DE69621325T2

DE69621325T2 - Schaltnetzteil mit vorgeschalteten synchronen wandler

Info

Publication number: DE69621325T2
Application number: DE69621325T
Authority: DE
Inventors: Manfred Muchenberger
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: AU5171096A; JPH11502100A; JP3974940B2; CN1178039A; CN1072409C; JP4317881B2; ES2175080T3; PT813767E; EP0813767B1; JP2007151400A; DE69621325D1; EP0813767A1; WO1996028878A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Schaltnetzteile und insbesondere Schaltnetzteile mit Vorkonverter-Schaltungen zur Korrektur des sogenannten "Power Factor".
Ein sogenanntes Offline-Schaltnetzteil kann eine Gleichrichterstufe enthalten, die mit einer Gleichspannungs-Konverterstufe in Kaskade geschaltet ist. Die Gleichrichterstufe selbst enthält einen Gleichrichterbereich und einen Filterbereich. Der Gleichrichterbereich verwendet Halbleiter-Leistungsgleichrichter zur Umsetzung der Netzspannung in eine pulsierende Gleichspannung. Diese Gleichspannung wird darin in dem Filterbereich durch Kondensatoren gefiltert, um eine Gleichspannung mit einer relativ niedrigen Welligkeit (ripple) zu erhalten.
Eine Folge der Anwendung von Kondensatoren in dem Filterbereich besteht darin, daß der resultierende Eingangsstrom aus Stromimpulsen besteht, die den Spitzen der Netzspannung entsprechen. Das ergibt sich, weil die Gleichrichterdioden nur dann Strom führen können, wenn die Netzspannung die Spannung an dem Filterkondensator übersteigt. Als Ergebnis zieht das Netzteil nur bei den Spitzen der Netzspannung Leistung, was in einem geringen Power Factor (hoher Anteil an Harmonischen der Netzfrequenz) am Eingang zu dem Netzteil resultiert.
Ein Verfahren zur Verbesserung des Power Factor am Eingang zu den Netzteil besteht darin, einen Gleichspannungs-Vorkonverter vom sogenannten Boost-Typ (Aufstockungs- oder Erhöhungstyp) zwischen dem Gleichrichterbereich und dem Filterbereich vorzusehen. Der Vorkonverter bewirkt eine Korrektur des Power Factor dadurch, daß die Eingangsgleichrichter früher leiten, und bewirkt, daß der Eingangsstrom sinusförmig und in Phase mit der Netzspannung ist. Ein bekanntes Schaltnetzteil mit einem Gleichspannungs-Vorkonverter vom sogenannten Boost-Typ ist in Fig. 8 dargestellt. Die Netzspannung wird gleichgerichtet und dem Vorkonverter zugeführt. In dem Vorkonverter steuert eine Steuereinheit für den Power Factor, wie ein Siemens TDA4815, den Vorkonverter-Schalter Q2. Während der "EIN"-Zeit des Vorkonverter-Schalters Q2 wird Energie in der Spule L1 gespeichert. Diese Energie wird durch einen Ladestrom ilade über eine Diode D1 während der "AUS"-Zeit des Vorkonverter-Schalters Q2 zu einem Speicherkondensator C1 übertragen und wird letztlich dem Eingang des Schaltnetzteils als ein Eingangsstrom i&sub1; zugeführt.
Ein Beispiel einer derartigen bekannten Schaltung ist beschrieben in der US-A 5 187 414. Diese Schrift beschreibt eine elektronische Steuereinheit für fluoreszierende Lampen mit einem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Konverter, der einen hochfrequenten Strom den Lampen und einer Vorbehandlungsstufe zuführt, die ein Schaltnetzteil enthält, das Leistung empfängt und einen Gleichspannungseingang für den Gleichspannungs/Wechselspannungs-Konverter erzeugt. Die Vorbehandlungsstufe und die Gleichspannungs/Wechselspannungs-Schaltungen sind synchronisiert und befinden sich entweder in derselben Phase oder haben eine feste Phasenbeziehung zueinander. Eine Steuerschaltung steuert die Vorbehandlungsstufe und die Gleichspannungs/Wechselspannungs-Konverterschaltungen. Ein Oszillator, der ein Rechtecksignal an den Gleichspannungs/Wechselspannungs-Konverter liefert, arbeitet während jeder Periode des Rechtecksignals und erzeugt eine Steuerspannung für eine Schaltung mit einem Impulsbreitenmodulator zur Steuerung der Auslösung eines Impulses mit veränderbarer Breite. Der veränderbare Impuls dient zur Steuerung von Tastimpulsen, die für den Betrieb der Vorbearbeitungsschaltung benötigt werden. Die Tastsignale dienen außerdem zur Synchronisierung der beiden Schaltungen.
Ein Problem beim Stand der Technik ergibt sich aus der Tatsache, daß der Vorkonverter-Schalter Q2 asynchron mit dem Leistungsschalter Q1 des Schaltnetzteils schaltet. Dieses asynchrone Schalten ergibt eine zufallsbedingte Phasenbeziehung zwischen dem Ladestrom ilade durch die Diode D1 und dem Eingangsstrom i&sub1; zu dem Schaltnetzteil.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Bildung einer optimaleren Phasenbeziehung zwischen dem Ladestrom ilade und dem Eingangsstrom i&sub1; durch Synchronisierung des Schaltens des Vorkonverter- Schalters Q2 und des Leistungsschalters Q1 würde den gesamten rms (= root mean square = Effektivwert)-Strom durch den Speicherkondensator C1 verringern, was aus verschiedenen Gründen erwünscht ist. Die Anwendung eines synchronen Vorkonverters erleichtert die Anforderungen an den Speicherkondensator C1 und ermöglicht somit die Anwendung von Standardbauteilen mit niedrigen Kosten. Die Lebenserwartung eines bestimmten Speicherkondensators C1 kann verlängert werden, oder es kann stattdessen ein Kondensator mit niedrigeren Kosten angewendet werden. Die Spannungsfestigkeit für den Speicherkondensator C1 kann ebenfalls verringert werden. Die harmonischen Komponenten eines Netzstroms inetz können gegenüber den derzeitigen Werten weiter gedämmt werden. Eine Welligkeits- oder sogenannte Brummspannung am Ausgang des Schaltnetzteils kann verringert werden. Schließlich schaltet der synchrone Vorkonverter, wenn er mit einem Schaltnetzteil nach dem Rücklauftyp oder einem sogenannten Sperrschaltnetzteil in einem Fernsehempfänger angewendet wird, "AUS", wenn der Fernsehempfänger im sogenannten "Standby"-Modus (Bereitschaftsbetrieb) arbeitet.
Kurz gesagt: Ein Schaltnetzteil gemäß einer hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnung ergibt eine Verringerung des gesamten Effektivstroms durch den Filterbereich des Netzteils. Der Betrieb einer Schaltnetzteil-Schaltung wird mit dem Betrieb eines Vorkonverters derart synchronisiert, daß ein Eingangsstrom direkt von der Vorkonverter-Schaltung zu der Schaltnetzteil-Schaltung während eines Teils jedes Zeitintervalls fließt, bei dem die Schaltnetzteil-Schaltung einen Eingangsstrom aufnimmt.
Somit enthält ein Netzteil gemäß einer hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnung folgende Merkmale: Gleichrichtermittel, mit den Gleichrichtermitteln verbundene Vorkonverter-Mittel, eine Schaltnetzteil-Schaltung, die mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung verbunden ist, und Mittel zum Synchronisieren des Betriebs der Mittel zur Leistungs-Vorkonvertierung mit dem Betrieb der Schaltnetzteil- Schaltung.
Ein Netzteil gemäß einer weiteren, hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnung enthält: Gleichrichtermittel, mit den Gleichrichtermitteln verbundene Mittel zur Leistungs-Vorkonvertierung, mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung verbundene Energie-Speichermittel, eine Schaltnetzteil-Schaltung, die mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung und den Energie-Speichermitteln verbunden ist, und Mittel zur Synchronisierung des Betriebs der Mittel zur Leistungs-Vorkonvertierung mit dem Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung.
Ein Netzteil gemäß einer weiteren, hier gelehrten erfindungsgemäßen Anordnung enthält: Gleichrichtermittel, mit den Gleichrichtermitteln verbundene Mittel zur Leistungs-Vorkonvertierung, Energie-Speichermittel, die mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung verbunden sind, eine Schaltnetzteil-Schaltung, die mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvterierung und den Energie-Speichermitteln verbunden sind, und Mittel zur Zuführung eines Stroms von den Mitteln zur Leistungs- Vorkonvertierung direkt zu der Schaltnetzteil-Schaltung während eines Teiles jedes Zeitintervalls, in dem die Schaltnetzteil-Schaltung einen Eingangsstrom aufnimmt.
Die Schaltnetzteil-Schaltung und die Mittel zur Leistungs-Vorkonvertierung können erste bzw. zweite Schaltmittel enthalten. Eine Steuerschaltung in den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung kann die Amplitude eines Rampensignals, das auf den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung getastet ist, mit einer unteren und einer oberen Referenzspannung vergleichen. Die Leitung der zweiten Schaltmittel in den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung kann immer freigegeben werden, wenn das Rampensignal zwischen der unteren und der oberen Referenzspannung liegt. Die zweiten Schaltmittel in den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung können während jedes Zeitintervalls leiten, in dem die ersten Schaltmittel in der Schaltnetzteil-Schaltung leiten, das nur beginnt, nachdem jedes Zeitintervall beginnt, und immer aufhört, bevor jedes Zeitintervall endet. In einem Teil des Zeitintervalls, nachdem die zweiten Schaltmittel aufgehört haben zu leiten, kann ein Strom direkt von den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung zu der Schaltnetzteil-Schaltung fließen.
Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild und teilweise als diskrete Schaltung, eines Schaltnetzteils mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung, die in einem eine erfindungsgemäße Anordnung enthaltenden Schaltnetzteil benutzt wird.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Phasenversatz, die in einem eine erfindungsgemäße Anordnung enthaltenden Schaltnetzteil benutzt wird.
Fig. 4 zeigt bestimmte Spannungen und Ströme bei einem Schaltnetzteil mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 5 ist ein Schaltbild einer derzeit bevorzugten Ausführungsform eines Schaltnetzteils mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 6 ist ein Diagramm der Hauptströme in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform eines eine erfindungsgemäße Anordnung enthaltenden Schaltnetzteils.
Fig. 7 ist ein Diagramm des Inhalts an Harmonischen des Hauptstroms einer derzeit bevorzugten Ausführungsform eines Schaltnetzteils mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 8 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform und teilweise als diskrete Schaltung, eines bekannten Schaltnetzteils.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein Netzteil 100, das eine optimalere Phasenbeziehung zwischen einem Ladestrom ilade und einem Eingangsstrom i&sub1; bewirkt, ist in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Spannungen und Ströme für das Netzteil 100 sind in Fig. 4 dargestellt.
Das Netzteil 100 enthält eine Schaltnetzteil-Schaltung 30, die über einen Vorkonverter 20 mit einem Vollweggleichrichter 10 verbunden ist, zur Anwendung in einem Fernsehgerät. Ein Steuer-IC 31 der Schaltnetzteil-Schaltung 30 liefert ein in Fig. 4a dargestelltes Steuersignal V&sub1;, das einen Leistungsschalter Q1 EIN- und AUS- schaltet. Die "EIN"-Zeit des Leistungsschalters Q1 ist durch die Last bestimmt, die an einen Ausgang der Schaltnetzteil-Schaltung 30 angeschlossen ist. Eine Schaltung 22 zum Phasenversatz verwendet das Steuersignal V&sub1; zur Synchronisierung des Schaltvorgangs eines Vorkonverter-Schalters Q2 des Vorkonverters 20 mit dem Leistungsschalter Q1 der Schaltnetzteil-Schaltung 30. Durch eine derartige Synchronisierung des Schaltvorgangs des Vorkonverter-Schalters Q2 mit dem Schaltvorgang des Leistungsschalters Q1 wird der Ladestrom ilade, der durch die Vorkonverter- Schaltung dem Speicherkondensator C1 zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Last moduliert, die an einen Ausgang der Schaltnetzteil-Schaltung 30 angeschlossen ist.
Das Steuersignal V&sub1; für den Leistungsschalter Q1 bestimmt die Dauer eines Rampensignals Vramp, das durch den Rampengenerator 25 erzeugt wird und in Fig. 4b dargestellt ist, und eine Spannung VC1 des Speicherkondensators C1 bestimmt die Steigung des Rampensignals Vramp. Das Rampensignal Vramp wird in einer Fenster- Komparatorschaltung 23 mit zwei Referenzspannungen verglichen, einer oberen Referenzspannung Vref2 und einer unteren Referenzspannung Vref1, die beide in Fig. 4b dargestellt sind. Wenn das Rampensignal Vramp zwischen der oberen und der unteren Referenzspannung Vref2 bzw. Vref1 liegt, geht das Steuersignal V&sub2; für den Vorkonverter-Schalter Q2 auf den hohen Wert "1 ", wie Fig. 4c zeigt, und der Vorkonverter-Schalter Q2 schaltet "EIN".
Die obere Referenzspannung Vref2 ist um den Flußspannungsabfall einer (nicht dargestellten) Diode niedriger als die Rampenspannung Vramp, um einen Phasneversatz zwischen dem Vorkonverter-Schalter C2 und dem Leistungs-Schalter Q1 zu erreichen. Das heißt, daß der Vorkonverter-Schalter Q2 "AUS"-schaltet, bevor der Leistungsschalter Q1 "AUS"-schaltet. Während der Leistungsschalter Q1 "EIN"- geschaltet ist, der Vorkonverter-Schalter Q2 jedoch noch "AUS"-geschaltet ist, ist der Teil des Ladestroms ilade, der über eine Spule L1 und eine Diode D1 des Vorkonverters 20 direkt in einen Transformator T1 fließt, ohne in einem Speicherkondensator C1 gespeichert zu werden, in den schraffierten Bereichen in den Fig. 4e und 4f dargestellt.
Die obere und die untere Referenzspannung Vref2 und Vref1 werden in Abhängigkeit von den Belastungszuständen moduliert, wie es in Fig. 4b dargestellt ist. Um den Teil des Ladestroms ilade zu maximieren, der direkt in den Transformator T1 fließt, ohne in dem Speicherkondensator C1 gespeichert zu werden, ist die obere Referenzspannung Vref2 proportional zu der Spitze der Rampenspannung Vramp moduliert, so daß die obere Referenzspannung Vref2 um den Flußspannungsabfall einer (nicht dargestellten) Diode niedriger ist als die Rampenspannung Vramp. Auf diese Weise wird die Steigung des Rampensignals Vramp durch die Spannung VC1 des Speicherkondensators derart moduliert, daß der Vorkonverter-Schalter Q2 früher "AUS"-schaltet als die Spannung VC1 des Speicherkondensators zunimmt, und länger "EIN" bleibt, als die Spannung VC1 des Speicherkondensators abnimmt. Somit wird, da die "EIN"-Zeit des Vorkonverter-Schalters Q2 sich entsprechend den Änderungen in den Belastungszuständen ändert, der rms- oder Effektivwert des Stromes iC1 des Speicherkondensators, der in Fig. 4g dargestellt ist, verringert, und der Power Factor und die Spannung VC1 des Speicherkondensators werden unabhängiger von der Last.
Die untere Referenzspannung Vref1 wird proportional zu einer gleichgerichteten Netzspannung Vrec derart moduliert, daß die Zeit, während der der Vorkonverter-Schalter Q2 "EIN" ist, verringert wird, wenn die gleichgerichtete Netzspannung Vac ansteigt. Das erfolgt durch Verzögerung der Zeit, bei der der Vorkonverter-Schalter Q2 "EIN"- schaltet, durch Ableitung der unteren Referenzspannung Vref1 aus der gleichgerichteten Netzspannung Vrec, und ermöglicht einen Kompromiß zwischen der Spannung VC1 des Speicherkondensators und einem gewünschten Power Factor.
Wenn die Spannung VC1 des Speicherkondensators aufgrund eines Fehlers in der Schaltung oder weil das Fernsehgerät in Bereitschaftsbetrieb, dem sogenannten "Standby"-Modus, arbeitet, über eine vorbestimmte Grenze ansteigt, zieht eine Überspannung-Schutzschaltung 24 die untere Referenzspannung Vref1 über die obere Referenzspannung Vref2 und schaltet dadurch den Vorkonverter 20 "AUS".
Eine detailliertere Ausführung eines synchronen Vorkonverters 20, kombiniert mit einer Schaltnetzteil-Schaltung 30, für die Anwendung in einem Fernsehgerät ist in Fig. 5 dargestellt. Die Schaltnetzteil-Schaltung 30 enthält einen Impulsbreitenmodulator U2, der in Fig. 5 als Siemens TDA4605-2 dargestellt ist. Der Modulator U2 ist mit dem Leistungsschalter Q1 und dem Transformator T1 verbunden, der eine Primärwicklung und mehrere Sekundärwicklungen enthält. Die Primärwicklung des Transformators T1 liegt in Reihe mit dem Leistungsschalter Q1, und jede der mehreren Sekundärwicklungen des Transformators T1 liegt in Reihe jeweils mit einer der Dioden D3, D9, D10, D11, D12 oder mit dem Widerstand R3.
Der Impulsbreitenmodulator U2 liefert über einen Widerstand R2 ein Steuersignal V&sub1; für den Leistungsschalter zu einer Steuerklemme des Leistungsschalters Q1. Wenn das Steuersignal V&sub1; für den Leistungsschalter auf den hohen Wert "1" geht, schaltet der Leistungsschalter Q1 "EIN", und der Eingangsstrom i&sub1; beginnt, über die Primärwicklung des Transformators T1 und über den Leistungsschalter Q1 zu einer Referenzspannung zu fließen. Wenn der Eingangsstrom i&sub1; über die Primärwicklung des Transformators T1 fließt, wird darin Energie gespeichert.
Wenn das Steuersignal V&sub1; für den Leistungsschalter auf den niedrigen Wert "0" geht, schaltet der Leistungsschalter Q1 "AUS", so daß der Fluß des Eingangsstroms 11 über die Primärwicklung des Transformators T1 unterbrochen wird. Das Magnetfeld, das sich in der Primärwicklung des Transformators T1 aufgebaut hat, während der Leistungsschalter Q1 "EIN" war, bricht nun zusammen, so daß sich die Polarität der Primärwicklung umkehrt. Die gesamte, in der Primärwicklung gespeicherte Energie wird nun zu den mehreren Sekundärwicklungen des Transformators T1 übertragen. Jede der Dioden D3, D9, D10, D11, D12 wird nun in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und die Sekundärwicklungen Liefern Energie über die Dioden D3, D9, D10, D11, D12 und über den Widerstand R3 zu ihrer jeweiligen Last.
Die Schaltnetzteil-Schaltung 30 ist mit dem Vorkonverter 20 über die Phasenversatzschaltung 22 verbunden, die einen Komparator U1a, Widerstände R12, R13, R14, eine Diode D5 und Kondensatoren C8, C9 enthält. Der Komparator U1a könnte einer der mehreren Komparatoren sein, die in einer integrierten Schaltung U1 zu finden sind, wie die National Semiconductor LM339, wie Fig. 5 zeigt. Unter Anwendung der Spannung VC1 des Speicherkondensators und der Steuerspannung V&sub1; des Leistungsschalters bestimmt die Phasenversatzschaltung 22 die Form des Rampensignals Vramp und somit den Phasenversatz zwischen dem Vorkonverter-Schalter Q2 und dem Leistungsschalter Q1.
Wenn das Steuersignal V&sub1; des Leistungsschalters der Schaltnetzteil-Schaltung 30 auf den hohen Wert "1" geht, geht der Ausgang des Komparators U1a auf den hohen Wert "1" und ermöglicht, daß die Spannung VC1 des Speicherkondensators den Kondensator C8 über den Widerstand R14 auflädt und dadurch den positiv geneigten Teil des Rampensignals Vramp erzeugt. Die Diode D5 begrenzt die Spannung über dem Kondensator C8 und somit die Spitzenspannung des Rampensignals Vramp auf +12 Volt. Wenn der Ausgang des Komparators U1a auf den niedrigen Wert "0" geht, wird der Kondensator C8 über den offenen Kollektorausgang des Komparators U1a entladen.
Die Phasenversatzschaltung 22 enthält außerdem eine Spitzen- Gleichrichterschaltung 26 mit einer Diode D6, einem Kondensator C9 und einem Widerstand R15. Die Spitzen-Gleichrichterschaltung 26 begrenzt das Rampensignal Vramp und erzeugt die obere Referenzspannung Vref2. Der Flußspannungsabfall der Diode D6 setzt den Wert der oberen Referenzspannung Vref2 auf 0,7 Volt unterhalb der Spitze des Rampensignals Vramp.
Die Fenster-Komparatorschaltung 23 enthält Komparatoren U1b, U1c, Widerstände R17, R18, R24, R25, R26 und den Gate-Entlade-Transistor Q3. Ein Spannnungsteiler mit den Widerständen R17, R18 teilt die gleichgerichtete Netzspannung Vrec zur Lieferung der unteren Referenzspannung Vref1 zu einem invertierenden Eingang des Komparators U1b. Die obere Referenzspannung Vref2 gelangt von der Spitzen- Gleichrichterschaltung 26 zu einem nicht-invertierenden Eingang des Komparators U1c. Das Rampensignal Vramp wird von der Phasenversatzschaltung 22 zu dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators U1b und dem invertierenden Eingang des Komparators U1c geliefert. Die Ausgänge der Komparatoren U1b, U1c sind miteinander verbunden.
Die Ausgangsspannung V4 des Fensterkomparators wird durch den Widerstand R25 "hoch" gezogen, wenn das Rampensignal Vramp zwischen der unteren Referenzspannung Vref1 und der oberen Referenzspannung Vref2 liegt. Der Kondensator C11 unterdrückt kleine Spitzen in der Ausgangsspannung V4 des Fensterkomparators. Wenn die Ausgangsspannung V4 des Fensterkomparators auf den hohen Wert "1" geht, ist der Gate-Entladetransistor Q3 "AUS", und die +12 Volt gelangen über den Widerstand R26 zu dem Gate-Anschluß des Vorkonverter-Schalters Q2, wodurch der Vorkonverter-Schalter Q2 "EIN"-geschaltet wird. Wenn das Rampensignal Vramp unterhalb der unteren Referenzspannung Vref1 oder oberhalb der oberen Referenzspannung Vref2 liegt, geht die Ausgangsspannung V4 des Fensterkomparators auf den niedrigen Wert "0" und ermöglicht, daß der Gate-Entladetransistor Q3 "EIN"- schaltet und dadurch den Gate-Anschluß des Vorkonverter-Schalters Q2 entlädt, der dann "AUS"-schaltet. Die Anwendung des Gate-Entladetransistors Q3 zum Öffnen des Vorkonverter-Schalters Q2 ermöglicht eine schnelle Abschaltzeit für den Vorkonverter-Schalter Q2.
Die Überspannungs-Schutzschaltung 24 enthält einen Komparator U1d und Widerstände R19, R20, R21, R22, R23. Ein Spannungsteiler aus den Widerständen R20, R21 liefert eine Überspannungs-Schwellwertspannung an den invertierenden Eingang des Komparators U1d. Die Spannung VC1 des Speicherkondensators wird durch einen durch Widerstände R22, R23 gebildeten Spannungsteiler geteilt, und die resultierende Spannung wird dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators U1d zugeführt. Wenn die Spannung VC1 des Speicherkondensators eine Überspannungsgrenze übersteigt, wie sie durch die an dem invertierenden Eingang des Komparators U1d stehende Überspannung-Schwellwertspannung bestimmt ist, geht der Ausgang des Komparators U1d auf den hohen Wert "1", und der Widerstand R19 zieht die untere Referenzspannung Vref1 über die Diode D8 hoch. Die Ausgangsspannung V4 des Fensterkomparators geht dann auf den niedrigen Wert "0" und ermöglicht dadurch, daß der Gate-Entladetransistor Q3 "EIN"-schaltet und den Gate- Anschluß des Vorkonverter-Schalters Q2 entlädt und dadurch den Vorkonverter- Schalter Q2 öffnet und den Vorkonverter 20 "AUS"-schaltet.

Claims

1. Netzteil (100) mit:

Gleichrichtermitteln (10),

einer Schaltnetzteil-Schaltung (30) mit ersten Schaltmitteln (Q1),

Mitteln (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung zwischen den Gleichrichtermitteln und der Schaltnetzteil-Schaltung,

Mitteln (21, 22) zum Synchronisieren des Betriebs der Mittel zur Leistungs- Vorkonvertierung mit dem Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung,

wobei die Mittel zur Vorkonvertierung zweite Schaltmittel (Q2) aufweisen und

die Synchronisiermittel (21, 22) den Betrieb der Mittel (20) zur Leistungs- Vorkonvertierung mit dem Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung (30) durch Bilden eines Phasenversatzes zwischen dem Betrieb der zweiten Schaltmittel (Q2) und dem Betrieb der ersten Schaltmittel (Q1) synchronisieren,

ferner mit Energie-Speichermitteln (C1), die mit Mitteln zur Vorkonvertierung und der Schaltnetzteilschaltung verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Synchronisiermittel (21, 22) Mittel zum Erzeugen einer Steuerspannung (Vramp) enthalten und die zweiten Schaltmittel (Q2) so gesteuert sind, daß sie nur bei Empfang der Steuerspannung (Vramp) leiten, die einen Wert zwischen einem ersten, unteren Schwellwert (Vref1) und einem zweiten, oberen Schwellwert (Vref2) hat.

2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung eine Korrektur des Power Factor des Netzteils (30) bewirken.

3. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung der Schaltnetzteilschaltung (30) einen Strom nur während eines Teils jedes Zeitintervalls zuführen, das nach dem Abschalten der zweiten Schaltmittel (Q2) und vor dem Abschalten der ersten Schaltmittel (Q1) auftritt.

4. Netzteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiermittel folgende Merkmale enthalten:

Mittel zum Erzeugen eines Rampensignals (Vramp),

Mittel zum Erzeugen der ersten Referenzspannung (Vref1),

Mittel zum Erzeugen der zweiten Referenzspannung (Vref2) mit einem Wert unterhalb der Spitzenamplitude des Rampensignals.

5. Netzteil nach Anspruch 4, wobei die Synchronisiermittel (21, 22) ferner folgende Merkmale enthalten:

Mittel (R18) zum Erzeugen einer unteren Referenzspannung (Vref1) und eine Komparatorschaltung (23) mit Eingängen, die mit der unteren (Vref1) und der oberen (Vref2) Referenzspannung verbunden sind.

6. Netzteil (100) nach Anspruch 5, wobei die Mittel (R18) zum Erzeugen der unteren Referenzspannung (Vref1) mit den Gleichrichtermitteln (10) verbunden sind.

7. Netzteil (100) nach Anspruch 6, wobei die Komparatorschaltung (23) die Leitung des Vorkonverter-Schalters (Q2) ermöglicht, während das Rampensignal zwischen der unteren (Vref) und der oberen (Vref2) Referenzspannung liegt.

8. Netzteil nach Anspruch 1, wobei die zweiten Schaltmittel (Q2) in den Mitteln (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung während jedes Zeitintervalls leiten, in dem die ersten Schaltmittel (Q1) in der Schaltnetzteil-Schaltung (30) leiten.

9. Netzteil nach Anspruch 1, wobei die zweiten Schaltmittel (Q2) in den Mitteln (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung für eine Zeitperiode leiten, die kürzer ist als das genannte Zeitintervall.

10. Netzteil nach Anspruch 1, wobei die zweiten Schaltmittel (Q2) in den Mitteln (20) zur Leistungs-Vorkonvertierung nur nach dem Beginn des Zeitintervalls zu leiten beginnen und immer vor den Enden des Zeitintervalls aufhören zu leiten.

11. Netzteil (100) nach Anspruch 4, enthaltend Energie-Speichermittel (C1), die mit den Mitteln zur Leistungs-Vorkonvertierung und der Schaltnetzteil-Schaltung (30) verbunden sind.

12. Netzteil nach Anspruch 11, wobei die Synchronisiermittel (21, 22) außerdem enthalten:

Mittel (R18) zum Erzeugen einer unteren Referenzspannung (Vref1) und eine Komparatorschaltung (23), deren Eingänge mit der unteren (Vref1) und der oberen (Vref2) Referenzspannung verbunden sind.

13. Netzteil nach Anspruch 12, wobei die Mittel (R18) zum Erzeugen der unteren Referenzspannung (Vref) mit den Gleichrichtermitteln (10) verbunden sind.

14. Netzteil (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung die Leitung eines Vorkonverter-Schalters (Q2) auslöst, während das Rampensignal (Vramp) zwischen der unteren (Vref) und der oberen (Vref2) Referenzspannung liegt.

15. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur des Power Factor von einer an den Ausgang der Schaltnetzteil-Schaltung (30) angeschlossenen Last unabhängig bleibt.

16. Netzteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Rampensignals durch ein Signal bestimmt ist, das aus der Schaltnetzteil- Schaltung (30) abgeleitet ist.

17. Netzteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Rampensignals durch die Spannung über den Energie-Speichermitteln (C1) bestimmt ist.