DE4133225C2 - Schaltnetzteil mit Überstromschutzschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein eine Überstromschutz­ schaltung enthaltendes Schaltnetzteil weiches weitläufig als Netzteil für elektronische Geräte wie elek­ tronische Computer - oder als Horizontalablenkschaltung von Fernsehempfängern eingesetzt wird (der elektroniker, Nr. 12, 1988, S. 36-45).

Ein Schaltnetzteil enthält im allgemeinen als Schaltvorrich­ tung eine Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate wie einen Leistungs-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor bzw. Leistungs-MOSFET, einen bipolaren Transistor mit iso­ liertem Gate bzw. IGBT oder dergleichen und regelt durch Steuern des Ein/Ausschaltzeitverhältnisses der Schaltvor­ richtung eine Ausgangsgleichspannung auf eine feste Span­ nung. In der letzten Zeit haben Netzteile dieser Art als Mehrzwecknetzteile für elektronische Geräte Aufmerksamkeit gefunden, da durch das Ein- und Ausschalten der Schaltvor­ richtung mit hoher Frequenz die Bauteile dieser Netzteile miniaturisiert werden können. Insbesondere haben Resonanz- Schaltnetzteile große Aufmerksamkeit gefunden. Dies ist deshalb der Fall, weil das Resonanz-Schaltnetzteil ausge­ prägte Eigenschaften wie geringe Verluste und geringe Stö­ rungen hat und durch Wählen des Windungszahlverhältnisses eines Transformators des Netzteils eine erwünschte Spannung sowohl durch Hochtransformieren als auch durch Herunter­ transformieren einer Eingangsspannung liefern kann. Diese Eigenschaften beruhen auf dem Umstand, daß in dem Resonanz- Schaltnetzteil die Resonanz eines isolierenden bzw. Trenn­ transformators genutzt wird, zu dessen Primärwicklung ein Resonanzkondensator parallel geschaltet ist, und daher die geschaltete Spannung und der geschaltete Strom sinusförmige Kurvenform annehmen, wobei plötzliche Änderungen der Span­ nung und des Stroms verhindert sind.

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen Schaltnetz­ teils. Gemäß dieser Figur ist ein Schalttransistor 1 mit einer Diode 1A antiparallel geschaltet und der Kollektor C des Transistors 1 ist mit einem zweiten Anschluß einer Primärwicklung 2A eines Transformators 2 verbunden. Zu der Primärwicklung 2A ist ein Resonanzkondensator 3 parallel geschaltet. Ein erster Anschluß der Primärwicklung 2A und der Emitter E des Transistors 1 sind jeweils an den positi­ ven bzw. negativen Anschluß einer Gleichstromquelle 4 ange­ schlossen. Die Gleichstromquelle 4 enthält einen Brücken­ gleichrichter 4A und einen Glättungskondensator 4C. Diese Komponenten bilden einen Primärstromkreis.

Andererseits ist eine Sekundärwicklung 2B des Transformators 2 mit einer Gleichstromausgangsschaltung 5 verbunden, die einen Vollweggleichrichter 5A, eine Drossel 5B und einen Kondensator 5C enthält und die einer externen Last einen Gleichstrom zuführt.

Eine Steuerschaltung 6 führt der Basis B des Schalttransi­ stors 1 über einen Serienwiderstand 14 ein Steuersignal 6S in Form von Rechteckimpulsen zu und steuert das Ein/Aus­ schaltzeitverhältnis des Schalttransistors 1, wodurch die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils auf eine feste Spannung oder Nennspannung geregelt wird.

Im einzelnen entsteht dann, wenn durch den Schalttransistor 1 der Primärstrom des Transformators 2 ein- und ausgeschal­ tet wird, an der Primärwicklung 2A eine Resonanzspannung V1 mit Sinuskurvenform. Hierbei ist die Kurvenform der Reso­ nanzspannung V1 durch das Produkt aus der Streuinduktivität der Primärwicklung 2A und der Kapazität-des Resonanzkonden­ sators 3 bestimmt. Diese Resonanzspannung induziert in der Sekundärwicklung 2B einen abwechselnd positiven und negati­ ven Strom, der durch das Diodenpaar des Vollweggleichrich­ ters 5A gleichgerichtet wird, so daß eine Ausgangsgleich­ spannung V2 erzeugt wird.

Wenn der Schalttransistor 1 ausgeschaltet wird, nachdem er eingeschaltet wurde, so daß über den Transistor 2 ein Strom fließt, liegt an dem Kollektor des Schalttransistors 1 eine positive Resonanzspannung an, wonach darauffolgend an dem Kollektor eine negative Resonanzspannung anliegt. Wenn die negative Resonanzspannung an dem Schalttransistor 1 anliegt, ist die dazu parallele Diode 1A durchgeschaltet, wodurch der Schalttransistor 1 während dieser Zeitspanne ausgeschaltet wird, da die Spannung zwischen dem Kollektor C und dem Emitter E abgebaut wird. Auf diese Weise nimmt die Kollek­ tor-Emitter-Spannung eine einer Sinuskurvenform ähnliche Kurvenform an, wodurch eine plötzliche Änderung der Spannung verhindert ist. Da außerdem der Schalttransistor 1 nahe von Nulldurchgangspunkten der Spannung ausgeschaltet wird, ergibt sich ein Netzteil mit geringen Schaltverlusten und geringen Schaltstörungen.

Wenn infolge einer Entladung oder dergleichen über die Anschlüsse einer externen Last in dem Schaltnetzteil ein den Nennstrom übersteigender Überstrom durch die Sekundärwick­ lung des Transformators 2 fließt, steigt ein entsprechender Primärstrom Ic plötzlich an, wodurch wiederum direkt propor­ tional zu dem Strom die Primärspannung V1 ansteigt. Daher werden zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schalt­ transistors 1 ein Überstrom und eine Überspannung erzeugt, die die Nennwerte übersteigen.

Um durch Begrenzen eines derartigen Überstroms und einer derartigen Überspannung den Schalttransistor 1 gegen Zerstö­ rung zu schützen, wird zu dem Resonanzkondensator 3 eine Überspannungsfunkenstrecke 7 parallel geschaltet. Außerdem wird an die Sekundärwicklung des Transformators 2 eine Überstromschutzschaltung 12 angeschlossen. Die Überstrom­ schutzschaltung 12 nimmt zum Erfassen des Überstroms von einem zu dem Ausgangsstromkreis 5 in Reihe geschalteten Strommeßwiderstand 11 eine Meßspannung auf, führt eine invertierende Verstärkung der einen Normalwert übersteigen­ den Meßspannung aus und legt das Ausgangssignal als Schalt­ signal 12S an einen zweiten Eingang eines UND-Glieds 13A an. Auf diese Weise wird das an einen ersten Eingang des UND- Glieds 13A angelegte Steuersignal 6S durch das UND-Glied 13A gesperrt, wodurch der Überstrom begrenzt wird. Der Ausgang des UND-Glieds 13A ist mit dem Widerstand 14 über einen Trenntransformator 13B verbunden, so daß nachteilige Auswirkungen einer Spannungsdifferenz zwischen der Primär­ wicklung und der Sekundärwicklung des Transformators 2 unterdrückt werden.

Wenn der Überstrom erfaßt wird, unterbricht die Überstrom­ schutzschaltung 12 vorübergehend die Ausgabe des Schaltnetz­ teils. Daher wird in dem Schaltnetzteil für ein elektroni­ sches Gerät, welches durch eine schnelle Unterbrechung beeinträchtigt wird, die Ansprechgeschwindigkeit der Über­ stromschutzschaltung verringert und der Pegel für den Über­ stromschutz beträchtlich hoch über den Nennstrom angesetzt. Infolgedessen ist dies Überspannungsfunkenstrecke 7 zum Schutz des Schalttransistors 1 gegen Zerstörung erforder­ lich. Da außerdem der Überstrom an der Sekundärseite des Transformators 2 erfaßt wird, ist zum Isolieren der Über­ stromschutzschaltung 12 von dem Primärkreis der Trenntrans­ formator 13B erforderlich. Demgemäß ist mit gesteigerter Anzahl von Bauelementen eine kompliziertere Schaltungsanord­ nung erforderlich.

Da ferner der Überstromschutzpegel hoch ist, muß als Schalt­ transistor 1 eine Schaltvorrichtung eingesetzt werden, die eine größere Stromaufnahmefähigkeit und eine höhere Span­ nungsfestigkeit als die durch die Nennwerte bestimmten hat. Dies ergibt ein nächstes Problem insofern, als das Schalt­ netzteil teuer wird. Darüber hinaus ist durch eine Vorrich­ tung mit hoher Spannungsfestigkeit das Erstellen eines miniaturisierten Hochleistungs-Netzteils durch Verwendung einer Schaltvorrichtung mit niedriger Sättigungsspannung und hoher Schaltgeschwindigkelt verhindert, was ein weiteres Problem darstellt.

Aus der Veröffentlichung "Funktion und Anwendungen von SENSE­ FETS" von W. Schultz in der elektroniker, Nr. 12/1988, 5. 36 bis 45 ist die Verwendung von Leistungs-MOSFETs zur Erfassung von bastströmen in Leistungsschaltungen, wie beispielsweise Stromversorgungsschaltungen, mittels einer zusätzlichen Sourceelektrode zur Stromerfassung bekannt. Dabei werden die SENSEFETs in einer Stromspiegelkonfiguration betrieben, wobei ein Erfassungswiderstand zur Stromerfassung in Reihe zur zu­ sätzlichen Sourceelektrode geschaltet ist und der an diesem auftretende Spannungsabfall mit einer Bezugsspannung vergli­ chen wird, wobei dieses Vergleichsergebnis zur Steuerung des Stromflusses über eine Beeinflussung der Gatespannung verwen­ det wird.

Ferner ist aus der DD-PS 1 48 917 eine Schaltungsanordnung zur Überstrombegrenzung bei impulsbreitegeregelten Stromversor­ gungseinheiten bekannte. Dabei erfolgt über eine Meßwider­ standsanordnung zur Strom- bzw. Spannungserfassung, eine mit der erfaßten Spannung beaufschlagte Torschaltung und eine zu­ gehörige Steuerschaltung eine Impulsbreiteregelung im Über­ stromfall.

Schließlich zeigt die JP 2-23062 (A), in Patents Abstracts of Japan, Sect. E, 1990, Vol. 14/No. 166 (E-911) eine Impedanz­ steuerungsschaltung zur Vergrößerung des Einschaltwiderstan­ des eines in Reihe zum Gate eines MOS-Leistungstransistors geschalteten Feldeffekttransistors in Abhängigkeit eines Überstromerfassungssignalpegels.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil mit einer Überstromschutzschaltung zu schaf­ fen, das eine einfache Schaltungsanordnung hat, mit der ein Überstromschutz zwangsläufig mit hoher Ansprechgeschwindig­ keit erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Mitteln gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil hat somit eine Über­ stromschutzschaltung für das Erfassen eines Überstroms, der den Nennstrom des Resonanz-Schaltnetzteils übersteigt und der durch eine Entladung oder dergleichen zwischen Anschlüs­ sen einer externen Last des Netzteils verursacht ist. Von der Überstromschutzschaltung wird der Überstrom an der Source bzw. dem Emitter des den Primärstrom des Transformators schaltenden Leistungs-MOSFET bzw. bipolaren Transistors mit isoliertem Gate IGBT erfaßt, mittels eines Transistors eine der Differenz zwischen dem Überstrom und dem Nennstrom entsprechende Größe invertiert und das inver­ tierte Signal zu dem Steuersignal addiert. Durch das Festle­ gen der Bezugsspannung des Transistors gemäß einem Schwel­ lenpegel für den Überstromschutz kann das Steuersignal rechtzeitig verringert werden. Daher wird die Gatespannung an dem Leistungs-MOSFET bzw. IGBT verringert, wodurch der Überstrom auf einen Wert verringert wird, der gleich demjenigen oder kleiner als der des Nennstroms ist.

Auf diese Weise wird erfindungsgemäß der Überstrom unter den Nennstrom begrenzt, ohne den Betrieb des Schaltnetzteils zu unterbrechen. Infolgedessen kann die Ansprechverzögerung entfallen, die bei der herkömmlichen Überstromschutzschal­ tung zum Vermeiden von Fehlfunktionen erforderlich ist. Dies ermöglicht es, den Leistungs-MOSFET bzw. IGBT rechtzeitig gegen Über­ strom und Überspannung zu schützen, wodurch dessen Zerstörung verhindert ist. Außerdem erübrigen sich durch das Verringern des maximalen Werts der Resonanzspan­ nung die Überspannungsfunkenstrecke 7 und der Trenntransfor­ mator 13B, die bei dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 erforderlich sind, und es kann in dem Schaltnetzteil ein Leistungs-MOSFET bzw. IGBT eingesetzt werden, der dem Nennstrom und der Nennspannung angepaßt ist. Dies ermöglicht es, nicht nur die Anzahl der Bauelemente der Schaltung zu verringern, um die Schaltung zu vereinfachen, sondern auch ein preisgünstiges zuverlässiges Schaltnetzteil herzustellen.

Da ferner durch Einstellen des maximalen Stromwerts die Überspannung begrenzt werden kann, kann eine schnelle Schaltvorrichtung mit niedriger Sättigungsspannung einge­ setzt werden. Dies ermöglicht das Herstellen eines miniatu­ risierten Schaltnetzteils mit geringen Verlusten und gerin­ gen Störungen.

Darüberhinaus ermöglicht das Erfassen des Überstroms an der Primärseite des Transformators ein Abwärtstransformations- Schaltnetzteil, bei dem die Strombelastbarkeit des Meßwider­ stands verringert ist, wodurch dieser miniaturisiert werden kann.

Ferner kann in dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil anstelle des gewöhnlichen MOSFET ein Leistungs-MOSFET bzw. IGBT mit einem Strommeßanschluß derart eingesetzt werden, daß ein Überstrom an dem Strommeßanschluß erfaßt wird, und es kann da Steuer­ signal durch Einstellen der Bezugsspannung an dem Transistor entsprechend dem Stromnennwert verringert werden. Dies ergibt gleichartige Auswirkungen wie die vorangehend aufge­ führten. Außerdem kann dabei der Meßwiderstand weiter ver­ kleinert werden, da dessen Strombelastbarkeit weiter ver­ ringert ist.

Ferner ergeben sich gleichartige Effekte wie die vorangehend angeführten mit dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil, das die Überstromschutzschaltung mit dem Meßwiderstand, Span­ nungsteilerwiderständen, dem Transistor und der Zenerdiode enthält und in dem anstelle des gewöhnlichen MOSFET der Leistungs-MOSFET bzw. IGBT mit einem Strommeßanschluß verwendet ist, um den Überstrom durch den Strommeßanschluß zu erfassen, und durch die Spannungsteilerwiderstände die Basisspannung des Transistors derart eingestellt ist, daß sie dem Überstrom­ schutz-Schwellenwert entspricht. Dabei ist außerdem der Schaltungsaufbau der Überstromschutzschaltung weiter verein­ facht.

Da in dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil die Schaltvor­ richtung gegen den Überstrom und die Überspannung durch Begrenzen des Überstroms unter den Stromnennwert in der Weise geschützt ist, daß keine momentane Stromunterbrechung des Schaltnetzteils auftritt, ist dadurch den Anforderungen an ein Netzteil für elektronische Geräte genügt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen Schaltnetzteils.

Fig. 2 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen Schaltnetzteils gemäß einem ersten Bei­ spiel.

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen Schaltnetzteils gemäß einem zweiten Bei­ spiel.

Fig. 4 ist ein Schaltbild eines erfindungsge­ mäßen Schaltnetzteils gemäß einem Ausführungsbei­ spiel.

Erstes Bespiel

Die Fig. 2 ist ein Schaltbild des Schaltnetzteils gemäß dem ersten Beispiel, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie bei dem herkömmlichen Netzteil gemäß Fig. 1 bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 2 ist zwischen einen zweiten Anschluß einer Primärwicklung 2A eines Transformators 2 und den negativen Anschluß einer Gleichstromquelle 4 ein Leistungs-MOSFET 21 geschaltet, der als Schaltvorrichtung zum Schalten des Primärstroms des Transformators 2 dient. Hierbei ist der Drain D des Leistungs-MOSFET 21 mit dem zweiten Anschluß der Primärwicklung 2A verbunden, die Source S ist über einen Meßwiderstand 22 mit dem negativen Anschluß der Gleichstrom­ quelle 4 verbunden und das Gate G ist über einen Serienwi­ derstand 14 und einen Verstärker 16 mit dem Ausgangsanschluß einer Steuerschaltung 6 verbunden.

Im normalen Betrieb wird das Ein/Ausschaltzeitverhältnis eines Steuersignals 6S aus der Steuerschaltung 6 entspre­ chend einem Wert des einer externen Last zugeführten Aus­ gangsstroms gesteuert, um dadurch die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils auf einen vorbestimmten Wert, beispielsweise auf die Nennspannung zu regeln.

Eine Überstromschutzschaltung 20 enthält den Meßwiderstand 22 für das Messen des Primärstroms an der Source des Lei­ stungs-MOSFET 21, einen Eingangswiderstand 23, eine Verset­ zungs- bzw. Bezugsspannungsquelle 24 und einen Rechenver­ stärker 25. Von dem Rechenverstärker 25 wird über den Wider­ stand 23 eine Meßspannung an dem Meßwiderstand 22 aufgenom­ men, die Differenzspannung zwischen der von der Bezugsspan­ nungsquelle 24 angelegten Versetzungs- oder Bezugsspannung und der Meßspannung invertiert und die invertierte Spannung als Ausgangssignal 20S für das Mischen mit dem Ausgangssig­ nal des Verstärkers 16 abgegeben. Hierbei wird die Verset­ zungsspannung Eo des Rechenverstärkers auf einen Wert einge­ stellt, der einem Schwellenwert für den Überstromschutz entspricht. Die Überstromschutzschaltung mit dem Rechenver­ stärker 25 ist insbesondere für einen Resonanzkreis mit fester Frequenz vorteilhaft.

Das Schaltnetzteil mit dieser Gestaltung arbeitet folgender­ maßen: Im Normalbetrieb, bei dem der Ausgangsstrom gleich oder geringer als der Nennstrom ist, fällt das Ausgangssig­ nal 20S der Überstromschutzschaltung 20 auf "0", so daß daher das Steuersignal 6S aus der Steuerschaltung 6 unverän­ dert an das Gate G des Leistungs-MOSFET 21 angelegt wird, wenn die Spannungsverstärkung des Verstärkers 16 "1" ist.

Wenn andererseits in der externen Last ein Überstrom ent­ steht und die Meßspannung die Versetzungsspannung Eo über­ steigt, nimmt die Differenz zwischen diesen beiden Spannun­ gen direkt proportional zu der Differenz zwischen dem Nenn­ strom und dem Überstrom zu. Daher erzeugt die Überstrom­ schutzschaltung 20 das invertierte Ausgangssignal 20S, dessen Amplitude direkt proportional zu der Differenz zu­ nimmt. Dadurch wird die Amplitude eines an dem Gate G des Leistungs-MOSFET 21 anliegenden Steuersignals 26S auf die Differenz zwischen den Absolutwerten der beiden Signale 6S und 20S begrenzt, d. h., unter die dem Nennstrom entsprechen­ de Gatespannung. Damit verringert sich der über den Drain und die Source des Leistungs-MOSFET fließende Primärstrom direkt proportional zu der Gatespannung bzw. dem Steuersig­ nal, so daß daher der Leistungs-MOSFET nicht durch den Überstrom beschädigt oder zerstört wird. Infolgedessen kann ein Leistungs-MOSFET eingesetzt werden, dessen Strombelast­ barkeit dem Nennstrom entspricht, was ein preisgünstiges Schaltnetzteil ergibt.

Da ferner die an dem Resonanzkondensator 3 und dem Lei­ stungs-MOSFET anliegende Überspannung durch die Begrenzung des Hauptstroms bzw. Primärstroms begrenzt ist, kann die Überspannungsfunkenstrecke weggelassen werden, die in dem herkömmlichen Netzteil gemäß Fig. 1 erforderlich ist. Da außerdem der Überstrom an der Primärseite des Transformators 2 erfaßt wird, kann auch der Trenntransformator weggelassen werden, wodurch die Anzahl der Schaltungskomponenten verringert ist und das Netzteil vereinfacht ist.

Die Amplitude des Steuersignals 26S bei dem Auftreten von Überstrom kann dabei durch Einstellen des Widerstandswerts des Meßwiderstands 22 und/oder der Verstärkung der Verstär­ ker 16 und 25 auf einen Wert eingestellt werden, der für die Rückbildung der Abnormalität an der externen Last geeignet ist. Infolgedessen ist in dem Netzteil die Schaltvorrichtung gegen den Überstrom ohne sofortige Stromunterbrechung ge­ schützt, was eine der wichtigsten Anforderungen an ein Netzteil für elektronische Geräte darstellt. Daher ist damit ein preisgünstiges, verlustarmes und weiter miniaturisiertes Schaltnetzteil durch Verwenden eines sehr schnellen Lei­ stungs-MOSFET mit niedriger Sättigungsspannung geschaffen, dessen Strombelastbarkeit dem Stromnennwert entspricht.

Zweites Beispiel

Die Fig. 3 ist ein Schaltbild des Schalt­ netzteils gemäß dem zweiten Beispiel. Bei diesem Beispiel ist ein Leistungs-MOSFET 31 mit Strom­ meßfunktion verwendet, der außer einer Source S für einen Hauptstrom eine weitere Source S1 als Strommeßanschluß hat. Hierbei ist die Source S an den negativen Anschluß einer Gleichstromquelle 4 angeschlossen, wogegen der Strommeßan­ schluß S1 an den negativen Anschluß über einen Meßwiderstand 32 angeschlossen ist. Der Meßwiderstand 32, ein Eingangswi­ derstand 33, eine Bezugsspannungsquelle 34 und ein Verglei­ cher 35 bilden eine Überstromschutzschaltung 30. Die an dem Meßwiderstand 32 entstehende Meßspannung ist über den Ein­ gangswiderstand 33 an den invertierenden Eingang des Ver­ gleichers 35 angelegt, während an den nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 35 eine Bezugsspannung Eo angelegt ist. Auf diese Weise vergleicht der Vergleicher 35 die Meßspannung mit der Bezugsspannung Eo und legt dann, wenn die Meßspannung die Bezugsspannung Eo übersteigt, ein Signal 30S niedrigen Pegels an den Ausgang eines Verstärkers 16 an, der ein Steuersignal 6S aus einer Steuerschaltung 6 ver­ stärkt. Dadurch wird ein Steuersignal 36S auf einen der Differenz zwischen den Absolutwerten der beiden Signale 6S und 30S entsprechenden Pegel begrenzt, was eine Verringerung des Überstroms auf einen Wert ergibt, der nicht höher als der Stromnennwert ist. Infolgedessen werden die gleichen Auswirkungen wie bei dem ersten Beispiel gemäß Fig. 2 erzielt. Da außerdem die Strombelastbarkeit des Meßwiderstands 32 verringert werden kann, kann die er im Vergleich zu demjeni­ gen bei dem ersten Beispiel weiter verkleinert werden.

Ausführungsbeispiel

Die Fig. 4 ist ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Schalt­ netzteils gemäß dem Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Schaltvorrichtung ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate bzw. IGBT 41 mit einem Strom­ meßemitter bzw. Strommeßanschluß E1 verwendet. Der Kollektor des IGBT 41 ist mit einem zweiten Anschluß einer Primärwick­ lung 2A eines Transformators 2 verbunden und der Emitter E ist mit dem negativen (geerdeten) Anschluß einer Gleich­ stromquelle 4 verbunden, wodurch ein Primärkreis gebildet ist. Der weitere Emitter an dem Strommeßanschuß E1 ist über einen Meßwiderstand 44 mit dem negativen Anschluß der Gleichstromquelle 4 verbunden. Der Meßwiderstand 44 bildet zusammen mit Spannungsteilerwiderständen 45, einem Transi­ stor 42 und einer Zenerdiode 43 eine Überstromschutzschal­ tung 40. Hierbei wird die Meßspannung an dem Meßwiderstand durch die Spannungsteilerwiderstände 45 geteilt und die geteilte Spannung zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 42 angelegt. Die Zenerdiode 43 ist zwischen den Kollektor des Transistors 42 und einem Mittelpunkt M zwi­ schen zwei Serienwiderständen 14A und 14B derart eingeschal­ tet, daß die Zenerdiode den Kollektorstrom des Transistors 42 sperrt. Die Serienwiderstände 14A und 14B sind zwischen den Ausgang eines Verstärkers 16 und das Gate des IGBT 41 geschaltet.

Wenn in der Überstromschutzschaltung 40 eine Emitter-Basis- Spannung EB des Transistors 42, bei der der Transistor einschaltet, durch Einstellen der Widerstände 44 und 45 auf einen dem Nennstrom des Schaltnetzteils entsprechenden Wert voreingestellt wird, wird der Transistor 42 im Normalbetrieb ausgeschaltet gehalten, bei dem der Ausgangsstrom gleich oder geringer als der Nennstrom ist. In diesem Fall wird der Betrieb allein durch ein Steuersignal 6S aus einer Steuer­ schaltung 6 gesteuert.

Wenn andererseits in einer externen Last ein Überstrom entsteht, der den Nennstrom übersteigt, wird die Meßspannung höher, wodurch wiederum die Spannung an der Basis des Tran­ sistors 42 erhöht wird und die Kollektor-Emitter-Spannung verringert wird. Dadurch wird die Spannung an dem Mittel­ punkt M auf die Zenerspannung der Zenerdiode 43 gesteuert. Auf diese Weise ermöglicht das Wählen der Zenerspannung der Zenerdiode 43, die Amplitude eines an den IGBT 41 angelegten Steuersignals 46S in der Weise zu verringern, daß der Überstrom auf einen Wert begrenzt ist, der gleich oder kleiner als der Nennstrom ist, wodurch eine durch den Über­ strom verursachte Zerstörung des IGBT 41 verhindert ist.

Mit diesem derart gestalteten Schaltnetzteil können die gleichen Wirkungen wie bei denjenigen gemäß dem ersten und zweiten Beispiel erreicht werden. Außerdem ist die Schaltungsanordnung der Überstromschutzschaltung 40 weiter vereinfacht.

Claims (3)

1. Schaltnetzteil, mit:
einem Transformator (2) mit einer Primärwicklung (2A) und einer Sekundärwicklung (2B),
einem zu der Primärwicklung parallel geschalteten Resonanzkondensator (3),
einer Gleichstromquelle (4), deren erster Ausgangsanschluß mit einem ersten Anschluß der Primärwicklung verbunden ist,
einem Strommeßtransistor (41), dessen erster Anschluß (C) mit einem zweiten Anschluß der Primärwicklung verbunden ist und dessen zweiter Anschluß (E) mit einem zweiten Ausgangsanschluß der Gleichstromquelle verbunden ist, um dadurch einen über die Primärwicklung (2A) fließenden Primärstrom zu schalten,
einer Steuerschaltung (6) zum Zuführen eines Steuersignals (6S) über einen Serienwiderstand (14A, 14B) zu einem Steueranschluß (G) des Strommeßtransistors (41), und einer Gleichrichterschaltung (5) zum Gleichrichten eines über die Sekundärwicklung (2B) fließenden Sekundärstroms für die Ausgabe des gleichgerichteten Stroms als Ausgangsstrom des Schaltnetzteils, mit
einer Überstromschutzschaltung (40), mit:
einem Meßwiderstand (44) zum Erfassen eines Primär­ stroms für das Erzeugen einer Meßspannung,
einer Zener-Diode (43) zum Erzeugen einer Bezugsspannung, und
einem Transistor (42), dessen Emitter (E) mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Gleichstromquelle (4) verbunden ist, dessen Basis (B) über einen Widerstand (45) an die Meßspannung angeschlossen ist, und dessen Kollektor (C) über die Zener-Diode (43) und den Serienwiderstand (14B) mit dem Steueranschluß (G) des Strommeßtransistors (41) verbunden ist, wobei der Transistor (42) ein Überstromschutzsignal (M) erzeugt, wenn die Meßspannung die Bezugsspannung übersteigt, und das Überstromschutzsignal (M) dem Steueranschluß (G) des Strommeßtransistors (41) über den Serienwiderstand (14B) derart zuführt, daß die Amplitude des Steuersignals vermindert ist, wenn in dem Sekundärkreis ein Überstrom auf­ tritt.

2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeßtransistor ein Leistungs-MOSFET (31) mit Strom­ meßfunktion ist, dessen Drain der erste Anschluß, dessen Source der zweite Anschluß und dessen Gate der Steueranschluß ist, wobei der Leistungs-MOSFET mit Strommeßfunktion einen Strommeßanschluß (S1) hat, welcher über den Meßwiderstand (32) an den zweiten Ausgangsanschluß der Gleichstromquelle (4) angeschlossen ist, um die Meßspannung zu erzeugen.

3. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeßtransistor ein bipolarer Transistor mit isolier­ tem Gate (IGBT) mit Strommeßfunktion ist, dessen Kollektor (C) der erste Anschluß, dessen Emitter (E) der zweite An­ schluß und dessen Gate (G) der Steueranschluß ist, wobei der bipolare Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) ferner einen Strommeßanschluß (E1) hat, der über den Meßwiderstand (44) mit dem zweiten Ausgangsanschluß der Gleichstromquelle (4) verbunden ist, um die Meßspannung zu erzeugen.