DE60014357T2 - Anlaufschaltung für Schaltnetzteile - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anfahrschaltung (Anlaufschaltung) für Kommutierspannungsversorgungen (Schaltnetzteile, PWM) oder DC/DC-Wandler und auf eine Kommutiertypspannungsversorgung mit einer solchen Anfahrschaltung.
  • Die meisten der integrierten Steuerschaltungen für Kommutierspannungsversorgungen benötigen für ihr Anfahren einen Strom zum Laden eines Einspeisetransistors der integrierten Schaltung. Solch ein Strom kommt von einer Anfahrschaltung (Anfahrt), die im einfachsten Fall durch einen mit der Einspeiseleitung der Leistungsschaltungen der Spannungsversorgung verbundenen Widerstand gebildet wird.
  • Die integrierte Steuerschaltung spricht an, wenn die Spannung an dem Kondensator einen vorbestimmten Wert gleich einer Anfahrspannung genannten minimalen Arbeitsschwellspannung der integrierten Schaltung erreicht. Der von der Anfahrschaltung gelieferte Strom muss größer sein als der Einspeisestrom der integrierten Schaltung, welcher Anfahrstrom genannt wird, andernfalls kann der Kondensator nicht geladen werden und die Spannungsversorgung wird nicht aktiviert werden. Der gelieferte Strom muss sogar ausreichend größer sein als der Anfahrstrom, um den Kondensator in angemessen kurzen Zeiten aufzuladen (d.h. in weniger als 1 s).
  • Außerdem verbleibt die Anfahrschaltung in dem Fall, in dem sie durch einen Widerstand realisiert ist, auch aktiv, wenn der Wandler arbeitet und sie verbraucht daher Leistung. Insbesondere bei den sogenannten "Universalspannungsversorgungen", d.h. die fähig sind, sowohl mit der amerikanischen Netzspannung (110 VAC) und mit der Europäischen (230 VAC) zu arbeiten, wird eine Anfahrschaltung, die ausreichend angehobenen Strom liefern kann, wenn sie mit 110 VAC gespeist wird, in dem Fall des Speisens mit 230 VAC der Strom proportional mehr erhöht sein und der damit verbundene Verbrauch wird in quadratischer Art und Weise ansteigen. Da es seit kurzem mehr und mehr beschränkende Anforderungen hinsichtlich der Verbrauchsverringerung der Spannungsversorgungen gibt kann der Beitrag der Anfahrschaltung zum Gesamtverbrauch ein Problem sein.
  • Sobald die integrierte Steuerschaltung aktiviert ist steigt ihr Verbrauch stark an, wobei der von der Anfahrschaltung gelieferte Strom überwunden wird. Die Spannung an den Kondensatoranschlüssen wird beginnen abzunehmen, aber an diesem Punkt beginnt die Spannungsversorgung zu arbeiten und sie wird eine Selbstspeisespannung (Übernahmespannung) an die integrierte Steuerschaltung liefern. Dann unterstützt der Kondensator das Arbeiten der Steuerschaltung bis zum Erreichen des Spannungsversorgungsbereitschaftszustandsspannungswerts. Die Selbstspeisespannung wird allgemein von einer zusätzlichen Wickelung erhalten, die auf dem Netztransformator ausgeführt ist, mit dem eine geeignete Verstärkungs- und Filterschaltung verbunden ist.
  • Die Anfahrschaltung hat auch bei Kurzschlusszuständen eine sehr wichtige Rolle. Das Verschwinden oder die Verringerung der Selbstspeisespannung als Antwort auf einen Kurzschluss und daher auf die Spannung an den Anschlüssen des Kondensators unterhalb der minimalen Arbeitsschwelle der Steuereinheit, welche im allgemeinen minimale Arbeitsspannung genannt wird, wird das augenblickliche Anhalten des Wandlerbetriebs verursachen. Sobald er entladen ist, wird der Kondensator wieder durch die Anfahrschaltung derart aufgeladen, dass er die Anfahrspannung erreicht, und er wird die Spannungsversorgung reaktivieren. Wenn die Kurzschlussbedingung noch vorhanden ist, werden die vorherigen Schritte wiederholt werden. Die Zeit zwischen zwei folgenden Reaktivierungen der Steuerschaltung hängt von dem Strom ab, wel chen die Anfahrschaltung liefert, und von dem Kondensatorwert. Dieses unterbrochene Arbeiten, welches Hiccup-Modus (wörtlich: Schluckauf-Modus) genannt wird, ermöglicht bei einem Kurzschluss, einen Durchschnittsstromwert der Spannungsversorgung zu haben, der geringer ist als derjenige beim kontinuierlichen Arbeiten unter den gleichen Bedingungen, wodurch auf diese Art und Weise der Verbrauch der Spannungsversorgungsschaltung abnimmt, die sonst zerstört werden könnte. Es ist daher klar, dass eine geringe Unterbrechungsfrequenz und dementsprechend ein geringer Anfahrstrom in dem Fall einer Betriebsstörung wesentlich für den Schutz des Wandlers ist.
  • Die Anfahrschaltung muss daher die folgenden Eigenschaften haben: schnelles Aufladen des Kondensators und daher muss sie einen relativ hohen Strom liefern; Verringern und/oder Vermeiden ihres Verbrauchs sobald die Spannungsversorgung arbeitet und daher muss sie einen relativ geringen Strom oder keinen liefern; Annehmen einer möglichst geringen Unterbrechungsfrequenz bei Kurzschlussbedingungen und daher muss sie einen relativ geringen Strom liefern.
  • Ein bei dem Aufbau der Anfahrschaltungen verwendetes System ist zum Laden des Kondensators mittels eines Widerstands mit der Einspeiseleitung der Spannungsversorgungsvorrichtungen verbunden oder in Serie mit einer Diode verbunden und wird direkt mit dem AC-Spannungsversorgungsnetz versorgt.
  • Die Anfahrzeit ist mit der durch den Widerstand und durch den Kondensator eingeführten Zeitkonstante verknüpft. Der Kondensator muss derart festgelegt werden, daß er die integrierte Steuerschaltung während der Phase versorgen kann, in der die von der Selbstspeiseschaltung erzeugte Spannung noch nicht aktiviert worden ist. Ein erhöhter Widerstand erlaubt kein schnelles Anfahren der Schaltung. Ein geringer Widerstand fährt das System schnell an, aber ist für die zwei anderen genannten Anforderungen sehr nachteilig. Wie bereits erwähnt ist dieses Problem um so erheblicher, je größer der Bereich der Eingangsspannung des Wandlers ist. In der Tat wird es schwierig, wenn nicht gar unmöglich sein, einen Widerstandswert zu finden, der einen guten Kompromiss zwischen einem Anfahren der Schaltung in kurzer Zeit und einem geringen Verbrauch darstellt.
  • Ein anderes bei der Umsetzung der Anfahrschaltungen verwendetes System ist es, den Kondensator über einen geringwertigen Widerstand zu laden, der in Serie mit einem gesteuerten Schalter angeordnet ist, welcher bei Aktivierung der Selbstspeisespannung geöffnet wird. Auf diese Art und Weise haben wir eine schnelle Ladezeit, wir haben keinen Verbrauch (oder aber er ist verringert) während des normalen Betriebs des Wandlers, aber wir haben eine hohe Unterbrechungsfrequenz im Fall eines Kurzschlusses.
  • Ein anderes bei der Realisierung von Anfahrschaltungen verwendetes System ist das bei der von der Firma Supertex Inc. vertriebenen integrierten Schaltung LR645, welche ein linearer Spannungsregler ist, der den Kondensator schnell laden kann, indem die Spannung an seinen Anschlüssen auf einen Wert höher als die Anfahrspannung der integrierten Steuerschaltung gebracht wird. Die Vorrichtung wird ausgeschaltet, wenn die Selbstspeisespannung die von der integrierten Schaltung LR645 gelieferte Spannung überwindet. Wenn die von der Selbstspeiseschaltung erzeugte Spannung in einer nennenswerten Weise abfällt, z.B. bei Niedriglastbedingungen der Spannungsversorgung, und sie unter die von der integrierten Schaltung LR645 gelieferte Spannung fallen sollte, würde die Vorrichtung eingeschaltet werden mit folglich erhöhter Verlustleistung.
  • Ein anderes bei dem Aufbau der Anfahrschaltung verwendetes System ist das, welches bei der von der Firma Supertex Inc. kommerzialisierten integrierten Schaltung LR745 verwendet wird. Solch eine Vorrichtung lädt den Kondensator mit einem vorbestimmten Strom. Wenn die Spannung an dem Kondensator während des Abnehmens aufgrund der Aktivierung der Steuerschaltung unterhalb ei nen Schwellwert geht, wird die Vorrichtung ausgeschaltet. Um sie anzuschalten, muss die Spannung an dem Kondensator unter einen Wert unterhalb der minimalen Arbeitsspannung der integrierten Steuerschaltung gehen. Auf diese Art und Weise wird das Risiko des Anschaltens mit einer geringen Last vermieden. In dem Fall des Kurzschlusses haben wird nur einen geringen Anstieg der Anfahrzeit der Schaltung, welche die Zeit ist, die für den Kondensator notwendig ist, unterhalb die minimale Arbeitsspannung der integrierten Steuerschaltung zu gehen, aber sie kann keine ausreichend lange Zeit zwischen zwei folgenden Aktivierungen des Wandlers gewährleisten.
  • Das Patent US 5,815,383 bezieht sich auf eine integrierte Hochspannungsanfahrschaltung für ein getaktetes Netzteil mit einer Ausgangsspannungsabtastung und einer Ausgangsstrombegrenzung. Der Hochspannungsanfahr-IC ermöglicht PWM-Steuer-ICs mit einer Anfahrschwelle größer als ihre Betriebsspannung anzufahren. Die Ausgangsspannung wird intern überwacht, so dass der interne Hochspannungsschalter ausschaltet, wenn die Ausgangsspannung unter einen intern gesetzten Auslösespannungspunkt (Voff) absinkt. Der interne Hochspannungsschalter bleibt aus und eine externe Hilfsspannung wird erzeugt und an die Ausgangsspannung angelegt. Wenn die Ausgangsspannung unterhalb einen unteren Auslösespannungspunkt (Vreset) fällt, schaltet der interne Hochspannungsschalter wieder an. Dies ermöglicht der Anfahrschaltung, sich selbst zurückzusetzen, wenn die Hilfsspannung des PWM-Kontroller-ICs nicht richtig hochfährt.
  • Im Hinblick auf den beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen bereitzustellen, die einen ausreichend erhöhten Strom in der Phase des Anfahrens der Steuerschaltung liefern kann.
  • Eine andere Aufgabe ist es, die Zeit zu erhöhen, welche zwischen zwei folgenden Aktivierungen während des Kurzschlusses der Kommutierspannungsversorgung auftritt.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, die Verlustleistung der Anfahrschaltung zu verringern, wenn die Kommutierspannungsversorgung arbeitet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Aufgaben gelöst durch eine Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen gemäß Anspruch 1.
  • Solche Aufgaben werden auch gelöst durch eine Kommutierspannungsversorgung mit einer Steuerschaltung mit Amplitudenmodulation des Impulses; einer Anfahrschaltung der Steuerschaltung mit Amplitudenmodulation der Impulse nach Anspruch 1.
  • Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispieles, welches in den angehängten Figuren als ein nicht beschränkendes Beispiel veranschaulicht ist.
  • Von den Figuren zeigen:
  • 1 einen Schaltplan einer Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 die in einigen Punkten einer Kommutierspannungsversorgung vorhandenen Spannungen wie sie von einem Oszilloskop während des normalen Betriebs angezeigt werden;
  • 3 die in einigen Punkten einer Kommutierspannungsversorgung vorhandenen Spannungen wie sie von einem Oszilloskop während des Kurzschlussbetriebs angezeigt werden;
  • 4 einen Schaltplan einer Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 eine Darstellung der Spannungen, welche in einigen Punkten vorhanden sind, und des Ausgangsstroms der Schaltung aus 4 während des normalen Betriebs und während des Kurzschlussbetriebs.
  • Es wird nun auf 1 Bezug genommen, welche einen Schaltplan einer Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen gemäß dem Stand der Technik wiedergibt. Insbesondere ist in 1 eine Diodenbrückenschaltung P vorhanden, die mit der Versorgungsspannung Vac verbunden ist. Die Diodenbrückenschaltung P ist mit einem Filterkondensator Ca verbunden, der zwischen eine Einspeiseleitung La der nicht dargestellten Leistungsvorrichtungen und ein Bezugspotential geschaltet ist. Ein Widerstand Rs ist mit der Einspeiseleitung La verbunden, wobei dieser Widerstand eine integrierte Steuerschaltung CIC der Kommutierspannungsversorgung speist. Ein anderer Anschluss der integrierten Schaltung CIC ist mit dem Bezugspotential verbunden, die anderen Anschlüsse der integrierten Schaltung CIC sind in 1 nicht wiedergegeben, da sie bei dieser Erörterung nicht von Interesse sind. Eine integrierte Steuerschaltung CIC ist z.B. die von der Anmelderin vertriebene Schaltung L5991.
  • Die integrierte Schaltung CIC wird auch durch ein sekundäres S des Transformators der Kommutierspannungsversorgung gespeist, dessen periodische Spannung durch eine Diode D verstärkt und von einem Kondensator Cs gefiltert wird. In diesem Fall wird die Anfahrschaltung durch den Widerstand Rs gebildet, der zum Laden des Kondensators Cs verwendet wird. 2 zeigt die Spannungen, welche in einigen Punkten einer Kommutierspannungsversorgung vorhanden sind, wie sie von einem Oszilloskop während des normalen Betriebs, insbesondere während der Anfahrphase angezeigt werden. Die durch die Kurve 21 wiedergegebene Spannung ist die Eingangsspannung der Kommutierspannungsversorgungsschaltung, d.h. die an der Einspeiseleitung La vorhandene Spannung. Die durch die Kurve 22 wiedergegebene Spannung ist die an dem Kondensator Cs vorhandene Spannung und die von der Kurve 23 wieder gegebene Spannung ist die Antriebsspannung des in 1 nicht dargestellten Leistungselements der Kommutierspannungsversorgungsschaltung.
  • Es ist aus diesen zwei Figuren ersichtlich, dass der Betrieb der Schaltung wie folgt ist. Mit dem Vorhandensein der Spannung (Kurve 21) auf der Einspeiseleitung La beginnt der Kondensator Cs das Laden wie durch die Kurve 22 wiedergegeben durch den Widerstand Rs. In der Zwischenzeit hat die Kommutierspannungsversorgung noch nicht zu arbeiten begonnen, Kurve 23 ist auf Bezugspotential. Wenn sie zu arbeiten beginnt, d.h. wenn die integrierte Schaltung CIC die durch die Kurve 23 sichtbare Antriebsspannung des Leistungselementes liefert, hat der Kondensator Cs, welcher nicht den notwendigen Strom für den Betrieb der Kommutierspannungsversorgung liefern kann, einen in Kurve 22 sichtbaren Spannungsabfall. Die Kommutierspannungsversorgung beginnt jedoch zu arbeiten, die Spannung an dem sekundären S des Transformators der Kommutierspannungsversorgung, die sogenannte Selbstspeisespannung, wird dort sein und wird die integrierte Schaltung CIC speisen, und tatsächlich wird beobachtet, dass die Kurve 22 in den stationären Zustand geht.
  • In 3 sind die in einigen Punkten einer Kommutierspannungsversorgung vorhandenen Spannungen gezeigt wie sie von einem Oszilloskop während des Kurzschlussbetriebs angezeigt werden. Insbesondere ist die durch die Kurve 31 dargestellte Spannung die Selbstspeisespannung, d.h. die an den Anschlüssen der integrierten Schaltung CIC und des Kondensators Cs vorhandene Spannung. Die durch die Kurve 32 wiedergegebene Spannung ist die Ausgangsspannung der Kommutierspannungsversorgung und die durch die Kurve 33 wiedergegebene Spannung ist die Antriebsspannung des Leistungselementes der Kommutierspannungsversorgungsschaltung. In dem Fall eines Kurzschlusses ist die Spannung der Kommutierspannungsversorgung, Kurve 32, im wesentlichen gleich 0 V, dementsprechend fehlt auch die Selbstspeisespannung, Kurve 31, an den Anschlüssen der integrierten Schaltung CIC, die abschaltet. Wenn sie aus ist, wird der Kondensator Cs beginnen, sich durch den Widerstand Rs wieder zu laden wie durch Kurve 31 gezeigt ist, welche ansteigt, und die integrierte Schaltung CIC wird wieder die Antriebsspannung des Leistungselementes der Spannungsversorgungsschaltung liefern, Kurve 33, aber da sie noch im Kurzschlusszustand ist, wird die Ausgangsspannung wieder auf 0 V gehen und die zuvor beschriebenen Phasen werden wiederholt werden.
  • Das Intervall zwischen zwei folgenden Versuchen des Einschaltens der integrierten Schaltung CIC hängt in diesem Fall von der Zeitkonstante des Widerstands Rs und des Kondensators Cs ab.
  • 4 gibt einen Schaltplan einer Anfahrschaltung für Kommutierspannungsversorgungen gemäß der vorliegenden Erfindung wieder. Verglichen mit dem Plan aus 1 wurde der Widerstand Rs ersetzt durch eine Anfahrschaltung 40, und die anderen entsprechenden Elemente haben die gleichen Bezugszeichen.
  • Die Anfahrschaltung 40 umfasst einen Eingang In, der mit der Einspeiseleitung La verbunden ist und einen Ausgang OUT, der mit einem Einspeiseanschluss Vcc der integrierten Steuerschaltung CIC und mit dem Kondensator Cs verbunden ist.
  • Sie umfasst einen ersten Stromerzeuger 41, der einen Strom der Größe I liefert und zwischen den Eingang In und einen Knoten 45 geschaltet ist, sowie einen zweiten Stromerzeuger 42, der einen Strom K × I liefern kann, wobei K größer als oder gleich 1 und vorzugsweise aus dem Intervall zwischen 5 und 10 ist, und zwischen den Eingang In und einen Anschluss eines gesteuerten Schalters 44 geschaltet ist, wobei der andere Anschluss des Schalters 44 mit dem Knoten 45 verbunden ist. Sie umfasst weiter einen Operationsverstärker 43, der einen nichtinvertierenden Eingang besitzt, an den eine vorbestimmte Vorspannung V3 angelegt ist, und einen mit dem Ausgangsanschluss OUT verbundenen invertierenden Eingang. Der Ausgang des Operationsverstärkers 43 steuert den gesteuerten Schalter 44, hält den Schalter 44 insbe sondere geschlossen während die Spannung an dem Ausgangsanschluss OUT geringer ist als die Spannung V3 und öffnet ihn beim Überwinden von V3.
  • Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Knoten 45 direkt mit dem Ausgangsanschluss OUT verbunden (bei dieser Ausführungsform ist der Schalter 51 nicht vorhanden).
  • Die Spannung V3 ist so festzulegen, dass sie geringer ist als die Abschaltspannung der integrierten Steuerschaltung CIC, d.h. geringer als die minimale Betriebsspannung.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst die Anfahrschaltung 40 vorzugsweise auch eine erste Steuerschaltung 53 eines gesteuerten Schalters 51, welche einen Operationsverstärker 46 beinhaltet, der einen nichtinvertierenden Ausgang, an den eine vorbestimmte Vorspannung V2 angelegt wird, und einen invertierenden Eingang, der mit einem Aktivierungs/Deaktivierungs-Anschluss DIS der Anfahrschaltung 40 verbunden ist, aufweist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 46 steuert einen gesteuerten Schalter 51, der zwischen den Knoten 45 und den Ausgangsanschluss OUT angeordnet ist. Insbesondere hält sie den Schalter 51 geschlossen solange die Spannung an dem Aktivierungs/Deaktivierungsanschluss DIS niedriger ist als die Spannung V2 und öffnet ihn beim Überwinden von V2. Bei dieser zweiten Ausführungsform steuert der Operationsverstärker 46 den gesteuerten Schalter 51 direkt (das AND-Gatter 47 ist nicht vorhanden).
  • Die an dem Aktivierungs/Deaktivierungs-Anschluss DIS anzulegende Spannung ist eine Spannung, die für gewöhnlich zwei Werte, hoch und niedrig, besitzt, wobei die Spannung mit dem hohen Wert anzeigt, dass die integrierte Steuerschaltung CIC arbeitet, und mit dem niedrigen Wert anzeigt, dass die integrierte Steuerschaltung CIC nicht arbeitet. Z.B. ist es für die integrierte Steuerschaltung L5991 die Spannung Vref an dem Anschlussstift 4 und dessen Wert ist 0 V oder 5 V. Dementsprechend ist die Spannung V2 so zu wählen, dass ihr Spannung zwischen solchen Werten liegt und der hohe Wert von dem niedrigen Wert unterschieden werden kann.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst die Anfahrschaltung 40 vorzugsweise eine zweite Steuerschaltung 52 des Schalters 51, die alternativ oder in Kombination mit der ersten Steuerschaltung 53 verwendet werden kann. Sie beinhaltet einen Operationsverstärker 48, der einen invertierenden Eingang aufweist, an den eine vorbestimmte Vorspannung V1 angelegt wird, und einen vorzugsweise über einen durch Widerstände 49 und 50 gebildeten Spannungsteiler mit dem Eingangsanschluss In verbundenen nichtinvertierenden Eingang aufweist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 48 steuert den Schalter 51 direkt in dem Fall, bei dem die erste Steuerschaltung 53 nicht vorhanden ist. In dem Fall, bei dem sowohl die erste Steuerschaltung 53 als auch die zweite Steuerschaltung 52 vorhanden sind, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 48 an einen Eingang des AND-Gatters 47 angelegt, dessen Ausgang den gesteuerten Schalter 51 steuert, und der Ausgang des Operationsverstärkers 46 wird an den anderen Eingang des AND-Gatters 47 angelegt.
  • Der Operationsverstärker 48 hält den Schalter 51 offen solange die Spannung an dem Eingangsanschluss In geringer ist als die Spannung V1 und schließt ihn beim Überwinden von V1, so dass die Probleme aufgrund des Abfalls der Speisespannung vermieden werden. Insbesondere liegt die Spannung V1 in dem Intervall zwischen 0,2 und 2 V.
  • 5 zeigt eine Wiedergabe der in einigen Punkten vorhandenen Spannungen und des Ausgangsstroms der Schaltung aus 4 während des normalen Betriebs und bei einem Kurzschluss. Die Kurve aus 5 zeigt beginnend von oben den Ausgangsstrom Iout der Anfahrschaltung 40, die an den Anschlüssen des Kondensator Cs vorhandene Spannung Vcc sowie die an dem Anschluss DIS vorhande ne Spannung Vref, und sie ist in Abschnitte 1 bis 9 unterteilt. Die ersten drei Abschnitte beziehen sich auf den normalen Betrieb, während die Abschnitte 4 bis 9 sich auf den Fall beziehen, bei dem ein Kurzschluss vorhanden ist.
  • Der Abschnitt 1 bezieht sich auf das Einschalten der Spannungsversorgung: die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 48 hat die Spannung V1 überwunden, die Spannung Vref ist auf dem niedrigen Wert und die Spannung an dem Anschluss Vout ist geringer als die Spannung V3, daher sind die Schalter 44 und 51 geschlossen und der von dem Anschluss OUT fließende Strom, der gleich (1+K)× I ist, lädt den Kondensator Cs. Beim Erreichen der Spannung V3 öffnet der Operationsverstärker 43 den Schalter 44 und die Ladekurve des Kondensators Cs weist eine Steigungsabnahme auf wie in Abschnitt 2 aus 5 zu sehen ist, da er nun nur durch einen Strom gleich I geladen wird, der nur von dem Stromerzeuger 41 geliefert wird. Beim Erreichen der Anfahrspannung Von der Schaltung CIC, die z.B. für die integrierte Schaltung L5991 typischerweise gleich 15 V ist, beginnt die Schaltung CIC zu arbeiten wie an dem Ansteigen der Spannung Vref in dem Abschnitt 3 zu sehen ist, und dementsprechend schließt der Schalter 51, wodurch der aus dem Ausgangsanschluss OUT der Schaltung 40 herausfließende Strom nach 0 gebracht wird.
  • Am Anfang des Abschnitts 3 ist auch das augenblickliche Verringern der Spannung Vcc an den Anschlüssen des Kondensators Cs sichtbar bis zum Erscheinen der Selbstspeisespannung Va. Von diesem Punkt an wird der Betrieb der Kommutierspannungsversorgung dank der Steuerung der Schaltung CIC fortgeführt.
  • In dem Fall eines Kurzschlusses wie in Abschnitt 4 nimmt die Spannung Vcc bis zum Erreichen der minimalen Arbeitsspannung Voff ab, welche z.B. für die integrierte Schaltung L5991 typischerweise gleich 10 V ist, und daher schaltet die Schaltung CIC ab und die Spannung Vref geht auf den niedrigen Pegel. In dem Abschnitt 5 wird die Anfahrschaltung 40 wieder angeschaltet, wobei der Schalter 51 geschlossen wird, aber während die Spannung Vcc über der Spannung V3 ist, bleibt der Schalter 44 offen und der Kondensator Cs lädt sich selbst mit nur dem Strom des Stromerzeugers 41, der gleich I ist. Die Spannung Vcc steigt an und erreicht die Anfahrspannung der Schaltung CIC, d.h. die Anfahrspannung Von, die Schaltung CIC beginnt zu arbeiten und Vref steigt an, aber während noch der Kurschlusszustand vorhanden ist, nimmt die Spannung Vcc wieder ab und die zuvor beschriebenen Phasen werden wiederholt bis der Kurschlusszustand beseitigt worden ist. Tatsächlich sind die Abschnitte 5, 7 und 9 sowie 4, 6 und 8 gleich.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein schnelles Anfahren erreicht aufgrund des Zusammenspiels zweier Stromerzeuger 41 und 42, aber wir haben ein Zeitintervall zwischen dem Anschalten und dem Ausschalten der integrierten Steuerschaltung CIC, das nur von dem Strom des Stromerzeugers 41 abhängt, der kleiner oder gleich dem des Stromerzeugers 42 ist. Der Ausgangsstrom der Anfahrschaltung 40 ist 0 während des normalen Betriebs der Steuerschaltung CIC.
  • Dazu haben wir ein Anfahren der Anfahrtschaltung nur, wenn die Spannung an der Einspeiseleitung die Spannung V1 fest erreicht hat.

Claims (10)

  1. Anfahrschaltung für eine Kommutierspannungsversorgung, die ausgebildet ist zum Erzeugen eines Stromes zum Laden eines Einspeisetransistors (CS) der integrierten Steuerschaltung der Kommutierspannungsversorgungen, mit einen Eingangsanschluss (In) und einem Ausgangsanschluss (OUT), wobei die Anfahrschaltung enthält: einen ersten Stromerzeuger (41), der einen ersten vorbestimmten Strom (I) liefern kann, und der zwischen den Eingangsanschluss (In) und einen ersten Knoten (45) geschaltet ist; wobei der erste Knoten (45) an den Ausgangsanschluss (OUT) gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrschaltung weiter enthält: einen zweiten Stromerzeuger (42), der einen zweiten vorbestimmten Strom (K*I) liefern kann, und der zwischen den Eingangsanschluss (In) und einen ersten Anschluss eines ersten gesteuerten Schalters (44) geschaltet ist; wobei der Wert des zweiten vorbestimmten Stroms (K*I) größer oder gleich dem Wert des ersten vorbestimmten Stroms (I) ist; wobei ein zweiter Anschluss des ersten gesteuerten Schalters (44) mit dem ersten Knoten (45) verbunden ist; eine Steuerschaltung (43, V3) des ersten gesteuerten Schalters (44), die den ersten gesteuerten Schalter (44) geschlossen hält, wenn die Spannung an dem Ausgangsanschluss (OUT) niedriger als eine erste vorbestimmte Spannung (V3) ist, welche geringer als die minimale Arbeitsspannung (VOFF) der integrierten Steuerschaltung ist, und die den ersten gesteuerten Schalter offen hält, wenn die Spannung an dem Ausgangsan schluss (OUT) höher als die erste vorbestimmte Spannung (V3) ist.
  2. Anfahrschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie beinhaltet: einen zweiten gesteuerten Schalter (51) mit einem Anschluss, der mit dem ersten Knoten (45) verbundenen ist, und mit einem Anschluss, der mit dem Ausgangsanschluss (OUT) verbunden ist; eine erste Steuerschaltung (53) des zweiten gesteuerten Schalters (51), die den zweiten gesteuerten Schalter (51) offen halten kann, wenn die an dem Freigabeanschluss (DIS) der Anfahrschaltung vorhandene Spannung höher als eine zweite vorbestimmte Spannung (V2) ist.
  3. Anfahrschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerschaltung (53) des zweiten gesteuerten Schalters (51) den zweiten gesteuerten Schalter (51) geschlossen halten kann, wenn die an dem Freigabeanschluss (DIS) anliegende Spannung niedriger als die zweite vorbestimmte Spannung (V2) ist.
  4. Anfahrschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Steuerschaltung (52) des zweiten gesteuerten Schalters (51) enthält, die den zweiten gesteuerten Schalter offen halten kann, wenn die an dem Eingangsanschluss (In) vorhandene Spannung niedriger als eine dritte vorbestimmte Spannung (V1) ist.
  5. Anfahrschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerschaltung (52) des zweiten gesteuerten Schalters (51) den zweiten gesteuerten Schalter (51) geschlossen halten kann, wenn die an dem Eingangsanschluss (In) vorhandene Spannung höher als die zweite vorbestimmte Spannung (V1) ist.
  6. Anfahrschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Steuerschaltung (52) des zwei ten gesteuerten Schalters (51) enthält, die den zweiten gesteuerten Schalter (51) offen halten kann, wenn die an dem Eingangsanschluss (In) vorhandene Spannung niedriger als eine vorbestimmte dritte Spannung (V1) ist; wobei der Ausgang der ersten Steuerschaltung (53) und der zweiten Steuerschaltung (52) an den Eingang eines AND-Gatters (47) angelegt sind und der Ausgang des AND-Gatters (47) den zweiten gesteuerten Schalter (51) steuert.
  7. Kommutierspannungsversorgung mit: einer Steuerschaltung (CIC) mit Amplitudenmodulation der Impulse; einer Anfahrschaltung (40) der Steuerschaltung (CIC) mit Amplitudenmodulation der Impulse nach Anspruch 1.
  8. Kommutierspannungsversorgung mit: einer Steuerschaltung (CIC) mit Amplitudenmodulation der Impulse; einer Anfahrschaltung (40) der Steuerschaltung (CIC) mit Amplitudenmodulation der Impulse nach Anspruch 6.
  9. Kommutierspannungsversorgung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Spannung (V3) niedriger als die Arbeitsschwellspannung der Impulsamplitudenmodulationssteuerschaltung (CIC) ist.
  10. Kommutierspannungsversorgung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vorbestimmte Spannung (V2) höher als eine Spannung (Vref) ist, die anzeigt, dass die Steuerschaltung (CIC) mit Impulsamplitudenmodulation in Betrieb ist.
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