DE3300285C2

DE3300285C2 - Elektronisches Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE3300285C2
Application number: DE3300285A
Authority: DE
Inventors: Günther 6096 Raunheim Bergk; Gerhard 5990 Altena Schwarz
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1985-08-22
Also published as: JPS59156125A; DE3300285A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein elektronisches Schaltnetzteil zur Stromversorgung insbesondere eines Akkumulators aus einer Wechsel- oder Gleichspannungsquelle veränderlicher Spannungshöhe. Das Schaltnetzteil besteht aus einem primär getakteten Sperrwandler mit einem Übertrager, dessen Primärwicklung in Reihe zur Schaltstrecke eines ersten Transistors und eines ersten Widerstandes und dessen Sekundärwicklung in Reihe zum Akkumulator und einer Diode geschaltet ist. Die Basis des ersten Transistors ist sowohl über die Reihenschaltung eines ersten Kondensators und eines Rückkopplungswiderstandes mit einem Wicklungsende der Sekundärwicklung des Übertragers als auch über einen zweiten Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden. Der Emitter des ersten Transistors ist über einen Emitterwiderstand mit Masse- oder Bezugspotential verbunden, wobei an den Emitterwiderstand die Basis eines zweiten Transistors angeschlossen ist, dessen Schaltstrecke über eine Diode mit der Basis des ersten Transistors bzw. Masse- oder Bezugspotential verbunden ist. Durch Ausnutzung der in dem Rückkopplungskondensator gespeicherten Ladung wird ein in großen Betriebsspannungsbereichen konstanter Sekundärstrom erzielt, der auch bei Streueinflüssen sowie Bauelementstreuungen gewährleistet ist und eine definierte Aufladung des Akkumulators sowie einen Schutz vor einem zu hohen Ladestrom sicherstellt.

Description

sich auf ein elektronisches Oberbegriff des Patentan-

50

Die Erfindung bezieht
Schaltnetzteil nach dem
Spruchs 1.

Elektronische Schaltnetzteile dienen zur Konstantspannungs- und/oder Konstantstromversorgung elektrischer oder elektronischer Geräte und sind in vielen Fällen als primär oder sekundär getaktetc Sperr- oder Durchflußwandler oder Gegentaktwandler aufgebaut. Sie weisen in der Regel eine Gleichrichterschaltung mit nachgeschalteter Sieb- und Glättungsanordnung auf, an die ein Übertrager oder eine Drossel angeschlossen ist. In Reihe zur Primärwicklung des Übertragers oder in Reiiie zur Drossel ist ein elektronischer Schalter vorgesehen, der in Abhängigkeit von einer oder mehreren Regelgrößen cm- und ausgeschaltet wird, wobei die in dem Übertrager bzw. in der Drossel gespeicherte Energie in Abhängigkeit davon, ob ein Sperr- oder Durch-•laßwandler bzw, Gegentaktwandler vorliegt, in der Sperr- oder Durchlaßphase bzw. sowohl in der Sperräls auch in der Durchlaßphase über eine entsprechend gepolte Diode an einen elektrischen Verbraucher abgegeben wird. Um bei der Verwendung eines Übertragers die Baugröße des Übertragers gering zu halten, wird der elektronische Schalter mit einer Frequenz von ca.

20 KHz betrieben.

Zum netzunabhängigen Betrieb eines elektrischen Gerätes wie beispielsweise elektrische Trockenrasierapparate, Elektronenblitzgeräte, Rundfunk- bzw. Fernsehgeräte oder dergL weisen die elektrischen Geräte einen Akkumulator auf, bei dem zur Ladung des Akkumulators mit konstantem Strom eine Regelschaltung vorgesehen werden muß, die auch bei unterschiedlichen Eingangsspannungen im Bereich von beispielsweise 90 bis 240 Volt einen konstanten Ausgangsstrom zur Ladung des Akkumulators gewährleistet Als Eingangsspannungen sind dabei sowohl Wechsel- als auch Gleichspannungen im Bereich von 90 bis 240 Volt und im Falle von Wechselspannungen mit Frequenzen zwischen 50 Hz und 60 Hz geeignet

Aus der DE-OS 29 48 054 ist eine Schaltungsanordnung zur geregelten Speisung eines Verbrauchers bekannt, die an verschiedenen Gleich- oder Wechselspannungen sowie an verschiedenen Wechselstromfrequenzen ohne Umschaltung betrieben werden kann. Diese bekannte Schaltungsanordnung weist einen Sperrwandler auf. der mittels zweier steuerbarer Halbleiterschalter abhängig von dem durch die Primärwicklung eines Übertragers fließenden Strom und abhängig von der zugeführten Eingangsspannung so gesteuert wird, daß der abgegebene Ladestrom konstant ist. Als Verbraucher ist die Parallelschaltung eines Akkumulators mit einem Gleichstroms <otor vorgesehen, so daß die Schaltungsanordnung beim Netzbetrieb entweder die volle Motorleistung oder bei ausgeschaltetem Motor einen Nachladestrom für den Akkumulator liefert

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist in Reihe zur Primärwicklung des Übertragers die Schaltstrekke eines ersten Transistors und ein in Reihe geschalteter Emitterwiderstand und ein die Basis-Kollektor-Strecke des Schalttransistors überbrückender Widerstand vorgesehen. Parallel zur Reihenschaltung der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors und des Emitterwiderstandes ist die Schaltstrecke eines zweiten Transistors geschaltet, dessen Basis übe*· einen Widerstand und dessen Kollektor über einen RüCKkopplungswiderstand und einen Kondensator mit einem Wicklungsende der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden sind.

Wird bei dieser bekannten Schaltungsanordnung eine Gleichspannung an die Reihenschaltung aus der Primärwicklung des Übertragers, den ersten Transistor und den Emitterwiderstand angelegt, so fließt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors ein Basisstrom über den die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors überbrückenden Widerstand. Dieser Basistrom bewirkt einen kleinen Kollektorstrom. der durch die Primärwicklung des Übertragers fließt und in der Skundärwicklung eine positive Spannung induziert, die über den Rückkopplungswiderstand und den in Reihe geschalteten Kondensator an die Basis des Transistors geführt wird und einen größeren Basisstrom hervorruft. Mit dem Einschalten des Schalttransistors steigt der durch die Primärwicklung des Übertragers fließenden Strom linear an bis über dem Emitterwiderstand eine dem Emitterstrom proportionale Spannung abfällt, die von einer bestimmten Höhe an im zweiten Transistor einen Basisstrom fließen läßt, wodurch der zweite Transistor eingeschaltet und damit das Potential an der Basis des ersten Transistors auf Bezugspotential gezogen wird und damit der erste Transistor abschaltet. Während der Sperrphase des ersten Transistors fließt die im Kern des Übertragers gespeicherte magnetische Energie über die Sekundärwicklung ab, wobei über die leitende Diode

OO ÜÜ ZÖD

der Akkumulator einen linear abfallenden Ladestrom erhält

Ein Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß sich die Einschaltschwelle der Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors bzw. Schalttransistors nur in einem geringen Bereich von 200 bis 500 Millivolt je Schaltvorgang ändert

Geringe Änderungen der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Schalttninsistors bewirken aber eine Verlagerung des Einschalt-Zeitpunktes des Schalttransistors. Aufgrunu der geringen Einschaltschwelk· ist das bekannte Schaltnetzteil äußerst empfindlich gegenüber Störeinflüssen wie Impulsspitzen, Bauelemente-Streuungen u. dergl. So führen Impulssprtzen im Übertrager bei geringen Eingangsspannungen von 80 bis 90 Volt bereits zu einem vorzeitigen Einschalten des in Reihe zur Primärwicklung des Übertragers geschalteten Schalttransistors und damit zu einer Erhöhung der Schaltfrequenz, was wiederum einer Erhöhung des Ladestroms für den Akkumulator mit sich bringt Da jedoch ein zu hoher Ladestrom von beispielsweise mehr als 50 Milliampere bereits zur Zerstörung eines NC-Akkumulators führt, ist damit eine Gefährdung des Akkumulators und damit der Schaltungsanordnung .selbst gegeben. Darüber hinaus bewirkt ein vorzeitiges Einschalten des Schalttransistors eine Erhöhung des Spitzenstroms am Emitter des Schalttransistors und damit eine Gefährdung des Schalttransistors selbst

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektronisches Schaltnetzteil zur Stromversorgung insbesondere eines Akkumulators aus einer Wechsel- oder Gleichspannungsquelle veränderlicher Spannungshöhe zu schaffen, das gegenüber Streueinflüssen wie Bauelemente-Streuungen, Impulsspitzen u. dgL weitestgehend unempfindlich ist und einen in weiten Grenzen der Eingangsspannung konstanten Sekundärstrom gewährleistet und mit einem Minimum an Bauelementen auskommt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Basis des ersten Transistors über eine zweite Diode mit dem anderen Schaltstreckenanschluß des zweiten Transistors verbunden ist

Die erfindungsgemäße Lösung ist weitgehend unabhängig gegenüber Streueinflüssen und stellt einen konstanten Sekundärstrom zur Aufladung eines Akkumulators sicher und gewährleistet eine konstante Ladefrequenz und Abschaltung des Schalttransistors bei konstantem Spitzenwert der Emitterspannung. Dies wird dadurch erzielt, daß der Spannungsunterschied zwischen Ein- und Ausschalten des Schalttransistors ein Vielfaches gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung beträgt, so daß die Auswirkungen einer Änderung der Basis-Emitter-Spannung des Schalttransistors zum Beispiel iniolge Erwärmung des Schalttransistors oder infolge von Impulsspilzen im Wandler nur ein Bruchteil der Abweichungen im Sekundärstrom gegenüber der bekannten Anordnung beträgt.

Aus der DE-OS 30 07 566 ist ein freischwingender Sperrwandler bekannt, bei dem in Reihe zur Primärwicklung eines Übertragers die Schaltsti-ecke eines ersten Transistors und eines ersten Widerstandes geschaltet ist und bei der in Reihe zur Sekundärwicklung des Übertragers die Reihenschaltung einer Diode und eines Verbrauchers angeordnet ist Die Basis des ersten Transistors ist sowohl über eine Zenerdiode an eine Eingangsspannungsklemme als auch über einen Widerstand mit einer Tertiärwicklung des Übertragers verbunden. Darüber hinaus ist die Basis des ersten Transistors wahlweise über eine Diode mit dem Ausgang eines Optokopplers oder einem Schaltstreckenanschluß eines zweiten Transistors verbunden, dessen Basis an eine vierte Wicklung des Übertragers angeschlossen ist Paralle! zur Schaltstrecke des zweiten Transistors liegt ein Kondensator mit parallel geschaltetem Widerstand.

Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessierende Anordnung eines zweiten Transistors, dessen einer Schaltstreckenanschluß über eine Diode mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist unterscheidet sich in ihrer Funktion jedoch grundlegend vom Gegenstand der DE-OS 30 07 566. Wie der Beschreibung auf Seite 8 der genannten Druckschrift zu entnehmen ist erfolgt beim Gegenstand der bekannten Anordnung eine Ausgangsspannungsregelung, wobei die Abhängigkeit der Ausgangsspannung des freischwingenden Sperrwandlers vom Ausgangsstrom berücksichtigt wird. Übersteigt nämlich die Ausgangsspannung die Zenerspannung einer in Reihe zu dem Optokoppler geschalteten Zenerdiode, so wird die Aufladezeit des über die Diode an die Basis des Schalttransistors angeschlossenen Kondensators verringp' so daß entsprechend die Schaiifrequenz des Schalt« ansistors in Richtung einer Sollwertangleichung verändert wird. Anstelle des im Sekundärkreis angeordneten Optokopplers kann beim Gegenstand der bekannten Anordnung gemäß Fig. 2 e^:n mit der Basis an eine vierte Wicklung des Übertragers angeschlossener zweiter Transistor vorgesehen werden, der ebenfalls eine Veränderung der Ladezeit des Kondensators bei steigender Ausgangsspannung bewirkt In der bekannten Anordnung dient somit der zweite Transistor, anders als beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung, zur Beeinflussung der Einschaltphase des ersten Transistors (Schalttransistor) in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung.

Demgegenüber dient beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung der zweite Transistor der Beeinflussung der Einschalt- bzw. Ausschaltphase des ersten Transistors (Schalttransistor) in Abhängigkeit vom Primärstrom. Eine dem durch den ersten Widerstand fließenden Primärstrom proportionale Spannung wird an die Basis des zweiten Transistors gelegt und bewirkt, daL bei Erreichen eines bestimmten Primär-Spitzenstromwertes der zweite Transistor angesteuert wird, in den leitenden Zustand gelangt und über die erfindungsgemäß vorgesehene zweite Diode die Basis des ersten Transistors mit Masse- bzw. Bfczugspotential verbindet und so dem ersten Transistor den Basistrom entzieht, so daß der erste Transistor sperrt. Dabei dient die in der

so Verbindung von der Basis des ersten Transistors zu einem Schaltstreckenanschluß des zweiten Transistors vorgesehene zweite Diode in Verbindung mit dem Rückkopplungskondensator dazu, das Schaltverhalten des ersten Transistors infolge von Veränderungen der Basif Emitter-Spannung des ersten Transistors möglichst unabhängig zu machen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfiiid'ingsgerr.äßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur zweiten Diode ein Schalter vorgesehen ist, der mit einem Schalter gekoppelt ist, der einen parallel zum Akkumulator geschalteten Gleichstrommotor ein- und ausschaltet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfin-

■ dungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors geschaltet ist und aus zwei Teilwiderständtn besteht, an deren Verbindung einerseits und an Masse- oder Bezugspotential anderer-

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seits eine Zenerdiode mit anodenseitigem Anschluß an Masse- oder Bezugspotential angeschlossen ist.

Durch diese Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung wird erzielt, daß bei einem Wechsel der Polarität des Rückkopplungs-Kondensators im Zusammenhang mit dem Ein- und Ausschaltzustand des Schalttransistors ein Entladen des Rückkopplungs-Kondensators erfolgen kann, und daß die Aufladung des Rückkopplungs-Kondensators von einem konstanten Potential aus erfolgt, so daß die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung, einen konstanten Sekundärstrom über einen größeren Spannungsbereich zu erzielen, unterstützt wird.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt

F ι g I ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Schaltnet/ieiles.

F ι g. 2 den zeitlichen Verlauf der Basis-Emitter-Span-

nurig lies ScnaiiiraMsisiurs bei einem bckuiiiiicn Sciiaiinetzteil. und

F i g. 3 den zeitlichen Verlauf der Basis-Emitter-Spannung des Schalltransistors bei dem erfindungsgemäßen Schaltneizteil

In Fig. 1 ist ein elektronisches Schaltnetzteil dargestellt, das aus einem primär getakteten Sperrwandlcr mit einem Übertrager 5 und einem ersten Transistor 1 sowie einer im Lastkreis vorgesehenen ersten Diode 7 besteht. Der Sperrwandler wird über eine Gleichrichter-Brückenschaltung 3 und einen Widerstand 26 aus einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz gespeist, dessen Spannung zwischen 90 und 250 Volt und dessen Frequenz im Falle eines speisenden Wechselspannungsnetzes nahezu beliebig sein kann. Parallel zu den Eingangs-Spannungsklemmen ist ein zusätzlicher Kondensator 25 vorgesehen. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung der Gleichrichter-Brückenschaltung 3 wird sinsr Sieb- und G!sttun^iTS3nordnun^cr. bestehend bus ?iner Längsdrossel 20 und zwei Glättungskondensatoren 21,22. an den Eingang des Sperrwandlers bzw. der Steuer- und Regelelektronik gelegt.

Parallel zu den Gleichspannungsklemmen der Gleichriclv.er-Brückenschaltung 3 ist die Reihenschaltung der Primärwicklung 51 des Übertragers 5 mit der Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors 1 und zweier in Reihe geschalteter Emitterwiderstände 13, 14 geschaltet. Parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 1 sind zwei in Reihe geschaltete Widerstände 61,62 vorgesehen, an deren Verbindung die Kathode einer Zenerdiode 12 angeschlossen ist, die anodenseitig mit Masse- oder Bezugspotential verbunden ist Die Basis des ersten Transistors 1 ist über eine anodenseitig mit der Basis des ersten Transistors 1 verbundene zweite Diode 11 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors 2 mit Masse- oder Bezugspotential verbunden. Darüber hinaus ist die Basis des ersten Transistors 1 über einen Rückkoppiungs-Widerstand 10 und einen Rückkopplungs-Kondensator 9 an ein Wicklungsende der Sekundärwicklung 52 des Übertragers 5 angeschlossen. Die Basis des zweiten Transistor 2 ist an die Verbindung der beiden Emitterwiderstände 13, 14 des ersten Transistors 1 angeschlossen. Der Emitter des ersten Transistors 1 ist darüber hinaus über einen zweiten Kondensator 15 an das andere Wicklungsende der Sekundärwicklung 52 des Übertragers 5 bzw. an Masseoder Beziigspctentiai angeschlossen.

Parallel zur Primärwicklung 51 des Übertragers 5 sind eine dritte Diode 23 und eine zweite Zenerdiode 24 mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltet. Sie dienen dazu, die beim Abschalten des ersten Transistors 1 infolge der Streuinduktivitäten ansteigende Spannung auf die Netzspannung zuzüglich des Spannungsabfalls an der zweiten Zenerdiode 24 zu begrenzen.

Parallel zur Reihenschaltung des Rückkoppiungs-Kondensators9 mit dem Rückkoppiungs-Widerstand 10 ist ein dritter Kondensator 18 vorgesehen, der dazu dient, beim Abschalten des ersten Schalttransistors 1 infolge der schnellen, steil ansteigenden Kollektorspannung des ersten Schalttransistors 1 auftretenden sogenannten »Wiedereinschaltpeak« der Basis-Emitter-Spannung des ersten Schalttransistors entgegenzuwirken, so daß kein verzögertes Abschalten des Schalttransistors sondern ein steiles, direktes Abschalten erfolgt.

Parallel zur Sekundärwicklung 52 des Übertragers 5 ist zusätzlich die Reihenschaltung eines Vorwiderstandes 16 mit einer lichtemittierenden Diode 17 vorgesehen, die im Ladebetrieb bzw. bei Betrieb des Verbrau-

/U CiiciS f äiincüCiiici. ms »cTuräüCiiCr *r ί5ΐ αΓΐ uiC nnuuC der ersten Diode 7 bzw. an Masse- bzw. Bezugspotential die Parallelschaltung eines Akkumulators 41 und eines Gleichstrommotors 42 vorgesehen, wobei parallel zum Gleichstrommotor 42 ein vierter Kondensator 19 und in Reihe zum Gleichstrommotor 42 ein Schalter 82 vorgesehen ist. der mit einem parallel zur zweiten Diode 1! geschalteten Schalter 81 mechanisch gekoppelt ist

Nachstehend soll die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 näher erläutert werden.

Nach der Gleichrichtung mittels der Gleichrichter-Brückenschaltung 3 und Siebung bzw. Glättung mittels der Längsdrossel 20 bzw. der !Condensatoren 21, 22 wird der als Schalttransistor arbeitende erste Transistor 1 über die Reihenschaltung der beiden Widerstände 61, 62 mit einem geringen Basisstrom angesteuert. Infolge des einschaltenden ersten Transistors 1 entsteht über die Schaltstrecke des ersten Transistors 1 und die Primärwicklung 51 des Übertragers 5 ein Mitkopplungseffekt, durch den der erste Transistor 1 zusätzlich angesteuert und in den leitenden Zustand geschaltet wird. Der Emitterstrom steigt linear an und erzeugt an den beiden Emitterwiderständen 13, 14 eine proportionale Spannung. Bei Erreichen eines bestimmten Spitzenstromwertes wird der mit seiner Basis an die Verbindung der beiden Emitterwiderstände 13, 14 angeschlossene zweite Transistor 2 angesteuert, gelangt dadurch in den leitenden Zustand und verbindet über die zweite Diode 11 die Basis des ersten Transistors 1 mit Massebzw. Bezugspotentia! und entzieht damit dem ersten

so Transistor 1 den Basisstrom, woraufhin der erste Transistor 1 sperrt. Mit Beginn der Sperrphase wechselt die Polarität der in der Sekundärwicklung 52 des Üoertragers 5 induzierten Spannung und die im Übertrager 5 gespeicherte Energie wird damit nach dem Prinzip des Sperrwandlers über die nunmehr leitende erste Diode 7 an den Verbraucher 4 abgegeben. Dadurch erhält der beispielsweise aus einem Nickel-Cadmium-Akkumulator bestehende Verbraucher 41 einen linear abfallenden Ladestrom. Ein negativer, abfallender Strom über den

öo Rückkoppiungs-Widerstand 10 und den Rückkopplungs-Kondensator 9 hält den ersten Transistor 1 gesperrt, bis die in dem Übertrager 5 gespeicherte magnetische Energie abgeflossen ist Erst danach kann wieder ein Anlaßstrom über die Widerstände 61,62 in die Basis des ersten Transistors 1 fließen, der den bereits beschriebenen Durchschaltvorgang auslöst.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die für das Umschalten von einem ho-

hen Sekundärstrom auf einen niedrigen Sekundärstrom und für den über einen großen Betriebsspannungsbereich konstanten Sekundärstrom die in dem RQckkopplungs-Kondensator 9 gespeicherte Ladung ausgenutzt wird. Den niedrigen Sekundärstrom beispielsweise zum Laden des NC-Akkumulators 41 erhält man bei geöffnetem Schalter 81, 82, was besonders wichtig bei einem Ausfall des Schalters ist, da dann der Akkumulator nur mit eimern niedrigen Ladestrom versorgt wird.

Während der Einschaltzeit des ersten Transistors 1 wird der Rückkopplungs-Kondensator 9 am Punkt A positiv aufgeladen. Am Punkt B, dem anderen Anschluß des Ruckkopplungs-Kondensators 9. bildet sich somit eine negative Polarität aus. Erreicht der Emitterstrom des ersten Transistors 1 — wie oben beschrieben — einen bestimmten Wert, so wird der zweite Transistor 2 angesteuert und entzieht dem ersten Transistor 1 den Basissirom. Der erste Transistor 1 kippt somit in den Sperr/ustand. Die am Punkt A induzierte Spannung der

Polarität und liegt jetzt in Reihe mit der Spannung am Rückkopplungs-Kondensator 9. Die negative Ladung am Punkt B kann wegen der in Sperrichtung gepolten zweiten Diode 11 bei offenem Schalter 81 nicht über die Kollektor-BasisStrecke des zweiten Transistors 2 sowie den einen Emitter-Widerstand !4 nach Masse- oder Bezugspotential abfließen und verhindert deshalb solange ein Wiedereinschalten des ersten Transistors 1 bis über den einen Widerstand 62 parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors 1 und den Rückkopplungs-Widerstand 10. wobei der Rückkopplungs-Widerstan . 10 wegen des sehr kleinen Widerstandswertes gegenüber dem Widerstandswert des Widerstandes 62 vernachlässigbar ist, der Rückkopplungs-Kondensator 9 am Punkt ß wieder bis auf die Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten Transistors 1 aufgeladen ist. Bei diesem Vorgang kann der parallel zur Reihenschaltung des Rückkopplungs-Kondensators 9 mit dem Rückkopplungs-Widerstand 10 geschaltete weitere Kondensator 18 vernachlässigt werden, da seine Kapazität sehr klein gegenüber der Kapazität des Rückkopplungs-Kondensators 9 ist.

Durch die Zenerdiode 12 wird erreicht, daß die Aufladung des Rückkopplungs-Kondensators 9 am Punkt B auf die Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten Transistors 1 von einem konstanten Spannungspotential aus erfolgt Dies hat zur Folge, daß der Sekundärstrom über einen großen Betriebsspannungsbereich konstant bleibt und somit ein konstanter Ladestrom in den Akkumulator 41 fließt

Die Abschaltung des ersten Transistors 1 bei einem konstanten Spitzenwert des Emitterstromes des ersten Transistors 1 führt zu einer konstanten Schaltfrequenz und zu einem konstanten Sekundärstrom. Dadurch wird der Akkumulator 41 einerseits vor einem zu hohen Ladestrom von beispielsweise mehr als 50 Milliampere geschützt was zu einer Zerstörung des Akkumulators führen würde und andererseits ein höherer Ladestrom von beispielsweise mehr als 20 Milliampere dem Akkumulator 41 zugeführt, wobei ein Ladestrom von beispielsweise 20 Milliampere lediglich der Erhaltungsladung dienen würde.

Das Schaltverhalten des erfindungsgemäßen Schaltnetzteiles gegenüber den bekannten Schaltnetzteilen wird am besten anhand der F i g. 2 und 3 verdeutlicht

In Fig.2 ist die Spannung zwischen der Basis des ersten Schalttransistors 1 und Masse- bzw. Bezugspotential bzw. der Spannung am Emitter des zweiten

Schalttransistors 2 über der Zeit dargestellt. Die Einschaltschwelle des ersten Transistors 1, d. h. die entsprechende Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors 1 beträgt ca. 0,55 Volt. Der Spannungsunterschied während der Aufladezeit T vom Rückkopplungs-Kondensator 9 bis zum Wiedereinschalt-Zeitpunkt T_eHJ beträgt ca. 0,2 Volt. Daraus geht deutlich hervor, daß geringe Änderungen der Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten Schalttransistors z. B. bei einer Erwärmung des ersten Schalttransistors oder infolge von Streueinflüssen den Schaltpunkt 7"_ff,_nzu einem früheren Zeitpunkt verlagern. Die damit verbundene Frequenzänderung verursacht deshalb eine erhebliche Änderung des mittleren Sekundär-Ladestromes. Wie aus dieser Darstellung deutlich hervorgeht, genügt bereits eine minimale Spannungsänderung, um bei der geringen Neigung des Anstiegs der Basis-Emitter-Spannung während der Aufladezeit Γ des Ruckkopplungs-Kondensators 9 ein frühzeitiges Einschalten des ersten Schalttransistors zu bewirken.

In Fig. 3 ist dagegen das Schaltverhalten des ersten Schalttransistors 1 bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Schaltnetzteil dargestellt. Wie aus der Darstellung deutlich hervorgeht beträgt der Spannungsunterschied während der Aufladezeit Γ des Rückkopplungs-Kondensators bis zum Wiedereinschaltzeitpunkt T_emc&. 3 Volt. Die Auswirkung einer Änderung der Basis-Emitter-Spannung des ersten Schalttransistors z. B. infolge von Erwärmung des Transistors bzw. infolge von Streueinflüssen auf den Sekundärstrom beträgt somit nur ein Zehntel gegenüber der bekannten Anordnung. Aufgrund der wesentlich stärkeren Neigung bewirkt eine Veränderung der Basis-Emitter-Schwellenspannung des ersten Schalttransistors lediglich eine geringfügige Verschiebung des Einschalt-Zeitpunktes T_e,„ und somit eine nur geringfügige Frequenzänderung und damit Änderung des Ladestromes.

Wie aus der Beschreibung der Schaltungsanordnung und der Funktionsweise deutlich hervorgeht, wird die Sicherung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schaltnetzteiles unter Einhaltung eines konstanten Sekundärstromes und einer konstanten Ladefrequenz mit nur einer zusätzlichen Diode 11 sowie zur Zwischensiebung einer Zenerdiode 12 erzielt Damit ist jedoch gegenüber den bekannten Schaltnetzteilen ein sicherer Schutz des Nickel-Cadmium-Akkumulators gegenüber einem zu hohen Ladestrom gegeben bzw. sichergestellt, daß der Ladestrom gegeben bzw. sichergestellt, daß der Ladestrom des Akkumulators stets in den engen Grenzen zwischen der Erhaltungsladung und einem den Akkumulator gefährdenden Ladestrom liegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

33 OO Patentansprüche:

1. Elektronisches Schaltnetzteil zur Stromversorgung insbesondere eines Akkumulators aus einer Wechsel- oder Gleichspannungsquelle veränderlicher Spannungshöhe mit einem primär getakteten Sperrwandler, bei dem die Primärwicklung eines Übertragers in Reihe zur Schaltstrecke eines ersten Transistors und eines ersten Widerstandes und die Sekundärwicklung des Übertragers in Reihe zum Akkumulator und einer ersten Diode geschaltet ist, die Basis des ersten Transistors sowohl über die Reihenschaltung eines Rückkopplungs-Kondensators und eines Rückkopplungswiderstandes mit einem is Wicklungsende der Sekundärwicklung des Übertragers und über einen zweiten Widerstand mit dem einen Schaltstreckenanschluß des ersten Transistors, die Basis eines zweiten Transistors mit dem ersten Widerstand und der eine Schaltstreckenanschlu3 des zweiten Transistors mit Masse- oder Bezugspotentia! verbünd?:·? ist. dafl 11 rch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (1) über eine zweite Diode (11) mit dem anderen Schaltstreckenanschluß des zweiten Transistors (2) verbunden ist.

2. Elektronisches Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur zweiten Diode (11) ein Schalter (81) vorgesehen ist, der mit einem Schalter (82) gekoppelt ist, der einen parallel zum Akkumulator (41) geschalteten Gleichstrommotor (42) ein- und ausschaltet.

3. Elektronisches Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand parallel zur Basis-Kollekto.-Strecke des ersten Transistors (1) geschalte^ ist und aus zwei Teilwiderständen (61,62) besteht, an den. 1 Verbindung einerseits und an Masse- oder Bezugspotential andererseits «ine Zenerdiode (12) mit anodenseitigem Anschluß an Masse- oder Bezugspotential angeschlossen ist.