitor C. This creates a steady transition during switch-on, so that the desired protection of the power transistor Π is achieved in this phase.
Wenn der Kondensator C aufgeladen ist dann erhält die Impulsbreitensteuerung /5/ das Regelsignal unbeeinflußt Dabei bestimmt die Dauer der Aufladung des Kondensators C die Dauer des stetigen Überganges bis zum Eingreifen der Regel- und SteuervGrgänge. Nach einem späteren Abschalten wird der Kondensator langsam über den Widerstand und die angegebene Spannungsquelle entladen.If the capacitor C is charged then the pulse width control / 5 / receives the control signal unaffected The duration of the charging of the capacitor C determines the duration of the continuous transition to for the intervention of the regulation and control processes. After a later shutdown, the capacitor will slow down discharged through the resistor and the specified voltage source.
Zur Erweiterung des Wirkungsbereiches des Kondensators C ist die Anlaufschaltung mit der aus einem pnp-Transistor Tl bestehenden Steuerung STAS beschaltet. Die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors T2 liegt parallel zum Kondensator C und die Basis-Emitter-Strecke parallel zur Diode D. Dadurch wird die Anlaufschaltung steuerbar; d. h. der Kondensator C ist auch nach dem Ende eines Schaltvorganges wirksam, weil sein Ladezustand von dieser Anlaufsteuerung STASbeeinflußt wird.To expand the effective range of the capacitor C the start-up circuit is wired to the group consisting of a pnp transistor Tl control STAS. The emitter-collector path of this transistor T2 is parallel to the capacitor C and the base-emitter path is parallel to the diode D. This makes the start-up circuit controllable; that is, the capacitor C is also effective after the end of a switching process because its state of charge is influenced by this start-up control STAS .
Die Wirkungsweise der Anlaufsteuerung STÄSist am besten bei Lastminderung und Abschaltung erkennbar. Dann wird der Kondensator C nicht nur über den Widerstand, sondern auch über den Transistor 7"2 — und zwar schnell — entladen, weil beim Absinken der Spannung am Reglerausgang der Transistor T2 in den leitenden Zusand gesteuert wird. Sollte die Ausgangsbelastung wieder ansteigen, dann wird der Transistor T2 gesperrt und der Entladevorgang des Kondensators C beendet. Der Kondensator C wird über die leitend gesteuerte Diode D wieder aufgeladen.The way in which the STÄS start-up control works is best recognizable when the load is reduced and when the system is switched off. Then the capacitor C is not only discharged via the resistor, but also via the transistor 7 "2 - and quickly - because when the voltage at the controller output drops, the transistor T2 is switched to the conductive state. Should the output load rise again, then the transistor T2 is blocked and the discharging process of the capacitor C is ended. The capacitor C is charged again via the conducting diode D.
In dem Diagramm der Fig. 2 ist zum besseren Vergleich nebeneinander der Spannungsverlauf bei ungesteuerter und bei gesteuerter Anlaufschaltung dargestellt. Im Einzelnen sind die Spannungen am Kondensator Cund am Ausgang des Reglers R gezeigt. Es bedeuten die Zeitpunkte E= Einschalten der Stromversorgung, A = Abschalten der Eingangsspannung, S= Abschalten der Impulsbreitensteuerung und W= Wiederanschalten der Eingangsspannung.In the diagram of FIG. 2, for a better comparison, the voltage curve is shown next to one another with an uncontrolled and with a controlled start-up circuit. The voltages at the capacitor C and at the output of the controller R are shown in detail. The times E = switching on the power supply, A = switching off the input voltage, S = switching off the pulse width control and W = switching on the input voltage again.
Mit durchgezogener Linie ist der Spannungsverlauf am Ausgang des Reglers R, z. B. eines Fehlersignalverstärkers, dargestellt und mit U(R) gekennzeichnet. Beim Einschalten, Zeitpunkt E, steigt die Spannung U(R) stetig an. Die Spannung U(C) des sich entsprechend aufladenden Kondensators Cist gestrichelt angedeutetThe voltage curve at the output of the controller R, z. B. an error signal amplifier, shown and marked with U (R) . When switching on, time E, the voltage U (R) increases steadily. The voltage U (C) of the correspondingly charging capacitor C is indicated by dashed lines
Die Anlaufsteuerung STAS wirkt sich bis zum Abschalten, Zeitpunkt A, bereits dahingehend aus, daß die Kondensatorspannung U(C) die Spannung des Regelsignals U(R) maximal um die Basis-Emitter-Schwellspannung des Transistors 7"2 übersteigt, wie mit strichpunktiertem Verlauf U(C, T2) angedeutet ist. Der Kondensator C könnte bei weiterem Anstieg des Regelsignals, beispielsweise von einem Abfall der Eingangsspannung oder einer Erhöhung der Last verursacht, noch Ladung aufnehmen und weitere stetige Übergänge ermöglichen. Kurz nach dem Abschalten der Eingangsspannung (Zeitpunkt A) wird der Regler R noch mit Energie versorgt. Dabei steigt das Regelsignal U(R) an. Die Kondensatorladung U(C. T2) wird entsprechend mitgeführt. Dieser Anstieg dauert bis zum Absinken der Eingangsspannung unter eine vorgegebene Schwelle an (Zeitpunkt S), zu welcher der Regler R und die Steuerung IST blockiert werden. Am Ausgang des Reglers R ist dann keine Spannung mehr vorhanden.The start-up control STAS already has the effect that the capacitor voltage U (C) exceeds the voltage of the control signal U (R) by a maximum of the base-emitter threshold voltage of the transistor 7 ″ 2, as shown by the dash-dotted curve , until it is switched off, time A U (C, T2) . If the control signal continues to rise, for example caused by a drop in the input voltage or an increase in the load, the capacitor C could still take up charge and enable further continuous transitions. Shortly after the input voltage is switched off (time A ) the regulator R is still supplied with energy. The control signal U (R) rises. The capacitor charge U (C. T2) is carried along accordingly. This rise lasts until the input voltage falls below a specified threshold (time S), to which the controller R and the control system IST are blocked. There is then no more voltage at the output of the controller R.
Ohne Anlaufsteuerung entlädt sich der Kondensator C vom Zeitpunkt 5 ab über den Widerstand — gestrichelt angedeutet — langsam. Problematisch ist dies insbesondere bei einem kurz danach erfolgenden Wiederanscbalten, zum Zeitpunkt W, weil die Anlaufschaltung noch wegen einer Teilladung des Kondensators Cwenig wirksam ist. Demzufolge steht am Ausgang des Reglers sofort eine relativ hohe Spannung U(R) an, die von der Impulsbreitensteuerung IST in entsprechend lang dauernde Einschaltzeiten des Transistors Ti umgewandelt wird. Unter diesen Bedingungen verlängerte Einschaltzeiten können zur Zerstörung betroffener Schaltungsteile, insbesondere des Leistungstransistors Ti führen.Without start-up control, the capacitor C discharges slowly from time 5 onwards via the resistor - indicated by dashed lines. This is particularly problematic when it is switched on again shortly afterwards, at time W, because the start-up circuit is still not very effective because the capacitor C is partially charged. As a result, a relatively high voltage U (R) is immediately present at the output of the controller, which is converted by the pulse width control IST into correspondingly long switch-on times of the transistor Ti . Switch-on times that are prolonged under these conditions can lead to the destruction of the affected circuit parts, in particular the power transistor Ti .
Im Gegensatz dazu beschleunigt die Anlaufsteuerung STAS zum Zeitpunkt Sdie Entladung des Kondensators C über den Transistor T2 erheblich, weil dieser Transistor dann leitend gesteuert wird. Der Kondensator C wird daher schnell bis auf die Schwellspannung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 entladen (U(C, T2)). In contrast to this, the start-up control STAS significantly accelerates the discharge of the capacitor C via the transistor T2 at the point in time S, because this transistor is then controlled to be conductive. The capacitor C is therefore quickly discharged to the threshold voltage of the base-emitter path of the transistor T2 (U (C, T2)).
Die gesteuerte Anlaufschaltung ist also auch bei kurzfristig nach Abschalten erfolgender Wiederanschaltung wirksam, weil der Kondensator C aufnahmebereit ist. Nach gepunktet angedeutetem Verlauf entsteht wieder ein wie beim ersten Anschalten beschriebener stetiger Übergang der Spannung am Regelausgang (U(R. T2)). The controlled start-up circuit is also effective if it is switched on again briefly after switching off, because the capacitor C is ready to receive. After the curve indicated by dots, there is again a constant transition of the voltage at the control output (U (R. T2)), as described when switching on for the first time.
Mit einer Ergänzungsschaltung — nicht dargestellt —, beispielsweise einer zusätzlichen Steuerung des Transistors T2, läßt sich eine (Rest-)Ladung des Kondensators C auch vollständig beseitigen, so daß stets die beim ersten Einschalten vorhandenen Bedingungen hergestellt werden.With a supplementary circuit - not shown -, for example an additional control of the transistor T2, a (residual) charge of the capacitor C can also be completely eliminated, so that the conditions existing when the device is switched on for the first time are always established.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Family Applications (1)
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Legal Events
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Owner name: FELTEN & GUILLEAUME FERNMELDEANLAGEN GMBH, 8500 NU |
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| D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2000 HAMBURG, DE |
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Owner name: PHILIPS CORPORATE INTELLECTUAL PROPERTY GMBH, 2233 |