DE3514567C1 - Circuit arrangement for a switched-mode power supply having an adjustable output voltage - Google Patents
Circuit arrangement for a switched-mode power supply having an adjustable output voltageInfo
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Abstract
Description
Die Stromimpulse erzeugen in der Sekundärwicklung des Transformators Spannungsimpulse, aus denen mit Gleichrichterschaltungen die gewünschten Betriebsspannungen für die einzelnen Stufen des Empfängers gewonnen werden. Die Abmessungen des verwendeten Transformators können infolge der gegenüber der Netzfrequenz wesentlich höheren Schaltfrequenz relativ klein ausgebildet werden. Dadurch sind Einsparungen sowohl in der Abmessung als auch im Gewicht zu erzielen. Durch Wahl der Abgriffe an den Sekundärwicklungen lassen sich die einzelnen Betriebsspannungen mit der jeweils gewünschten Größe erzeugen. Ein weiterer Vorteil derartiger Schaltnetzteile besteht darin, daß in Abhängigkeit des aufgenommenen Stroms bzw. der abgegriffenen Betriebsspannung die Einschaltzeit des elektronischen Schalters mittels einer Regelschaltung regelbar ist, so daß die abgegriffenen Span- nungen stets auf konstante Werte geregelt werden.The current pulses are generated in the secondary winding of the transformer Voltage pulses from which the desired operating voltages are obtained with rectifier circuits can be obtained for the individual stages of the recipient. The dimensions of the used Transformer can be significantly higher than the mains frequency as a result Switching frequency can be made relatively small. This gives savings to both to achieve in size as well as in weight. By choosing the taps on the Secondary windings can be used with the individual operating voltages create the desired size. There is a further advantage of such switched-mode power supplies in that depending on the current consumed or the operating voltage tapped the switch-on time of the electronic switch can be regulated by means of a control circuit so that the tapped chip constant values be managed.
Aus der FR-OS 2116 287 ist eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Zur Erzeugung einer ersten Ausgangsspannung ist eine erste Sekundärwicklungund zur Erzeugung einer zweiten Ausgangsspannung eine zweite Sekundärwicklung, die in Reihe mit der ersten geschaltet ist, vorgesehen. An dem Mittenabgriff ist eine Diode angeschlossen, über die ein Ladekondensator aufgeladen wird. Dieser Ladekondensator ist mit dem Fußpunkt der ersten Wicklung und mit einem weiteren Kondensator verbunden, dessen zweiter Pol über eine weitere Diode an dem zweiten Abgriff der zweiten Wicklung angeschlossen ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt beider Kondensatoren ist mit einer weiteren Diode verbunden, von deren Katode die Ausgangsspannung abgreifbar ist. Die Katode dieser Diode ist mit dem zweiten Ladekondensator über einen Schalter verbindbar. In geöffnetem Zustand dieses Schalters bestimmt sich die Ausgangsspannung ausschließlich von der Windungszahl der ersten Sekundärwicklung. Bei geschlossenem Schalter liegt die zweite Wicklung in Serie mit der ersten Wicklung, so daß die Ausgangsgleichspannung auf einen von der zweiten Wicklung bestimmten höheren Wert ansteigt. Dies ist möglich, weil die den Ausgang entkoppelnde Diode beim Zuschalten der zweiten Wicklung sperrt und damit die an den beiden in Serie liegenden Kondensatoren abgreifbare höhere Spannung als Ausgangsspannung verfügbar ist. From FR-OS 2116 287 a circuit arrangement with the features known in the preamble of claim 1. To generate a first output voltage is a first secondary winding and for generating a second output voltage a second secondary winding connected in series with the first is provided. A diode is connected to the center tap, via which a charging capacitor being charged. This charging capacitor is at the base of the first winding and connected to another capacitor, the second pole of which has another Diode is connected to the second tap of the second winding. The common one The connection point of both capacitors is connected to another diode from the cathode of which the output voltage can be tapped. The cathode of this diode is with connectable to the second charging capacitor via a switch. When open of this switch, the output voltage is determined exclusively by the number of turns the first secondary winding. When the switch is closed, the second winding is present in series with the first winding so that the DC output voltage drops to one of the higher value determined by the second winding increases. This is possible because the the output decoupling diode blocks when the second winding is switched on and thus the voltage that can be tapped off at the two capacitors in series than Output voltage is available.
Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung zwei getrennte Gleichrichterschaltungen derart miteinander verkoppelbar sind, daß eine Spannungsaufstockung bei Hinzuschalten der zweiten Wicklung möglich ist. Des weiteren wird für die Funktion eine zusätzliche Diode benötigt. Zusätzlich ist dann noch der entsprechende Schalter zum Anschalten der zweiten Gleichrichterschaltung notwendig. It can be seen that with this arrangement there are two separate rectifier circuits can be coupled to one another in such a way that an increase in voltage when switching on the second winding is possible. Furthermore, an additional Diode needed. In addition, there is also the corresponding switch for switching on the second rectifier circuit is necessary.
Aus dem Fachbuch von Nührmann »Professionelle Schaltungstechnik«, Teil 2, Seiten 105 bis 108, sind Thyristorschaltnetzteile mit einstellbarer Ausgangsspannung von 0 bis 30 bzw. 10 bis 30 V bekannt, bei denen ein schneller Thyristor als gesteuerter Gleichrichter der Sekundärwicklung eines 20 kHz Wandlers nachgeschaltet ist. Die üblichen Gleichrichterdioden entfallen dabei. From the specialist book by Nührmann "Professional Circuit Technology", Part 2, pages 105 to 108, are thyristor switched-mode power supplies with adjustable output voltage from 0 to 30 or 10 to 30 V known, in which a faster thyristor is used as a controlled Rectifier of the secondary winding of a 20 kHz converter is connected downstream. the the usual rectifier diodes are not required.
Durch die Phasenanschnittssteuerung der Sekundärspannung erhält man eine stetig einstellbare Ausgangsspannung ab 0 V mit hoher Stabilität. Derartige Schaltungen werden bekanntlich für Mehrnormengeräte, z. B. Fernsehgeräte kombiniert mit PCs und Bildschirmtextdecorder, benötigt, um aus ein und demselben Netzgerät verschiedene Betriebsspannungen im Bedarfsfall abgreifen zu können, so z. B. für die Stromversorgung eines Bildschirmtextdecoders oder eines PC, wobei gleichzeitig sichergestellt sein soll, daß die für die Bildwiedergabe in dem Monitor notwendige Betriebsspannungen für die Horizontalablenkschaltungen ebenfalls abgreifbar sind. Ferner werden teilweise die Spannungen für die Horizontalablenkschaltung dann von unterschiedlicher Größe benötigt, wenn die vertikalen Ablenkfrequenzen verändert werden. Auch in diesem Fall sind derartige Schaltnetzteile, die beliebig erweiterbar sind, einsetzbar.The phase angle control of the secondary voltage is obtained a continuously adjustable output voltage from 0 V with high stability. Such Circuits are known to be used for multi-standard devices such. B. TV sets combined with PCs and teletext decoder, required from one and the same power supply unit to be able to tap different operating voltages if necessary, such. B. for the power supply of a video text decoder or a PC, whereby at the same time it should be ensured that the necessary for the image reproduction in the monitor Operating voltages for the horizontal deflection circuits can also be tapped. Furthermore, the voltages for the horizontal deflection circuit are then partially from different size needed when the vertical deflection frequencies changed will. In this case, too, such switched-mode power supplies can be expanded as required can be used.
In der bekannten Schaltungsanordnung gemäßvorzitierter Literaturstelle ermöglicht eine Einstellung der Ausgangsspannungen auf einen Wert zwischen 0 und 30 V einen maximalen Ausgangsstrom von 5 A. Die Daten können vom Anwender jedoch nach Bedarf durch entsprechende Dimensionierung geändert werden. Von einer Sekundärwicklung des Netztransformators wird eine Spannung abgegriffen, gleichgerichtet und als Betriebsspannung einem Steuerbaustein zugeführt. Weiterhin wird einem npn-dotierten Transistor über einen Widerstand eine Wechselspannung, die von der Hilfswicklung ebenfalls abgegriffen wird, zugeführt. Bei positivem Nulldurchgang der Wechselspannung wird der Transistor leitend und schaltet ein Differenzierglied aus einem Kondensator und einem Widerstand gegen Masse. Mit der negativen Flanke wird der als monostabile Multivibrator geschaltete Steuerbaustein getriggert, so daß am Ausgang ein HIGH-Potential anliegt. Der Multivibrator bleibt dabei länger als die Dauer der positiven Halbwelle der Sekundärwicklung an der weiteren zur Erzeugung der Ausgangsspannung vorgesehenen Sekundärwicklung. Ein weiterer npn-dotierter Transistor, der mit der Basis an der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, ist leitend gesteuert und mit seiner Emitterkollektorstrecke parallel zu einem relativ hochohmigen Widerstand geschaltet. Der resultierende Gesamtwiderstand ist in diesem Fall relativ klein. Die vom monostabilen Vibrator ausgehenden Ausgangsimpulse werden in einer weiteren Differenzierstufe differenziert und steuern einen Transistor einer Impulsformerstufe an. Die am Ausgang des Transistors der Impulsformerstufe anstehende Spannung wird nochmals differenziert und einer Treiberschaltung zur Ansteuerung eines Übertragers angelegt, dessen Sekundärwicklung zur direkten phasenanschnittsgesteuerten Steuerung des Thyristors in Reihe mit der Sekundärwicklung des Netztransformators liegt. Wenn bei diesem Vorgang die Nennausgangsspannung, die durch ein Potentiometer einstellbar ist, erreicht wird, wird ein Regelverstärker leitend und führt dem dem monostabilen Multivibrator nachgeschalteten ersten Transistor eine negative- Spannung einer Zenerdiode zu, so daß der nachgeschaltete Impulsformertransistor infolge des Ausbleibens des Ansteuerimpulses zunächst längere Zeit gesperrt wird und der sekundärseitig vorgesehene phasenanschnittsgesteuerte Thyristor später gezündet wird. Je länger der lmpulsformertransistor gesperrt ist, d. h. je größer die positive Abweichung der zu regelnden Ausgangsspannung ist, um so später wird die Kollektorspannung am Pulsformertransistor von 0 auf seine Maximalspannung springen und den Treiber ansteuern. In the known circuit arrangement according to the cited reference enables the output voltages to be set to a value between 0 and 30 V has a maximum output current of 5 A. However, the data can be used by the user be changed as required by appropriate dimensioning. From a secondary winding of the mains transformer, a voltage is tapped, rectified and used as the operating voltage fed to a control module. Furthermore, an npn-doped transistor is used a resistor an alternating voltage, which is also tapped from the auxiliary winding is fed. With a positive zero crossing of the alternating voltage, the transistor conductive and switches a differentiating element made up of a capacitor and a resistor against mass. With the negative edge, the is switched as a monostable multivibrator Control module triggered so that there is a HIGH potential at the output. The multivibrator remains on for longer than the duration of the positive half-wave of the secondary winding the further secondary winding provided for generating the output voltage. A Another npn-doped transistor, the base of which is connected to the operating voltage source is connected, is conductively controlled and with its emitter collector path connected in parallel to a relatively high resistance. The resulting total resistance is relatively small in this case. The output pulses from the monostable vibrator are differentiated in a further differentiation stage and control a transistor a pulse shaper stage. The one at the output of the transistor of the pulse shaper stage pending voltage is differentiated again and a driver circuit for control of a transformer, whose secondary winding is used for direct phase control Control of the thyristor in series with the secondary winding of the mains transformer lies. When in this process the rated output voltage determined by a potentiometer is adjustable, is achieved, a control amplifier is conductive and leads to the monostable multivibrator downstream first transistor a negative voltage a Zener diode, so that the downstream pulse shaping transistor as a result of Absence of the control pulse is initially blocked for a longer period and the secondary side provided phase control thyristor is triggered later. The longer the pulse shaping transistor is blocked, d. H. the greater the positive deviation the output voltage to be regulated, the later the collector voltage will be at Jump the pulse shaper transistor from 0 to its maximum voltage and trigger the driver.
Diese Art der Regelschaltung setzt einen solchen Regelkreis voraus, der es gestattet, über einen breiten Bereich, nämlich von 0 bis 30 V Ausgangsspannung, auf eine konstante Ausgangsspannung hinregeln zu können. This type of control circuit requires such a control circuit, which allows over a wide range, namely from 0 to 30 V output voltage, to be able to regulate to a constant output voltage.
Der technische Aufwand ist entsprechend hoch zu bewerten. Weiterhin ist die Regelcharakteristik des Regelkreises so ausgelegt, daß eine plötzliche Laständerung nicht ausgeregelt werden kann. Hierzu bedarf es Regelsysteme mit steiler Regelcharakteristik. Die gewünschte Regelcharakteristik ist aber nur dann erzielbar, wenn der zu regelnde Bereich sehr eng begrenzt ist.The technical effort is correspondingly high. Farther the control characteristics of the control loop are designed so that a sudden change in load cannot be regulated. This requires control systems with steep control characteristics. The desired control characteristic can only be achieved if the one to be controlled Area is very narrow.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil mit einstellbarer Ausgangsspannung unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile bekannter Anordnungen so auszulegen, daß diese Anordnung mit nur wenigen Bauteilen eine Umschaltung auf mindestens zwei verschiedene Ausgangsspannungen ermöglicht, und daß in solchen Fällen, in denen die neu eingestellte Ausgangsspannung gesondert geregelt sein soll, eine Regelung ohne zusätzliche steuerbare Stromtore möglich ist. The invention is based on the aforementioned prior art the task underlying a switching power supply with adjustable output voltage below Avoidance of the disadvantages of known arrangements to be interpreted so that this Arrangement with only a few components means switching to at least two different ones Output voltages allows, and that in those cases where the newly set Output voltage should be regulated separately, a regulation without additional controllable Electricity gates is possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Pa- tentanspruch 1 wiedergegebenen technischen Lehre gelöst. According to the invention, the task is carried out according to the tent claim 1 reproduced technical teaching solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims described.
In den Ausführungen nach den Patentansprüchen 1,2, 3, 5 und ff., kann als Steuerinformation für die Ansteuerung des Thyristors eine Gleichspannung verwendet werden, die z. B. über einen manuellen Umschalter als Steuerspannung angelegt wird und den Thyristor leitend schaltet. In den Fällen, in denen eine bestimmte Regelungsart gefordert ist, sieht die Ausführung nach Patentanspruch 4 vor, daß diese Steuerinformaterial eine pulsierende Spannung ist, die z. B. aus der zeilenfrequenten Ablenkspannung der Ablenkschaltung eines Schaltkontakt von einer weiteren Sekundärwicklung des Netztransformators abgeleitet wird und damit mit der Frequenz des Schaltnetzteils synchronisierbar ist. In the statements according to claims 1, 2, 3, 5 and ff., can be a DC voltage as control information for the control of the thyristor be used, the z. B. applied via a manual switch as a control voltage and the thyristor turns conductive. In those cases where a certain Type of regulation is required, the execution according to claim 4 provides that this control information is a pulsating voltage, e.g. B. from the line frequency Deflection voltage of the deflection circuit of a switching contact from a further secondary winding of the mains transformer is derived and thus with the frequency of the switched-mode power supply is synchronizable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention is illustrated below with reference to FIGS. 1 to 3 Embodiments explained in more detail.
In der Zeichnung ist in F i g. 1 eine erfindungsgemäße ausgebildete Schaltungsanordnung in Verbindung mit einem Schaltnetzteil dargestellt bei dem durch einen steuerbaren Thyristor eine weitere Sekundärwicklung zu- oder abschaltbar ist In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Regelkreis dargestellt, bei dem als Steuerinformation eine pulsierende Gleichspannung - zur Erzeugung einer Referenzsägezahnspannung verwendet wird und über einen nicht dargestellten Schaltkontakt anlegbar ist. In the drawing, FIG. 1 a trained according to the invention Circuit arrangement in connection with a switched-mode power supply shown by a controllable thyristor a further secondary winding can be switched on or off In Fig. 2 shows a further exemplary embodiment with a control loop, where the control information is a pulsating DC voltage - to generate a Reference sawtooth voltage is used and via a switching contact, not shown can be applied.
In Fig. 3 ist eine weitere Schaltungsanordnung für die Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung eines Schaltnetzgerätes mit einer ersten Regelschaltung für die Ausgangsspannungen und eine weitere Regelschaltung zur Ansteuerung des elektronischen Schalters im Schaltnetzteil dargestellt. In Fig. 3 is a further circuit arrangement for the generation a regulated output voltage from the secondary winding of a switched-mode power supply with a first control circuit for the output voltages and a further control circuit for controlling the electronic switch in the switched-mode power supply.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die Wicklung 1 die Primärwicklung des Netztransformators eines Schaltnetzteils, z. B. eines Sperrwandlers, mit der in Reihe ein basisgesteuerter Transistor 2 angeordnet ist. Der Einfachheit halber sind die weiteren Schaltungsbestandteile des Primärkreises nicht dargestellt, diese sind allgemein bekannt. Sekundärseitig weist der Netztransformator Wicklungen 3 und 4 auf, die in Reihe geschaltet sind. Der obere Abgriff der Wicklung 3 ist mit dem Pluspol eines als Ladekondensator vorgesehenen Elektrolytkondensators 9 verbunden, von dem die Betriebsspannungen UB 2 und UB 3 abgreifbar sind. An der Primärwicklung 1 - des Sperrwandlertransformators liegt die Betriebsspannung UB 1, die vom Netz durch Gleichrichtung erzeugt wird. Der Schalttransistor 2 wird von einem bekannten Regelkreis periodisch durch Impulse 28 über seine Basis angesteuert. Die Kollektoremitterstrecke des npn-dotierten Transistors wird dabei jeweils bei Anliegen eines positiven Signals leitend. Die Frequenzen liegen, wie eingangs beschrieben, zwischen 20 bis 30 kHz. In the embodiment according to FIG. 1 the winding 1 is the primary winding the power transformer of a switched-mode power supply, e.g. B. a flyback converter with the a base-controlled transistor 2 is arranged in series. For the sake of simplicity the other circuit components of the primary circuit are not shown, these are well known. On the secondary side, the network transformer has windings 3 and 4 connected in series. The upper tap of the winding 3 is with connected to the positive pole of an electrolytic capacitor 9 provided as a charging capacitor, from which the operating voltages UB 2 and UB 3 can be tapped. On the primary winding 1 - the flyback converter transformer has the operating voltage UB 1 from the mains is generated by rectification. The switching transistor 2 is known from a known one Control loop periodically controlled by pulses 28 via its base. The collector emitter range of the npn-doped transistor is activated each time a positive signal is applied conductive. As described above, the frequencies are between 20 and 30 kHz.
Nach der Erfindung sind die Wicklungen 3 und 4, die in Reihe geschaltet sind, unterteilt und weisen einen gemeinsamen Abgriff 5 auf, an dem die Katode einer gegen Masse geschalteten Diode 6 angeschlossen ist. According to the invention, the windings 3 and 4 are connected in series are, divided and have a common tap 5 on which the cathode of a connected to ground diode 6 is connected.
Diese Diode richtet die transformierte Spannung gleich und ladet damit den Kondensator 9 auf die Betriebsspannung UB 2 auf, die eine niedrigere Ausgangsspannung darstellt Zur Erzeugung einer höheren Betriebsspannung ist es erforderlich, daß die Windungszahl erhöht wird, d. h. die Gesamtzahl der Windungen muß größer sein als die der Wicklung 3. Die Zuschaltung der Wicklung 4 wird gemäß der Erfindung durch einen am Fußpunkt der Wicklung 4 angeschlossenen Thyristor 7 bewerkstelligt, der mit seiner Katode an den Abgriff und mit seiner Anode gegen Masse geschaltet ist. Der Thyristor 7 wird von einer Steuerinformation, die in diesem Fall ein Gleichstrom sein kann, über eine Treiberschaltung zur Pegelanpassung angesteuert. Die Treiberschaltung 8 weist zum einen einen Eingang für die Steuerinformation und zum anderen einen Anschluß für die Betriebsspannung UB auf. An dem Gate des Thyristors 7 liegt mithin eine solche Steuerinformation, die den Thyristor 7 laufend leitend steuert, wenn die Steuerinformation angeschaltet ist. Bei gesperrtem Thyristor 7 bildet sich in der Sperrphase des Transistors 2 ein Stromkreis über die Diode 6, die Wicklung 3 und den Elko 9. Am Elektrolytkondensator 9 wird eine Spannung entsprechend dem Windungszahlverhältnis von 1:3 erzeugt. Der Rückfluß des Stromes aus dem Elektrolytkondensator 9 durch die Wicklung 3 in der Leitendphase des Schalters 2 wird durch die Diode 6 verhindert. Mithin ist eine definierte Ausgangsspannung UB 2 abgreifbar.This diode rectifies the transformed voltage and charges with it the capacitor 9 to the operating voltage UB 2, which has a lower output voltage represents To generate a higher operating voltage, it is necessary that the number of turns is increased, d. H. the total number of turns must be greater than that of the winding 3. The connection of the winding 4 is according to the invention accomplished by a thyristor 7 connected to the base of winding 4, which is connected to the tap with its cathode and to ground with its anode is. The thyristor 7 is controlled by control information, which in this case is a direct current can be controlled via a driver circuit for level adjustment. The driver circuit 8 has on the one hand an input for the control information and on the other hand Connection for the operating voltage UB. At the gate of the thyristor 7 is therefore such control information that controls the thyristor 7 continuously conductive when the control information is switched on. When the thyristor 7 is blocked, in the blocking phase of the transistor 2 is a circuit via the diode 6, the winding 3 and the electrolytic capacitor 9. A voltage corresponding to the number of turns is applied to the electrolytic capacitor 9 of 1: 3 generated. The reflux of the current from the electrolytic capacitor 9 through the winding 3 in the conductive phase of the switch 2 is prevented by the diode 6. A defined output voltage UB 2 can therefore be tapped.
Wird der Thyristor 7 durch Anliegen einer Gleichspannung oder aber auch einer z. B. in der Frequenz des Schaltnetzteils getakteten Spannung angesteuert, so werden die Wicklungen 3 und 4 der Sekundärwicklung in Reihe geschaltet, und es bildet sich eine Gleichspannung mit der Größe entsprechend dem Windungsverhältnis 1 (3 + 4) am Elektrolytkondensator 9 aus. Die Diode 6 wird durch die jetzt anstehende positive Spannung an der Katode automatisch in Sperrichtung geschaltet Der Rückfluß des Stromes über den Elektrolytkondensator 9 durch die Wicklungen 3 und 4 wird dadurch verhindert, daß bei Stromumkehr der Thyristor 7 automatisch sperrt. Erst in der nächsten Schaltperiode des Schalters 2 wird der Thyristor wieder leitend, vorausgesetzt, an seiner Steuerelektrode liegt eine positive Spannung an. If the thyristor 7 is applied by a DC voltage or else also one z. B. controlled in the frequency of the switching power supply clocked voltage, so the windings 3 and 4 of the secondary winding are connected in series, and it a DC voltage is formed with the magnitude corresponding to the turns ratio 1 (3 + 4) on the electrolytic capacitor 9. The diode 6 is replaced by the now pending positive voltage at the cathode automatically switched in reverse direction. The reflux of the current through the electrolytic capacitor 9 through the windings 3 and 4 is thereby prevents the thyristor 7 from automatically blocking when the current is reversed. Only in the the next switching period of switch 2, the thyristor will be conductive again, provided that a positive voltage is applied to its control electrode.
Im Ausführungsbeispiel in F i g. 2 ist ebenfalls eine Primärwicklung 1 eines Sperrwandlertrafos eines Schaltnetzteils dargestellt, welches Schaltnetzteil nicht näher ausgeführt ist. Der eine Anschluß der Primärwicklung 1 liegt an der Spannungsquelle UB 1, der andere Abgriff an dem Kollektor eines Schalttransistors 2, der mit dem Emitter gegen Masse geschaltet ist und von Steuerimpulsen, die von einer nicht dargestellten Regelschaltung abgegeben werden, angesteuert wird. Die Wicklungen 3 und 4 sind, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, in Reihe geschaltet und weisen einen Abgriff 5 auf, an dem eine Gleichrichterdiode 6 angeschlossen ist, die mit der Anode gegen Masse geschaltet ist. In the exemplary embodiment in FIG. 2 is also a primary winding 1 of a flyback transformer of a switched-mode power supply, which switched-mode power supply is not specified. One connection of the primary winding 1 is connected to the Voltage source UB 1, the other tap on the collector of a switching transistor 2, which is connected to ground with the emitter and from control pulses from a control circuit, not shown, is controlled. the Windings 3 and 4 are, as in the embodiment of FIG. 1, connected in series and have a tap 5 to which a rectifier diode 6 is connected, which is connected to ground with the anode.
Diese Diode richtet die transformierte Spannung gleich und ladet damit den Ladekondensator 9 auf eine bestimmte Betriebsspannung UB 2 auf. In Reihe mit den Sekundärwicklungen 3 und 4 ist ein Thyristor 7 angeordnet, der mit seiner Anode gegen Masse geschaltet ist und mit der Katode mit der Wicklung verbunden ist.This diode rectifies the transformed voltage and charges with it the charging capacitor 9 to a specific operating voltage UB 2. In series with the secondary windings 3 and 4, a thyristor 7 is arranged, which with its anode is connected to ground and is connected to the winding with the cathode.
Angesteuert wird der Thyristor 7 über seine Steuerelektrode von einer Steuerschaltung 26, die entgegen dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 neben einer Treiberschaltung auch eine Regelschaltung beinhaltet. Als Regelinformation wird von einer weiteren Sekundärwicklung 10 eine Steuerinformation abgegriffen und zur Erzeugung einer Sägezahnspannung an einen Kondensator 11 angelegt. Die Sägezahnspannung wird mit einer zweiten Sägezahnspannung, die durch Aufladen eines Kondensators 12 von einer getakteten Steuerinforma- tion erzeugt wird, verglichen. Die getaktete Steuerinformation wird z. B. über einen Schalter angelegt. Sie besteht aus Gleichstromimpulsen, die nach Möglichkeit frequenzverknüpft mit der Schaltnetzteilfrequenz sind.The thyristor 7 is controlled via its control electrode by a Control circuit 26, which contrary to the embodiment according to FIG. 1 next to one Driver circuit also includes a control circuit. The rule information is from a further secondary winding 10 tapped control information and used for Generation of a sawtooth voltage applied to a capacitor 11. The sawtooth voltage is with a second sawtooth voltage generated by charging a capacitor 12 of a clocked tax information tion is generated, compared. The clocked control information is z. B. created via a switch. she consists from direct current pulses, which, if possible, are frequency-linked with the frequency of the switched-mode power supply are.
Die beiden anliegenden Sägezahnspannungen weisen verschiedene Spannungsverläufe auf und werden in einer Komparatorschaltung, die in der Steuerschaltung integriert ist, miteinander verglichen. Bei Überschreiten des Sägezahnspannungswertes am Eingang, der mit dem Kondensator 11 verbunden ist, gegenüber dem Wert, der am zweiten Eingang der Komparatorschaltung anliegt, wird ein Ausgangsimpuls abgegeben, der den Thyristor 7 leitend schaltet und damit die Wicklung 4 in Reihe zur Wicklung 3 schaltet. Mithin wird eine Spannung erzeugt, die dem Windungsyerhältnis 1: (3 + :4) entspricht. Diese Ausgangsspannung ist als gleichgerichtete geregelte Spannung UB 3 vom Elektrolytkondensator 9 abgreifbar. Proportional der Verschiebung der Schaltpunkte durch die beiden verglichenen Schaltspannungen wird der Zündzeitpunk? innerhalb des Regelbereiches verändert. Mithin ist eine Spannung am Ausgang abgreifbar, die der geschalteten höheren Spannung durch Hinzuschalten der Wicklung 4 entspricht.The two applied sawtooth voltages have different voltage profiles on and are in a comparator circuit which is integrated in the control circuit is compared to each other. If the sawtooth voltage value is exceeded at the input, which is connected to the capacitor 11, compared to the value at the second input the comparator circuit is applied, an output pulse is emitted, which the thyristor 7 switches on and thus the winding 4 switches in series with winding 3. So a voltage is generated which corresponds to the turns ratio 1: (3 +: 4). These The output voltage is a rectified regulated voltage UB 3 from the electrolytic capacitor 9 can be tapped. Proportional to the shift of the switching points by the two compared Switching voltages is the ignition timing? changed within the control range. A voltage can therefore be tapped at the output, that of the switched higher voltage by switching on the winding 4 corresponds.
Die Schaltung stellt eine vorteilhafte Weiterbildung des Ausführungsbeispiels in Fig 1 dar. Durch die zusätzliche Steuerschaltung wird ein gesteuertes Einschalten des Thyristors 7 ermöglicht. Das Einschalten des Thyristors 7 erfolgt jetzt nicht mehr abrupt in Abhängigkeit der Schaltfrequenz des Schaltnetzteils sondern in Abhängigkeit einer Phasensteuerung, so daß die Ausgangsspannung konstant ist. Die Schaltung hat eine langsame Aufladung des Elektrolytkondensators beim Einschalten des Gerätes zur Folge und vermindert somit die Rückwirkung auf weitere eventuell aus dem Schaltnetzteil gewonnene Gleichspannungen. The circuit represents an advantageous further development of the exemplary embodiment in Fig. 1. The additional control circuit makes a controlled switch-on of the thyristor 7 allows. The thyristor 7 is not switched on now more abruptly as a function of the switching frequency of the switched-mode power supply but as a function a phase control so that the output voltage is constant. The circuit has slow charging of the electrolytic capacitor when the device is switched on and thus reduces the effect on others from the switched-mode power supply DC voltages obtained.
Abgeleitet von der Spannung an der Wicklung 10 wird am Kondensator 11 eine sägezahnförmige Spannung mit Schaltnetzfrequenz erzeugt. Am weiteren Kondensator 12 wird nach Anlegen der Steuerinformation ein niederfrequenter Sägezahn, welcher gegen einen Endwert läuft, ausgebildet. In einem Komparator werden die an den beiden Kondensatoren anliegenden Sägezahnspannungen miteinander verglichen und das Ansteuersignal für den Thyristor 7 abgeleitet. Die prinzipielle Funktion im eingeschwungenen Zustand ist die gleiche gemäß der Schaltung nach Fig. 1. Derived from the voltage on the winding 10 is applied to the capacitor 11 generates a sawtooth-shaped voltage with a switching network frequency. On the other capacitor 12 becomes a low-frequency sawtooth after applying the control information, which runs towards a final value, formed. In a comparator, the two Capacitors applied sawtooth voltages are compared with each other and the control signal derived for the thyristor 7. The basic function in the steady state is the same according to the circuit of FIG. 1.
In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Regelschaltung für ein oder zwei Ausgangsspannungen UB 4 und UB 5 dargestellt, die von Sekundärwicklungen des Netztransformators des Schaltnetzteils abgreifbar sind. Das Schaltnetzteil ist wiederum nicht näher dargestellt und lediglich durch die Primärwicklungen 1 des Netztransformators und des in Reihe hierzu geschalteten Schalttransistors 2 charakterisiert. Die Schaltungsanordnung ist die gleiche wie in den F i g. 1 und 2. Sekundärseitig sind zur Erzeugung mindestens zweier verschiedener Ausgangsspannungen UB 5 und UB 4 zwei separate Wicklungen 13 und 14 vorgesehen. In Fig. 3 is a further embodiment with a control circuit for one or two output voltages UB 4 and UB 5, those of secondary windings of the mains transformer of the switched-mode power supply can be tapped. The switching power supply is again not shown in detail and only through the primary windings 1 of the Mains transformer and the switching transistor 2 connected in series with this. The circuit arrangement is the same as in FIGS. 1 and 2. Secondary side are used to generate at least two different output voltages UB 5 and UB 4 two separate windings 13 and 14 are provided.
Der obere Abgriff der Wicklung 13 ist mit dem Ladekondensator 15, der untere Abgriff mit der Katode eines Thyristors 17' verbunden, dessen Anode auf Massepotential liegt. Vom Ladekondensator 15 wird die Spannung UB 5 als Betriebsversorgungsspannung abgegriffen. Parallel zum Kondensator 15 ist ein Spannungsteiler aus den Widerständen 16, 17 und dem Potentiometer 18 geschaltet. Das Potentiometer 18 dient dazu, um die gewünschte Ausgangsspannung UB 5 einstellen zu könneu. Zwischen dem Widerstand 16 und dem Potentiometer 18 ist ein Abgriff vorgesehen, an dem in einem Nebenschluß ein weiterer Widerstand 19 angeordnet ist, mit dem in Reihe ein Kontakt 20 vorzugsweise elektronischen Schalters angeordnet ist. Angesteuert wird der Thyristor 17' von einer Steuer- und Regelschaltung, die als Sollwertvorgabe den vom Potentiometer 18 abgegriffenen Spannungswert erhält. Dieser Vorgabewert wird entweder direkt mit einer von der Wicklung 14 abgegriffenen Informationsspannung, die einen Kondensator 11 auflädt und damit eine Sägezahnspannung erzeugt, verglichen oder aber mittels einer durch eine Steuerinformation in Abhängigkeit von der abgegriffenen Informationsspannung erzeugten niederfrequenten Sägezahnspannung am Kondensator C 12. Bei Überschreiten des vorgegebenen Sollwertes durch den Spannungswert der Sägezahnspannung an Kondensator 11 wird wie in F i g. 2 ein Steuerimpuls an den Thyristor 17' gegeben, der dadurch phasenanschnittsgesteuert den Kondensator 15 mehr oder minder auflädt, so daß am Ausgang eine konstante Spannung UB 5 anliegt. Bei Anliegen einer Steuerinformation als Schaltbefehl kann der Vorgabewert für die Regelschaltung verändert werden. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß parallel zum Potentiometer 18 und zum Widerstand 17 bei geschlossenem Schaltkontakt 20 der Widerstand 19 geschaltet wird. Die Vorgabespannung wird dadurch vermindert und der Zündzeitpunkt des Thyristors 17' entsprechend phasenverschoben. Am Ausgang liegt nunmehr eine Spannung UB 5 an, die geringer ist als die vorgegebene.The upper tap of the winding 13 is connected to the charging capacitor 15, the lower tap connected to the cathode of a thyristor 17 ', the anode of which is on Ground potential. From the charging capacitor 15, the voltage UB 5 is used as the operating supply voltage tapped. A voltage divider from the resistors is parallel to the capacitor 15 16, 17 and the potentiometer 18 are switched. The potentiometer 18 is used to to be able to set the desired output voltage UB 5. Between the resistance 16 and the potentiometer 18 a tap is provided on which in a shunt a further resistor 19 is arranged, with which a contact 20 is preferably in series electronic switch is arranged. The thyristor 17 'is controlled by a control and regulating circuit, which is used as a setpoint specification from the potentiometer 18 receives the tapped voltage value. This default value is either entered directly with an information voltage tapped from the winding 14, which has a capacitor 11 charges and thus generates a sawtooth voltage, compared or by means of one by means of control information as a function of the information voltage tapped off generated low-frequency sawtooth voltage on capacitor C 12. When exceeded of the specified setpoint by the voltage value of the sawtooth voltage across the capacitor 11 is as in FIG. 2 a control pulse is given to the thyristor 17 ', which thereby Phase control controlled the capacitor 15 charges more or less, so that on Output a constant voltage UB 5 is applied. If you have any tax information The default value for the control circuit can be changed as a switching command. this is accomplished in that parallel to the potentiometer 18 and the resistor 17 with the switch contact 20 closed, the resistor 19 is switched. The default voltage is thereby reduced and the ignition point of the thyristor 17 'is shifted in phase accordingly. At the output there is now a voltage UB 5 which is lower than the specified one.
Bei dieser Schaltungsausführung wird aber zugleich die von der Wicklung 14 abgegriffene Informationsspannung auch über die Diode 21 gleichgerichtet und einem weiteren Ladekondensator 22 zugeführt, von der die Betriebsspannung UB 4 abgreifbar ist. Von dieser Betriebsspannung kann ebenfalls eine Regelgröße über den parallel zum Kondensator 22 angeordneten Spannungsteiler aus dem Widerstand 23 und dem Potentiometer 24 abgegriffen und der Regel- und Steuerschaltung zugeführt werden. Diese Information ist z. B. über eine gleichwertige Steuer- und Regelschaltung zur Regelung des Primärkreises verwendbar. Zu diesem Zweck ist über einen weiteren Ausgang ein Transformator 25 angeschlossen, über den die entsprechende aus der vom Verbindungspunkt des Widerstandes 23 und des Potentiometers 24 abgegriffene Informationsspannung einen Zündimpuls erzeugt, der über den Übertrager 25 zur Ansteuerung des Transistors 2 im Primärkreis dient.In this circuit design, however, that of the winding is also used 14 tapped information voltage is also rectified via the diode 21 and a further charging capacitor 22, from which the operating voltage UB 4 can be tapped is. This operating voltage can also be used to generate a controlled variable via the parallel to the capacitor 22 arranged voltage divider from the resistor 23 and the potentiometer 24 are tapped and fed to the regulating and control circuit. This information is z. B. via an equivalent control and regulating circuit for regulating the primary circuit usable. For this purpose, a transformer 25 is provided via a further output connected via the corresponding from the connection point of the resistor 23 and the potentiometer 24 tapped information voltage an ignition pulse generated via the transformer 25 to control the transistor 2 in the primary circuit serves.
In der Schaltung wird das Übersetzungsverhältnis zwischen Wicklung 1 und 13 so gewählt, daß die maximal benötigte Spannung am Elektrolytkondensator 15 generiert wird. Dem Steuerbaustein wird jetzt eine durch die Widerstände 16, 17 und dem Potentiometer 18 abgenommene Regelinformation zugeführt. Diese Regelspannung wird in einer Differenzverstärkerstufe mit einer festen Referenzspannung verglichen. An den Komparator werden nun zum einen die Ausgangsspannung dieses Differenzverstärkers und zum anderen ein durch die Spannung an der Wicklung 14 und dem Kondensator C 1 gebildeter Sägezahn zugeführt. Es erfolgt somit eine Umformung des Regelsignals in eine Phasensteuerung des Thyristors 17'. In the circuit, the gear ratio between winding 1 and 13 selected so that the maximum required voltage across the electrolytic capacitor 15 is generated. The control module is now given one by the resistors 16, 17 and the potentiometer 18 removed control information supplied. This control voltage is compared with a fixed reference voltage in a differential amplifier stage. On the one hand, the output voltage of this differential amplifier is now applied to the comparator and on the other hand by the voltage on the winding 14 and the capacitor C. 1 sawtooth formed. There is thus a conversion of the control signal in a phase control of the thyristor 17 '.
Gleichzeitig ermöglicht die Schaltung eine Regelung der primärseitigen Ansteuerung des Schaltkontaktes 20 auf eine Spannung, welche unabhängig von der am Elektrolytkondensator 15 anliegenden ist. At the same time, the circuit enables regulation of the primary side Control of the switching contact 20 to a voltage which is independent of the is applied to the electrolytic capacitor 15.
Durch die gleichzeitige Regelung der Primärseite über den zweiten Regelkreis ist der Vorteil gegeben, daß eine mit hohem Strom belastete Niedervoltspannung-durch Regelung der Primärseite konstant gehalten werden kann. Es werden so die Stabilisierungsverluste vermieden und gleichzeitig eine weitere Spannung, z. B. By regulating the primary side at the same time above the second control loop has the advantage that one is loaded with a high current Low voltage can be kept constant by regulating the primary side. This avoids the stabilization losses and, at the same time, further losses Voltage, e.g. B.
die für die Horizontalablenkung in einem Fernsehempfangsgerät erforderliche Spannung, stabilisiert und geregelt. Durch Parallelschalten des Widerstandes 19 zum Spannungsfühler ist zugleich eine Umschaltung auf verschiedene Spannungen möglich.that required for horizontal deflection in a television receiver Tension, stabilized and regulated. By connecting resistor 19 in parallel A switch to different voltages is possible at the same time as the voltage sensor.
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