DE3427600A1

DE3427600A1 - Elektrisches netzteil

Info

Publication number: DE3427600A1
Application number: DE19843427600
Authority: DE
Inventors: Jiro Tokio/Tokyo Togawa
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1985-02-07
Also published as: US4608500A; GB2144931B; GB2144931A; GB8419104D0; JPS6025391U

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

Nippon Chemi-Con Corporation Tokyo, Japan

Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr. phil G. Henkel, München Dipl -Ing J. Pfenning, Berlin Dr rer. nat. L. Feiler. München Dipl-Ing. W. Hänzel, München Dipl.-Phys. KH. Meinig. Berlin Dr. Ing. A. Butenschön. Berlin Dipl.-Ing. D. Kottmann, München MÖhlstraße 37
D-8000 München 80

Tel· 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramm: ellipsoid Telefax (Gr. 2+3):
089/981426

26. Juli 1984

wa-N37-35828

Elektrisches Netzteil

ELEKTRISCHES NETZTEIL

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Netzteil und insbesondere ein Netzteil, bei dem dann, wenn die Eingangswechselspannung von einem Wert auf einen anderen Wert geändert wird, automatisch zwischen einer spannungsvervielfachenden Gleichrichterfunktion und einer Gleichriohterf unktion, die nicht die Spannung vervielfacht, umgeschaltet wird.

Einige elektronische Geräte sind derart ausgelegt, daß sie mit mehreren verschiedenen Eingangswechselspannungen arbeiten, z. B. mit 100 V und 220 V. Wenn bei einem solchen elektronischen Gerät die am Netzteil anliegende Eingangswechselspannung auf einen anderen Spannungswert umgeschaltet wird, muß die Ausgangsgleichspannung des Netzteils unverändert bleiben. Un diesem Erfordernis nachzukommen, kann Im Netzteil eine Methode angewendet werden, die im Falle einer hohen anliegenden Eingangswechselspannung mit einer gewöhnlichen Gleichrichtung eine Ausgangsgleichspannung liefert, und die im Falle einer niedrigen Eingangsspannung eine Erhöhung der Ausgangsgleichspannung durch eine spannungsvervielfachende Gleichrichtung bewirkt. Falls das Netzteil -wie oben beschrieben- zwei unterschiedliche Gleichrichtungsfunktionen besitzt, sind Vorkehrungen für ein Umschalten zwischen den beiden Gleichrichterfunktionen nötig. Für diesen Zweck kann ein mechanisches Umschalten eingesetzt werden. Jedoch ist in diesem Fall das Schalten, das von Hand ausgeführt werden muß, sehr mühsam. Wird das Schalten nicht richtig ausgeführt, z. B. wenn bei anliegender hoher Eingangswechselspannung die spannungsvervielfachende Gleichrichtung angewandt wird, wird eine übermäßig hohe Ausgangsgleichspannung erzeugt, die das vom Netzteil versorgte elektronische Gerät beschädigt.

Für die Umschaltung der Gleichrichtungsfunktionen kann eine elektronische Steuerung eingesetzt werden, bei der das Umschalten automatisch erreicht wird, indem die Eingangsspannung abgegriffen wird. Jedoch wird die Geschwindigkeit, mit der eine solche Steuerung ausgeführt werden kann, in hohem ^ße durch die Geschwindigkeit beeinflußt, mit der die Spannung zum Ansteuern der Umschalt-Steuereinheit aufgebaut werden kann. Das heißt also, daß die Zuverlässigkeit beim Umschalten der Gleichrichtungsfunktionen gering sein kann, wenn die Spannung für die Versorgung der Umschalt-Steuereinheit mit Verzögerung aufgebaut.wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Netzteils, in dem in Abhängigkeit vom Umschalten der Eingangsspannung vom einen Wert auf einen anderen Wert die erwähnten Gleichrichtungsfunktionen schnell und mit hoher Zuverkassigke.it geschaltet werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Netzteil mit einer Gleichrichterschaltung, die eine spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion.und eine nicht-spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion aufweist, einem Umschaltkreis, der für die jeweils auszuführende Gleichrichtung die spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion oder die nichtspannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion wählt, einem Umschalt-Steuerkreis, der eine Eingangswechselspannung der Gleichrichterschaltung als Referenz- oder Bezugspotential verwendet, um den Umschaltkreis gemäß der Eingangswechselspannung zu steuern, und einer Hilfs- oder Zusatzstromquellenschaltung zur Speisung des Umschalt-Steuerkreises, bevor die VShIfunktion des Umschaltkreises ausgeführt wird. Die einzige Figur stellt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für ein elektrisches Netzteil gemäß der Erfindung dar.

Das in der Figur dargestellte Netzteil weist Eingangsklemmen 2 A und 2B auf, die mit einer Wechselspannungsquelle 4 verbunden sind. Die Eingangsspannung kann entweder eine niedrige Spannung V1 oder eine hohe Spannung V2 (= 2V1) sein. Die Eingangsklemmen 2A und 2B sind jeweils mit Leitungen verbunden, die durch einen Kondensator 6 und eine Gleichrichterschaltung 8 überbrückt sind. Letztere besitzt sowohl eine nicht-spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion als auch eine spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion. Die Schaltung 8 ist an einen Schalterkreis 10 zum Wählen der jeweils zu verwendenden Funktion angeschlossen und umfaßt einen Brückengleichrichter 20, der aus Dioden 12, 14, 16 und 18 zusammengesetzt ist und an dessen Ausgangsklemmen 3OA und 3OB die gleichgerichtete Ausgangsspannung geliefert wird. Erste Klemmen von Kondensatoren 22 und 24 sowie von Widerständen 26 und 28 sind, wie dargestellt, mit den Ausgangsklemmen 30A und 30B verbunden. Die übrigen Klemmen dieser Bauelemente sind miteinander verbunden. Der Schalterkreis ist zwischen die Verzweigung der Kondensatoren 22 und 24 und der Widerstände 26 und 28 sowie die Verzweigung der Katode der Diode 14 und der Anode der Diode 18 geschaltet. Der Schlaterkreis 10 wird von einem Schaltersteuerkreis 32 gesteuert. Der Schaltersteuerkreis 32 enthält einen Spannungsumschalt-Detektorkreis 34, der feststellt, welche der beiden Eingangswechselspannungen V1 bzw. V2 jeweils anliegt, und einen Umschalt-Ansteuerkreis 36, um den Schalterkreis 10 entsprechend dem Ausgangssignal des Detektorkreises 34 anzusteuern. Ein Ansteuersignal wird von einer Hilfsstromquellen - Schaltung an den Ansteuerkreis abgegeben. Im Schaltersteuerkreis 32 wird der Spannungsmeß-Bezugspunkt des Detektorkreises 34 von der Leitung auf der Wechselspannungseingangsseite abgeleitet, wobei dessen Potential für beide Werte der Eingangsspannung und für

beide Punktionen der Gleichrichterschaltung 8 gleich ist.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet der Schalterkreis 10 ein zweirichtungsgesteuertes Gleichrichter-.

element, insbesondere einen Trioden-Wechselstromschalter (Triac) 38. Der Spannungsumschalt-Detektorkreis 34 besteht aus einem Transistor 40, einer Diode 42, einer Zenerdiode 44, einem Kondensator 46 und Widerständen 48 und 50. Die Anode der Diode 42, die zur Gleichrichtung der Eingangswechselspannung eingesetzt wird, ist mit der an die Eingangsklemme 2A angeschlossen^ Leitung verbunden. Der Glättungskondensator 46 und die Serienschaltung aus dem Widerstand 48, der Zenerdiode 44 und Widerstand 50 liegen zwischen der Katode der Diode 42 und der mit der Eingangsklemme 2B verbundenen Leitung. Der Kollektor des Transistors 40 ist mit dem Ansteuerkreis 36 verbunden.

Der Ansteuerkreis 36 besteht aus einem Transistor 52 und Widerständen 54, 56 und 58, Die Basis des Transistors 52 ist mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden.

Der Kollektor des Transistors 52 erhält ein Gleichstrom-Eingangssignal von der Hilfsstromquelle η - Schaltung 37, und der Ermitter des Transistor 52 ist mit dem Gate bzw. Steueranschluß des Trioden-Wechselstromschalters 38 verbunden, der über den Widerstand 54 an der Eingangsklemme 2B liegt. Der Kollektor des Transistors 52 ist über den Widerstand mit der Anode der Zenerdiode 44 und über den Widerstand mit dem Kollektor des Transistors 40 verbunden.

Die Hilfsstromquellen - Schaltung 37 hat Eingangsklemmen 64A und 64B, die mit einer Wechselspannungsquelle 62 verbunden sind. Die Wechselspannungsquelle 62 kann mit der Wechselspannungsquelle 4 identisch oder von dieser verschieden sein. Das heißt, in der Schaltung 37 wird die Eingangsspannung durch einen Transformator 66 reduziert, und die Ausgangswechselspannung des Transformators 66 wird von einer Diode gleichgerichtet und von einem Kondensator 70 geglättet, so

/IO

daß eine Ausgangsgleichspannung geliefert wird. Die Ausgangsgleichspannung liegt an dem Ansteuerkreis 36.

Die Arbeitsweise des Netzteils wird im folgenden beschrieben. 5

Wenn die Spannung V2 an den Eingangsklemmen 2A und 2B anliegt, wird der Transistor 40 des Spannungsumschalt-Detektorkreises 34 leitend gemacht, weil dessen Basis auf hohem Potential gehalten wird, während der Transistor des Ansteuerkreises 36 nichtleitend gemacht wird.

Als Ergebnis wird der Trioden-Wechselstromschalter 38 nicht leitend gemacht, und eine nicht-spannungsvervielfachende gleichgerichtete Ausgangsspannung V20, wird an den Ausgangsklemmen 30A und 30B erzeugt.

Wenn die Eingangsspannung auf dem niedrigeren Wert V1 ist, wird der Transistor 40 im Spannungsumschalt-Detektorkreis nichtleitend gemacht _a und deshalb wird Transistor 52 leitend gemacht. Demgemäß fließt ein Trigger- bzw. Ansteuerstrom von der HilfStromquellen - Schaltung 37 durch den Kollektor und Emitter des Transistors 52 zum Gate des Trioden-Wechselstromschalters 38, um diesen leitend zu machen. Da die Gleichrichterschaltung 8 eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung ist, wird die Spannung V1 gleichgerichtet und verdoppelt, so daß eine Ausgangsspannung 2V10 (= V20) an den Ausgangsklemmen 30A und 30B erhalten wird.

In dem so aufgebauten Netzteil wird in Abhängigkeit von der momentanen an den Eingangsauschlüssen 2A - 2B anliegenden Eingangswechselspannung die notwendige Gleichrichtungsfunktion, entweder die spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion oder die nicht-spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion automatisch gewählt und aktiviert. Deshalb kann das gewünschte gleichgerichtete Ausgangssignal schnell und ohne jede Gefahr für eine Beschädigung der von dem

Netzteil versorgten elektrischen Geräte erhalten werden. 35

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der über den ünschalt-Ansteuerkreis 3 6 am Trioden-Wechselstrom-

schalter 38 liegende Gatestrom von der Hilfsspannungs-5

quelle 37 geliefert, und deshalb wird die Spannung schnell aufgebaut, was die Steuereigenschaften der Schaltung verbessert. Zusätzlich wird der Verbrauch an Leistung des Hauptnetzes zwischen den Eingangsklemmen 2A und 2B reduziert, und somit ist der Wirkungsgrad der Transformation der Haupt-

netzspannung erhöht.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer Spannungsverdopplungsschaltung beschrieben ist, in der die Eingangsspannung verdoppelt wird, um die gleichgerichtete Ausgangsspannung zu erhalten, ist die Erfindung nicht hierauf

beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung mit einer Gleichrichterschaltung ausgeführt werden, in der die Eingangsspannung N-mal multipliziert wird, um die gleichgerichtete Ausgangsspannung zu erhalten. Ebenso kann die Erfindung ein elektrisches Netzteil vorsehen, an das mehr als zwei

verschiedene Wechselspannungen selektiv angelegt sind.

Bei der Erfindung wird also eine automatische Auswahl zwischen der spannungsvervielfachenden Gleichrichtungsfunktion und der nicht-spannungsvervielfachenden Gleichrichtungsfunktion vorgenommen.

Die Versorgungsspannung für das Steuersystem, das die Auswahl ausführt, wird voll aufgebaut, bevor die Gleichrichtungsfunktion ausgeführt wird, um so eine Schaltsteuerung mit hoher Zuverlässigkeit zu ermöglichen.

- Leerseite

Claims

Patentansprüche

ί 1J Elektrisches Netzteil, mit einer Gleichrichterschaltung, die eine spannungsvervielfachende Gleichrichterfunktion und eine nicht-spannungsvervielfachende Gleichrichtungsfunktion aufweist;
gekennzeichnet durch

einen Schalterkreis (36), der mit der Gleichrichterschaltung (18) zur Auswahl der Spannungsvervielfachenden Gleichrichtungsfunktion oder der nichtSpannungsvervielfachenden Gleichrichtungsfunktion der Gleichrichterschaltung (18) als Betriebs-Gleichrichterfunktion gekoppelt ist, einen Schalter-Steuerkreis (32) zum Steuern des Schalterkreises (36) entsprechend einem Bezugspotential einer Eingangswechselspannung der Gleichrichterschaltung (18), und

eine Hilfsquellen-Schaltung (37), die den Schalter-Steuerkreis (32) mit Spannung versorgt, bevor der Schaltkreis (36) betrieben wird.
2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung (8) eine spannungsvervielfachende Schaltung und eine Schalteinrichtung aufweist, die die spannungsvervielfachende Schaltung wahlweise in Betrieb setzt.
3. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter-Steuerkreis (32) aufweist:

eine Diode (42) mit einem ersten Anschluß, der an einem Wechselspannungseingangsanschluß (2A) der Gleichrichter- schaltung (8) angeschlossen ist;

einen Randensator (6) mit einem ersten Anschluß, der mit einem zweiten Anschluß der Diode (42) verbunden ist, und mit einem zweiten Anschluß, der mit einem zweiten Wtechselspannungseingangsanschluß (2B) der Gleichrichterschaltung (8) verbunden ist; eine Zenerdiode (44) mit einem ersten Anschluß, der mit dem zweiten Anschluß der Diode (42) verbunden ist; und einen verstärkenden zweiten Transistor (40) dessen Basis

mit einem zweiten Anschluß der Zenerdiode (44) verbunden ist und dessen Ausgangselektrode am Schalterkreis (36) liegt.
4. Netzteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkreis (36) einen zweiten Transistor (52) aufweist, dessen Basis mit dein Kollektor des ersten Transistors (40) gekoppelt ist und dessen Emitter an einem Steuereingang eines Schalterkreises (10) liegt.
5. Netzteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle η - Schaltung (37) eine Eingangswechselspannung von einer Wechselspannungsquelle (62) empfängt, die verschieden ist von der Wechselspannungsquelle (4), die die Gleichrichterschaltung (8) versorgt.
6. Netzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkreis (10) aus einem Trioden-Wechselstromschalter besteht.
7. Netzteil, mit einer Brücken-Gleichrichterschaltung (20), die mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß an eine erste Wechselspannungsquelle (4) und mit ihren Ausgangsansehlüssen an entsprechende erste und zweite Ausgangsanschlüsse angeschlossen ist;

gekennzeichnet durch

einen ersten Kondensator (22), der mit einem ersten Anschluß

an den ersten Ausgangsanschluß angeschlossen ist; 30

einen zweiten Kondensator (24), der mit einem ersten Anschluß an einen zweiten Anschluß des ersten Kondensators (22) angeschlossen ist und mit einem zweiten Anschluß am zweiten Ausgangsanschluß liegt, einen ersten Widerstand (26),der mit einem ersten Anschluß an den ersten Ausgangsanschluß angeschlossen ist;

einen zweiten Widerstand (28), der mit einem ersten Anschluß an einen zweiten Anschluß des ersten Widerstandes (26) und einen zweiten Anschluß des ersten Kondensators (22) angeschlossen und mit einem zweiten Anschluß am zweiten Ausgangsanschluß liegt,

einen Trioden-Wechselstromschalter (10), der mit einem ersten Hauptanschluß, mit dem zweiten Eingangsanschluß und mit einem zweiten Hauptanschluß mit dem zweiten Anschluß des ersten Kondensators (22) verbunden ist; einen ersten Transistor (52), der mit seinem Emitter mit dem Steueranschluß des Trioden-Wechselstromschalters (10) gekoppelt ist,
einen dritten Widerstand (54), der mit einem ersten Anschluß mit dem zweiten Eingangsanschluß und mit einem zweiten Anschluß mit dem Emitter des ersten Transistors (52) gekoppelt ist;

einen vierten Widerstand (58), der zwischen der Basis und dem Kollektor des ersten Transistors (52) liegt;

einen zweiten Transistor (40), dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors (52) gekoppelt ist;

einen fünften Widerstand (56), der zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (52) und der Basis des zweiten Transistors (40) liegt;

einen sechsten Widerstand (50), der zwischen der Basis und dem Etnitter bzw. Kollektor des zweiten Transistors (40) liegt;

eine Zenerdiode (44), deren Anode mit der Basis des zweiten Transistors (40) gekoppelt ist;

einen siebenten Widerstand (48), der mit einem ersten Anschluß mit der Kathode der Zenerdiode (44) verbunden ist;

eine Diode (42), die mit ihrer Anode mit dem ersten Eingangsanschluß und mit ihrer Katode mit einem zweiten Anschluß des siebenten Widerstandes (48) gekoppelt ist;

einen dritten Kondensator (46), der zwischen der Katode der Diode (42) und dem Emitter des zweiten Transistors (40) liegt; und

° eine Gleichspannungsversorgung (37), die eine Gleichspannung zwischen den Kollektor des ersten Transistors (52) und den Emitter des zweiten Transistors (40) legt.
8. Netzteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ¹^ Gleichspannungsversorgung aufweist:

einen Transformator (66), der mit seinem Primärkreis an eine zweite Wechselspannungsquelle (62) gekoppelt ist, die verschieden ist von der ersten Wechselspannungsquelle (4),

die an den ersten und zweiten Eingangsanschluß (2A, 2B) 15

angeschlossen ist;

eine zweite Diode (68), deren Anode mit einem ersten Anschluß des Sekundärkreises des Transformators (66) verbunden ist und deren Katode mit dem Kollektor des ersten Transistors (52) gekoppelt ist; und

einen vierten Kondensator (70), der mit einem ersten Anschluß mit der Katode der zweiten Diode (68) und mit einem zweiten Anschluß mit dem Sekundärkreis und dem zweiten Eingangsanschluß (2B) gekoppelt ist.
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