DE69826172T2 - Stromversorgungsgerät - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schalt-Stromversorgungsgerät entsprechend der Präambel zu den jeweiligen Ansprüchen 1, 7, 10 oder 11.
  • In der US 5,515,263 wird ein Stromversorgungsgerät beschrieben, welches besitzt: eine Stromversorgung, einen Transformator, ein Schaltelement zum Weiterleiten oder Schalten eines elektrischen Stromes, welcher dem Transformator zugeführt wird, und eine Steuerschaltung zum Steuern eines Betriebs der Schaltvorrichtung. Die Steuerschaltung ist auf einer Primärseite des Transformators gebildet und steuert einen Betrieb des Schaltelementes derart, dass der elektrische Strom an eine Primärspule des Transformators intermittierend angelegt wird. Diese Stromversorgung dient dazu, eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer Referenzspannung in einer isolierten Stromversorgungsquelle zu eliminieren, welche eine Rückkopplung von einer Ausgangsseite der Stromversorgungsquelle zu einer Steuerschaltung auf der Eingangsseite der Stromversorgungsquelle über einen Photokoppler zu Stande bringt.
  • In der JP 07031142 wird eine Schalt-Stromversorgungssteuerschaltung gezeigt, welche eine Schaltvorrichtung zum Wandeln eines Eingangs-DC- bzw. Gleichstroms auf der Primärseite in einen AC- bzw. Wechselstrom durch An/Aus-Schalten besitzt. Ein Transformator führt den AC-gewandelten Strom zu einer Sekundärwindung, und eine Steuerschaltung ist gebildet, um die Ausgangsspannung zurück zur Schaltvorrichtung zu führen.
  • Ein Fernsteuersystem wird in vielen Arten elektrischer Vorrichtungen aufgrund seiner Annehmlichkeit benutzt. In neuerer Zeit werden derartige Geräte so gestaltet, dass ein Hauptschalter zum An- und Ausschalten der Haupteinheit dieser Geräte weggelassen wird und damit die Geräte immer ihren Standby- Modus zum Empfangen eines Ein/Aus-Signals von dem ferngesteuerten Steuergerät beibehalten, während die Haupteinheit nicht benutzt wird. Ferner wird in einigen dieser Geräte der Hauptschalter weggelassen, aber ein kleiner Teil- bzw. Nebenschalter ist installiert, um den Funktionsmodus zwischen einem Standby-Modus und einem Betriebsmodus zu schalten. Geräte, welche ein Fernsteuerungssystem besitzen, sind immer in einem Standby-Modus, um ferngesteuerte Signal zu beobachten und zu erwarten; und die Geräte, welche einen Nebenschalter besitzen, sind auch immer in einem Standby-Modus, so dass es möglich ist, das Gerät jederzeit in einen Betriebsmodus zu bringen, auch wenn die Haupteinheit für das Gerät nicht arbeitet. Deshalb verbrauchen jene Geräte immer eine gewisse elektrische Leistung zum Beobachten bzw. Überwachen und Warten auf ein Signal, auch wenn die Haupteinheiten der Geräte nicht arbeiten.
  • Telekommunikationsgeräte, wie z. B. ein Telefongerät und ein Faxgerät, sollten sich immer in einem Standby-Zustand für Telekommunikationssignale befinden. Um deshalb die Standby-Funktion aufrechtzuerhalten, wird immer ein gewisser Betrag an elektrischer Leistung in diesen Geräten verbraucht. Außerdem wird bei einem elektrischen Gerät, welches einen AC-Adapter nutzt, nur die Sekundärseite eines Transformators des AC-Adapters ausgeschaltet, sogar wenn der Hauptschalter ausgeschaltet ist, jedoch die Primärseite bleibt jeweils angeschaltet. Deshalb wird, solange das Gerät an eine kommerzielle AC-Stromversorgung angeschlossen ist, immer eine gewisse Verlustleistung, der so genannte "Leerlaufverlust", in dem AC-Adapter verbraucht.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, welches eine Grundschaltkonstruktion einer elektrischen Stromversorgung für die Anwendung in einem typischen elektrischen Gerät zeigt, wobei dieses ein Fernsteuerungssystem, ein Display für den Zeitablauf und fer ner ein Audio-Gerät, ein Fernseh- und Video-Gerät besitzt. In 1 wird ein elektrischer Wechselstrom einer Haupteinheit 102 des elektrischen Gerätes über einen kommerziellen AC-Stromversorgungseingangsanschluss 101 geliefert. Die Haupteinheit 102 beinhaltet eine Hauptstromversorgung (nicht gezeigt) zum Liefern einer elektrischen Spannung und eines Stromes, um die Hauptfunktionen des Gerätes anzuschließen.
  • Auf der Stromversorgungsleitung, von der kommerziellen AC-Stromversorgung 101 zu der Haupteinheit 102, ist eine Schaltvorrichtung 103 gebildet, welche so betrieben wird, dass die Stromversorgungsleitung entsprechend einem Signal, welches von einer Steuereinheit 104 zum Nutzen in einer Fernsteuerungsfunktion kommt, geöffnet oder geschlossen wird.
  • In der Steuerschaltung 104 sind gebildet: eine Hilfsstromversorgung 105, eine Lichtempfangsschaltung 106, zum Empfangen eines Fernsteuersignals, eine CPU 107 zum Ausgeben von Steuersignalen unterschiedlicher Art zum Betreiben der Haupteinheit 102 und ein Zeitgeber 108 zum Anzeigen einer Zeit; diese Elemente, welche die Steuereinheit 104 ergeben, werden von einem elektrischen Strom angetrieben, welcher über das Hilfsstromversorgungsgerät 105 geliefert wird. In Antwort auf das Fernsteuersignal, welches von außen kommt, sendet die CPU 107 ein Signal an die Schaltvorrichtung 103, um den Schaltkreis zum Liefern elektrischer Leistung aus der kommerziellen AC-Stromversorgung 101 an die Haupteinheit 102 zu schließen, und die CPU 107 sendet auch Steuersignale an die Haupteinheit 102, um deren Funktionen zu steuern.
  • Der Zeitgeber 108, welcher notwendig ist, betrieben zu werden, auch wenn das Gerät im Standby-Modus ist, ist in der Schaltung 104 gebildet, um eine Flüssigkristallanzeige 109 zu treiben, um auf dieser die Zeit anzuzeigen. Da jedoch ein Rückausleuchtungssystem 110 für die Flüssigkristallanzeige 109 einen gro ßen Betrag an Leistung verbraucht, ist das System 110 so angeordnet, dass es nicht während des Standby-Modus beleuchtet wird, sondern nur beleuchtet wird, wenn die Haupteinheit 102 in einem Betriebsmodus ist, indem sie Leistung aus dem Hauptstromversorgungsgerät erhält, welches in der Haupteinheit 102 gebildet ist.
  • Die Steuerschaltung 104 weist auch ein Speicherelement 104 für elektrische Ladung auf, wie z. B. einen Kondensator, in welchem elektrische Ladungen gespeichert werden, um einen Standby-Zustand des Gerätes beizubehalten. Es sollte beachtet werden, dass, nachdem der Standby-Zustand aufgehoben ist, der Anfangsstrom zum Betreiben der Schaltvorrichtung 103 von dem Ladespeicherelement 111 geliefert wird. Der Strom, welcher in der Schaltvorrichtung 103 verbraucht wird, wird zu dieser Zeit aus dem Hauptstromversorgungsgerät aufgefüllt bzw. bezogen, welches in der Haupteinheit 102 mittels einer Diode 112 gebildet ist.
  • Auf diese Weise wird, sogar bei herkömmlichem elektrischen Gerät, einiger Aufwand betrieben, um am Leistungsverbrauch zu sparen. D. h., es wird eine zusätzliche Stromversorgung gebildet, getrennt von der Hauptstromversorgung der Haupteinheit, und das System, ebenso das Fernsteuersystem, welches immer mit einer gewissen elektrischen Leistung versorgt werden muss, auch wenn die Haupteinheit des Gerätes im Standby-Zustand ist, ist so gestaltet, dass es durch die Hilfsstromversorgung betrieben wird, um den Leistungsverbrauch in der Haupteinheit zu sparen, während das Gerät in einem Standby-Zustand ist.
  • Jedoch ist sie nicht ausreichend, um Energie zu sparen, sogar wenn eine derartige Hilfsstromversorgung gebildet ist. Der Grund dafür ist, dass das Gerät, welches immer betrieben werden sollte, auch wenn die Haupteinheit in einem Standby-Modus ist, immer in einem elektrisch leitenden Zustand sein muss und damit ein signifikanter Betrag an elektrischer Leistung in dem Gerät verbraucht wird.
  • Die folgenden vier elektrisch leitenden Zustände werden für das elektrische Gerät betrachtet, welches eine Fernsteuerfunktion oder eine Signal-Standby-Funktion besitzt, oder für das elektrische Gerät, welches so ausgelegt ist, dass eine elektrische Leistung über einen AC-Adapter geliefert wird.
    • (1) Vollständiger Aus-Zustand, welcher bedeutet, dass ein Stecker zum Anschließen des Gerätes an die kommerzielle AC-Stromversorgung herausgezogen ist:
    • (2) Der Stecker ist noch mit der kommerziellen AC-Stromversorgung verbunden, d. h. er ist in der Steckdose eingesteckt, aber der Hauptschalter des Gerätes ist ausgeschaltet:
    • (3) Das Gerät ist in einem Und-Standby-Zustand für ein Fernsteuersignal oder ein Telekommunikationssignal:
    • (4) Das Gerät ist in einem Betriebszustand, was bedeutet, dass die Haupteinheit arbeitet.
  • Im Zustand (1) gibt es kein Problem, da kein Strom durch das Gerät fließt: Im Zustand (2) hat das Gerät, welches eine Fernsteuerfunktion besitzt, oder das Gerät, welches immer in einem Standby-Zustand sein sollte, kein Problem, da nahezu kein Strom durch es fließt, aber im Gerät, welches einen AC-Adapter nutzt, wird der oben erwähnte Leerlaufverlust generiert; und im Zustand (3) ist der Strombetrag, welcher im Zustand für den Und-Standby des Fernsteuersignals oder das Telekommunikationssignal verbraucht wird, nicht kleiner als wir erwarten. Da die Stromversorgungsgeräte, welche in elektrischen Geräten genutzt werden, im Allgemeinen so konstruiert sind, dass nur die Hauptschaltungen, welche auf der Sekundärseite des Transforma tors gebildet sind, ausgeschaltet sind, während die Schaltungen auf der Primärseite des Transformators während des Standby-Zustands auf EIN sind, so wird immer etwas an elektrischem Strom an der primären Induktion des Transformators verbraucht, und so wird ein so genannter Kupferverlust, welcher die Joulesche Wärme der Spule ist, und ein so genannter Eisenverlust, welcher durch den Wirbelstrom in den Magnetkernen erzeugt wird, erzeugt. Speziell in dem Fall, ist das Stromversorgungsgerät als ein Schaltregulierer angeordnet, so dass ein Schaltverlust, welcher durch den Betrieb eines Schaltelements erzeugt wird, zusätzlich zu dem Kupferverlust und dem Eisenverlust erzeugt wird.
  • Bei dem herkömmlichen Stromversorgungsgerät oder dem AC-Adapter, der bei elektrischen Geräten verwendet wird, reicht es nicht aus, Anstrengungen zu unternehmen, einen derartigen elektrischen Leistungsverbrauch, während das Gerät im Standby-Zustand ist, zu reduzieren, sondern mehr Aufwand ist zu betreiben, um die Herstellungskosten für die Geräte herabzusetzen, indem die Schaltkonstruktion einfacher gemacht wird. Jedoch sollte heutzutage Sorge getragen werden, Energie aus der Sicht der Umwelt auf unserer Erde zu sparen, denn es gewinnt immer mehr an Bedeutung, den Verbrauch an elektrischer Leistung zu sparen, welcher verschwendet wird, wenn die Geräte in einem Standby-Zustand sind.
  • Ein elektrisches Stromversorgungsgerät, bei welchem das obige Problem zu lösen ist, wurde z. B. in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. HEI 8-130871 veröffentlicht. Das in dieser Publikation dargestellte Gerät ist als ein DC-DC-Wandler gestaltet, welcher einen Schaltregulierer benutzt; wenn die Haupteinheit des Gerätes in einem Standby-Modus ist, wird ein Schaltelement so gesteuert, dass es intermittierend in Übereinstimmung mit einem Und-Standby-Signal betrieben wird, um den elektrischen Stromverbrauch herabzusetzen, wenn die Haupteinheit in einem Standby-Modus ist. Wie oben dargestellt, besteht jedoch das Problem des elektrischen Leistungsbedarfs, wenn die Haupteinheit in einem Standby-Modus sich befindet, nicht nur für den DC-DC-Wandler, sondern auch für den AC-DC-Wandler, welcher eine kommerzielle AC-Versorgung nutzt. Wenn die in der obigen Publikation veröffentlichte Technik für den AC-DC-Wandler angewandt wird, welcher eine kommerzielle AC-Versorgung nutzt, können die folgenden Probleme ausgelöst werden.
  • Zuallererst ist ein allgemeiner Typ eines DC-DC-Wandlers im Allgemeinen so konstruiert, dass ihm eine Eingangsspannung von ungefähr 24 bis 48 V zugeführt wird und eine Ausgangsspannung von ungefähr 3 bis 15 V von dem Wandler genommen wird. In einem derartigen Wandler, da die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung klein ist, ist es möglich, einen Initialisierwiderstand zu benutzen, welcher einen kleinen Widerstand besitzt, um eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs des Schaltelements auszulösen. D. h., der Leistungsverlust, welcher durch das Existieren des Initiierwiderstandes verursacht wird, ist klein. Im Gegensatz dazu ist bei dem AC-DC-Wandler, welcher eine kommerzielle AC-Versorgung nutzt, die Eingangsspannung ungefähr 100 V in Japan, und nach dem Gleichrichten der Spannung wird sie 140 V. In diesem Fall, da nur ein kleiner Betrag der Spannung von ungefähr 10 V, welcher für das Treiben der Steuerschaltung zum Steuern des Schaltelementes benutzt wird, von einer derartig hohen Eingangsspannung genommen wird, ist ein Initiier-Widerstand notwendig, welcher einen großen Initiier-Widerstand besitzt, um die Steuerschaltung zu initiieren bzw. zu starten. Deshalb wird in dem AC-DC-Wandler ein signifikanter Betrag an Leistung durch den Initiier-Widerstand verbraucht, so dass ein ausreichender Effekt zum Herabsetzen des Leistungsverbrauches nicht nur durch das intermittierende Betreiben des Schaltelements erreicht werden kann.
  • Zweitens kommt die Schaltfrequenz in dem Gerät, welches in der oben erwähnten Veröffentlichung veröffentlicht wird, herunter bis zu ungefähr einigen kHz, wenn der Betrieb des Schaltelements intermittierend angeschlossen ist, so dass ein misstönendes Geräusch von dem Transformator erzeugt wird. Deshalb würde ein derartiges Gerät ein Problem darstellen, wenn es für die Geräte im privaten Bereich angewendet wird, wie z. B. ein Fernsehgerät, eine Videoausrüstung, etc..
  • Aus dem Gerät, welches in der oben erwähnten Veröffentlichung dargestellt wird, ist es offensichtlich, dass es einen herkömmlichen Schaltregler gibt, welcher einen RCC (Ruf-Drossel-Umsetzer) oder eine gewisse Art von DC-DC-Wandler nutzt, wobei der Schaltbetrieb des Schaltelements natürlich intermittierend wird, wenn dessen Last extrem klein wird, abhängig von der Gestaltung oder dem Justieren der Schaltung. In einem derartigen Konverter verringert sich die Schaltfrequenz bis auf einige kHz, wenn der Schaltbetrieb intermittierend wird, so dass ein misstönendes Geräusch auch von dem Transformator erzeugt wird. Außerdem gibt es ein weiteres Problem, nämlich dass die Welligkeit groß wird, wenn die Schaltfrequenz nach unten geht. Um diese Probleme bei dem herkömmlichen Schaltungsregler, welcher einen RCC nutzt, oder dem herkömmlichen DC-DC-Wandler zu verhindern, ist ein Entladungswiderstand gebildet, um zu verhindern, dass der Betrieb des Schaltelements intermittierend wird. Deshalb wird in einem derartigen Gerät viel mehr elektrischer Strom durch den Entladungswiderstand verbraucht, zusätzlich zu einem gewissen Betrag an elektrischer Leistung, welcher verbraucht wird, wenn die Haupteinheit in einem Standby-Zustand ist.
  • Außerdem wird ein anderer Typ von DC-DC-Wandler vorgeschlagen, welcher so gestaltet ist, dass der Betrieb des Schaltelements intermittierend angeschlossen ist, entsprechend einem Lastbe trag. Allgemein gesprochen ist es jedoch verhältnismäßig einfach, den intermittierenden Betrieb des Schaltelements in dem DC-DC-Wandler zu steuern, da dabei kein Problem ausgelöst wird, was die Isolation eines Transformators betrifft. Im Gegensatz dazu ist eine strikte Isolation zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eines Transformators bei AC-DC-Wandlern erforderlich, und deshalb ist es nicht leicht, den Betrieb des Schaltelements 3 in AC-DC-Wandlern frei zu steuern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Stromversorgungsgerät zu liefern, mit welchem der elektrische Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann, während das elektrische Gerät, welches eine Fernsteuerfunktion besitzt, oder das elektrische Gerät, welches angeordnet ist, um immer auf ein Telekommunikationssignal, etc. zu warten, in einem Standby-Modus ist und damit der Verlust an Energie auf einen Grenzwert begrenzt ist. Die obige Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der jeweiligen Ansprüche 1, 7, 10 bzw. 11 gelöst.
  • Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf einen so genannten Schaltleistungsregler zur Anwendung in einem AC-DC-Wandler, wobei die Steuerschaltung zum Steuern des Schaltbetriebs des Schaltelements auf intermittierende Weise auf der Primärseite des Transformators geliefert wird. Die Schaltung steuert den Betrieb des Schaltelements derart, dass es intermittierend ist, wenn ein Ereignis dies erfordert. Deshalb kann ein signifikanter Betrag an elektrischem Leistungsverbrauch in dem Transformator gespart werden, und ein Schaltverlust des Schaltelements kann herabgesetzt werden.
  • Ferner weist das Gerät entsprechend der Erfindung auf: einen Kondensator zwischen der Steuerschaltung und einer AC-Versorgung, so dass die Steuerschaltung durch einen elektrischen Strom getrieben wird, welcher durch eine Reaktanzkomponente des Kondensators fließt. D. h., in dem Gerät ist ein Kondensator anstatt eines Initialisierwiderstandes zum Initialisieren der Steuerschaltung gebildet, um einen Energieverlust zu reduzieren, welcher erzeugt werden würde, wenn der Initialisierwiderstand gebildet ist.
  • Auf diese Weise wird entsprechend der Erfindung keinerlei Widerstand zum Initialisieren der Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs des Schaltelements gebildet; deshalb kann ein großer Betrag an Energieverlust sogar in dem Gerät reduziert werden, wie z. B. einem AC-DC-Wandler, bei welchem die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung, welche herauszunehmen ist, groß ist.
  • Außerdem ist es vorzuziehen, dass der Schaltbetrieb intermittierend angeschlossen ist, in Antwort auf ein Signal, welches von außen gegeben wird, oder auf einen Laststrom des Stromversorgungsgerätes oder auf einen Betriebszyklus der Schaltvorrichtung, oder auf eine Oszillierfrequenz eines Oszillators zum Treiben der Schaltvorrichtung.
  • In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Laststrom, den Betriebszyklus oder die Oszillierfrequenz durch Nutzen eines Komparators oder einer Kombination eines Komparators und eines Zeitverzögerungselementes zu detektieren, wobei ein Komparator eine Hysterese-Charakteristik besitzt.
  • Wie oben dargestellt, wird durch den intermittierenden Betrieb des Schaltelements die Schaltfrequenz niedrig, und dann wird das Problem ausgelöst, dass das misstönende Geräusch erzeugt wird oder die Welligkeit groß wird. Jedoch ist es entsprechend der Erfindung möglich, die Schaltfrequenz herunter auf eine nicht hörbare niedrige Frequenz (einige Hundert Hz oder weniger) durch eine derartige Anordnung zu reduzieren, dass der Laststrom etc. durch einen Komparator detektiert wird, welcher eine Hysterese-Charakteristik besitzt, oder durch eine Kombination eines Komparators und eines Zeitverzögerungselements. Deshalb kann das Gerät entsprechend der vorliegenden Erfindung für Geräte im persönlichen oder individuellen Bereich angewendet werden, ohne irgendein Problem zu erzeugen.
  • Bezüglich des Problems, dass die Welligkeit groß wird, kann dies leicht durch einen großen Kondensator gelöst werden, welcher auf der Sekundärseite des Transformators gebildet ist, oder durch Vorsehen eines Reglers oder eines Welligkeitsfilters nach dem Kondensator.
  • Ein elektrisches Stromversorgungsgerät entsprechend einer zweiten Ausführungsform bezieht sich auf einen allgemeinen Typ eines elektrischen Stromversorgungsgerätes, welches aufweist: eine AC-Stromversorgung, einen Transformator, eine Schaltvorrichtung zum Schalten einer elektrischen Stromversorgungsleitung zum Versorgen des Transformators mit einem elektrischen Strom, eine Steuerschaltung zum Steuern eines Betriebs der Schaltvorrichtung, wobei die Steuerschaltung auf einer Primärseite des Transformators gebildet ist und die Steuerschaltung den Betrieb der Schaltvorrichtung so steuert, dass der elektrische Strom in eine Primärspule des Transformators intermittierend geliefert wird, so dass der Leistungsverbrauch stark reduziert werden kann, während das Gerät in einem Standby-Zustand ist.
  • Es wird vorgezogen, einen Kondensator zwischen der Steuerschaltung der Schaltvorrichtung und der AC-Versorgung vorzusehen, so dass die Steuerschaltung durch Benutzen eines elektrischen Stromes, welcher durch eine Reaktanzkomponente des Kon densators fließt, initialisiert wird, um damit nicht einen signifikanten Energieverlust zu erzeugen, welcher in dem konventionellen Gerät erzeugt wird, wann immer ein Initialisier-Widerstand benutzt wird.
  • In der zweiten Ausführungsform wird auch vorgezogen, dass das Verändern des Betriebs der Schaltvorrichtung von einer kontinuierlichen Weise zu einer intermittierenden Weise in Antwort auf ein Signal durchgeführt wird, welches von außen oder durch einen Laststrom des Stromversorgungsgerätes gegeben wird. Ferner ist es vorzuziehen, dass der Laststrom durch Benutzen eines Komparators detektiert wird, welcher eine Hysterese-Charakteristik besitzt, oder durch eine Kombination eines Komparators und eines Zeitverzögerungselementes.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Term des Zeitverzögerungselementes in der ersten und zweiten Erfindung eine Zeitkonstantschaltung oder eine stabile Multivibratorschaltung, etc. beinhaltet.
  • Ein elektrisches Stromversorgungsgerät entsprechend einer dritten Ausführungsform ist auf ein Stromversorgungsgerät gerichtet, bei welchem eine elektrische Spannung für Wechselstrom, welche von einer kommerziellen AC-Versorgung geliefert wird, in eine elektrische Spannung für Gleichstrom transformiert wird, wobei eine Eingangsspannung, welche an eine Primärspule des Transformators zu liefern ist, in einem geteilten Zustand geliefert wird, um den Leistungsverbrauch im Transformator zu reduzieren. Hier bedeutet die geteilte Spannung nicht nur eine Spannung, welche von einem geteilten Zustand erhalten wird, so dass ein Teil der direkt angeschlossenen Kondensatoren an eine Primärspule des Transformators parallel angeschlossen ist, sondern eine Spannung, welche von einem anderen geteilten Zustand so erhalten wird, dass wenigstens ein Kon densator an die Primärspule des Transformators in Reihe angeschlossen ist.
  • In dem Stromversorgungsgerät entsprechend der ersten bis dritten Erfindung wird die Detektiervorrichtung zum Detektieren eines Signals von außen oder die Detektiervorrichtung zum Detektieren des Laststromes des Gerätes auf der Sekundärseite des Transformators geliefert, und das von der Detektiervorrichtung detektierte Signal wird zur Primärseite übertragen, indem ein Photokoppler genutzt wird, um die Primärseite und die Sekundärseite des Transformators zu isolieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschaltbild, welches eine Konstruktion des herkömmlichen Stromversorgungsgerätes zeigt;
  • 2 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der ersten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 4 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der dritten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
  • 5 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der vierten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der fünften Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der sechsten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 8 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der siebten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
  • 9 ist ein Graph, welcher eine Charakteristik eines Resonanzstroms zeigt, welcher durch das Gerät der siebten Ausführungsform fließt;
  • 10 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der achten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert; und
  • 11 ist ein Schaltbild, welches eine Modifikation des Gerätes der achten Ausführungsform wiedergibt.
  • Detaillierte Erklärung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die bevorzugten Ausführungsformen entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Es sollte beachtet werden, das die gleichen Referenzzahlen für die gleichen Elemente in jeder Ausführungsform benutzt werden und deshalb die Erklärung für die anderen Ausführungsformen nach der zweiten Ausführungsform weggelassen werden.
  • 2 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion eines Stromversorgungsgerätes entsprechend der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Gerät dieser Ausführungsform ist als Schaltregler gestaltet, und es wird als ein Hilfsstromversorgungsgerät eines elektrischen Gerätes angewendet, welches ein Fernsteuersystem besitzt, welches immer etwas elektrische Leistung verbraucht, sogar wenn die Haupteinheit des Gerätes in einem Standby-Modus ist. Wie in 2 gezeigt wird, ist das Gerät derart konstruiert, dass nur, wenn ein Schalter 203, welcher zwischen der Haupteinheit 202 und einer kommerziellen AC-Stromversorgung 201 gebildet ist, in Antwort auf ein Signal von einem Fernsteuersignal geschaltet wird, welches von der Schaltung 210 empfangen wird, welche ein Fernsteuersignal 204 von außen empfängt, ein elektrischer Strom direkt der Haupteinheit 202 von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 geliefert wird. Die Haupteinheit 202 weist eine Hauptstromversorgung (nicht gezeigt) auf, um eine Spannung und einen Strom zum Anschließen der Funktionen der Haupteinheit 202 zu liefern.
  • Das Hilfsstromversorgungsgerät in der ersten Ausführungsform weist auf: ein Gleichrichterelement 205 zum Gleichrichten eines Wechselstroms, welcher von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 geliefert wird, einen Kondensator 206 zum Speichern des so gleichgerichteten Stromes, einen Transformator 207, eine Gleichrichter- und Glättungsschaltung 208 zum Gleichrichten und Glätten eines Ausgangs des Transformators 207, eine Laststrom-Detektierschaltung 209 zum Detektieren eines Laststromes des Hilfsstromversorgungsgerätes selbst, eine Empfangsschaltung 210 für ein Fernsteuersignal zum Empfangen eines Fernsteuersignals, welches von außen kommt, ein Schaltelement 211 zum Intermittieren der Stromversorgung für den Transformator 207, eine Oszillatorschaltung 212 zum Betreiben des Schaltelements 211, eine Steuerstromversorgung 213 zum Steuern der Oszillatorschaltung 212 und einen Photokoppler 214 zum Ausführen einer Gate-Operation für die Oszillatorschaltung 212 in Antwort auf einen Ausgang der Laststrom-Detektiervorrichtung 209.
  • Der elektrische Strom, welcher von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 geliefert wird, wird in dem Kondensator 206 gespeichert, nachdem er durch die Diode 205 gleichgerichtet wurde, und wird dann einer Primärspule des Transformators 207 über das Schaltelement 211 geliefert, während der elektrische Strom von der AC-Stromversorgung 201 an die Steuerstromversorgung 213 geliefert wird, um die Oszillatorschaltung 212 zu steuern. In diesem Gerät ist ein Kondensator 215 zwischen der Steuerstromversorgung 213 und der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 anstelle eines Initialisier-Widerstandes gebildet, welcher im Allgemeinen angeordnet ist, um die Steuerstromversorgung 213 zu initialisieren. Dann wird die Oszillatorschaltung 212 getrieben, indem ein elektrischer Strom benutzt wird, welcher durch eine Reaktanzkomponente des Kondensators 215 fließt. Entsprechend einer derartigen Anordnung ist es möglich, einen Energieverlust zu reduzieren, welcher durch Wärme in dem Initialisierwiderstand verursacht werden würde, wenn der Widerstand in dem Schaltstromversorgungsgerät gebildet würde. Ein Kondensator, welcher eine Kapazität von ungefähr 0,01 μF besitzt, kann vorzugsweise als Kondensator 215 gebildet werden. Entsprechend der Konstruktion wird ein kleiner Strombetrag, welcher durch die kapazitive Reaktanz läuft, in einem Kondensator 213b über eine Diode 213a gespeichert, um eine Steuerstromversorgungsfunktion zu realisieren, um die Oszillatorschaltung 212 zu treiben. In dieser Ausführungsform ist eine Zener-Diode 213c parallel zum Kondensator 213b so gebildet, dass hier keine Überspannung erzeugt wird. Der Oszillator 212a, welcher einen Schmitt-Trigger-Inverter benutzt, wird durch eine elektrische Stromversorgung betrieben, welche von der AC-Stromversorgung 213 geliefert wird, um ein MOSFET 211 zu treiben, welches als Schaltelement des Schaltreglers gebildet ist.
  • Auf der anderen Seite wird der elektrische Strom von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 durch die Diode 205 gleichgerichtet und durch den Kondensator 206 geglättet; dann wird er durch das MOSFET 211 geschaltet, um einen Pulsstrom zu generieren; der so generierte Pulsstrom wird zum Transformator 207 gesandt, um zur Sekundärseite desselben geliefert zu werden. Der elektrische Strom, welcher der Sekundärseite geliefert wird, wird in einer elektrischen Ladespeichervorrichtung gespeichert, wie z. B. einem Kondensator 208b. Im Kondensator 208b wird Energie gespeichert, welche zum Treiben einer Relais-Treiberschaltung 216 notwendig ist, um den Schalter 203 zu treiben. Durch Schalten des Schalters 203 auf EIN beginnt, dass der Strom kontinuierlich an die Haupteinheit 202 geliefert wird.
  • Vom Kondensator 208b weg ist eine Laststrom-Detektierschaltung 209 gebildet, um einen Laststrom des Hilfsstromversorgungsgerätes zu detektieren. In dieser Ausführungsform weist die Laststrom-Detektierschaltung 209 eine Schmitt-Triggerschaltung 209a auf, und ein Ausgang derselben ist zum Photokoppler 214 gegeben. Wenn eine Eingangsspannung des Plus-Anschlusses der Schmitt-Triggerschaltung 209a höher als eine gegebene Schwellwertspannung wird, wird der Photokoppler 214 erleuchtet, und dann wird das Pulssignal, welches von dem Oszillator 212a zum MOSFET 211 zu liefern ist, gestoppt. Wenn der Schaltbetrieb des MOSFET 211 gestoppt ist, wird kein elektrischer Strom dem Transformator 207 zugeführt. Dann wird die Eingangsspannung der Schmitt-Triggerschaltung 209a niedriger als die Schwellwertspannung, und damit erlischt der Photokoppler 214, so dass die Oszillatorschaltung beginnt, wieder Pulssignale an das MOSFET 211 zu liefern. Da damit ein Rückkopplungskreis gebildet wird, wird die Ausgangsspannung des Hilfsstromversorgungsgerätes immer gemanagt bzw. gesteuert, so dass sie nicht einen vorher festgelegten Bereich überschreitet. Deshalb wird die Stromversorgung des Transformators 207 intermittierend angeschlossen, entsprechend dem Managen bzw. Steuern der Ausgangsspannung des Gerätes, so dass der elektrische Stromverbrauch dort signifikant reduziert werden kann.
  • In dieser Ausführungsform wird die Ausgangsspannung des Hilfsstromgerätes durch einen Komparator gesteuert, welcher eine Hysterese-Charakteristik besitzt, es kann jedoch hierfür auch eine Kombination eines Komparators und eines stabilen Multivibrators oder eine Kombination eines Komparators und einer Zeitkonstantschaltung benutzt werden. Mit derartigen Kombinationen kommt man dazu, nicht durch ein misstönendes Geräusch beeinflusst zu werden, welches in dem Transformator in der Nähe der Schwellwertspannung erzeugt wird. Ferner wird in dieser Ausführungsform der Spulentyp eines Transformators benutzt, aber die vorliegende Erfindung kann auch für einen Transformator vom piezoelektrischen Typ angewendet werden. Für einen allgemeinen Typ des Schaltreglers liegt die Schaltfrequenz des Schaltelements 211 oberhalb 10 kHz, jedoch wird entsprechend der Erfindung die intermittierende elektrische Stromversorgung dem Transformator mit einem langsamen Intervall, d. h. mit einigen Hundert Hz oder weniger geliefert.
  • In der ersten Ausführungsform wird die Erfindung an einem Hilfsstromversorgungsgerät angewendet, um ein Fernsteuersystem zu treiben, jedoch ist es möglich, die Erfindung für ein Stromversorgungsgerät anzuwenden, welches im Allgemeinen zum Zuführen von Leistung für das Fernsteuersystem und die Haupteinheit des Gerätes benutzt wird. In diesem Fall, wenn die Haupteinheit 202 des Gerätes sich in einem Treibermodus befindet, ist die Last des Stromversorgungsgerätes immer hoch, so dass der Schaltbetrieb des Schaltelements 211 kontinuierlich während des Treibermodus durchgeführt werden sollte. Während sich die Haupteinheit 202 in einem Standby-Modus in Antwort auf das Fernsteuersignal befindet, welches von dem Fernsteuer gerät 210 empfangen wird, wird das Schaltelement intermittierend betrieben.
  • 3 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der zweiten Ausführungsform des Stromversorgungsgerätes entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt. In der zweiten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung nicht an einen Schaltregler, sondern an einen allgemeinen Typ eines Stromversorgungsgerätes angelegt, welches an eine kommerzielle AC-Stromversorgung angeschlossen benutzt wird. In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform, welche in 2 gezeigt wird, ist das Gerät so wie ein Hilfsstromversorgungsgerät zum Treiben eines Fernsteuersystems ausgelegt.
  • In der zweiten Ausführungsform ist eine Schaltvorrichtung (ein Photokoppler) 302 auf einer elektrischen Stromversorgungsleitung von einer kommerziellen AC-Stromversorgung 201 zur Primärspule des Transformators 207 gebildet; die Schaltvorrichtung 302 ist so angeordnet, dass sie intermittierend in Antwort auf einen Laststrom des Hilfsstromsteuergerätes betrieben werden kann, so dass der Betrag der Stromzuführung zur Primärspule des Transformators 207 reduziert werden kann.
  • Der elektrische Strom, welcher von der kommerziellen Wechsel-AC-Stromversorgung 201 geliefert wird, wird zum Transformator 207 gesandt, während er zu einer Steuerschaltung 301 zum Steuern des Schaltbetriebs des Photokoppler 302 geliefert wird. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform ist ein Kondensator 215 zwischen der Steuerschaltung 301 und der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 gebildet, so dass die Steuerschaltung 301 durch einen elektrischen Strom betrieben wird, welcher durch eine Reaktanzkomponente des Kondensators 215 fließt. Deshalb wird kein Energieverlust verursacht, da kein Initialisierwiderstand gebildet ist.
  • Der elektrische Strom, welcher der Steuerschaltung 301 über den Kondensator 215 geliefert wird, wird durch eine Vollwellen-Gleichrichterdiode 301a gleichgerichtet und dann in dem Kondensator 301b gespeichert. Eine Zener-Diode 301c ist parallel zum Kondensator 301b zum Zwecke des Vermeidens einer Überspannung gebildet. Vom Kondensator 301b weg ist ein Pulsgenerator 301d gebildet, welcher einen Schmitt-Trigger-Inverter nutzt, dessen Ausgang dem Photokoppler 302 geliefert wird. Der Photokoppler 302 ist aus einer LED 302a und einem bipolaren Thyristor 302b aufgebaut; die LED 302a ist auf der Steuerschaltung-301-Seite gebildet, und der bipolare Thyristor 302b ist auf der Stromversorgungsleitung zum Transformator 207 gebildet. Der Photokoppler 302 wird mit Licht eingeschaltet in Antwort auf einen Ausgang des Pulsgenerators 301d, um den bipolaren Thyristor 302b zu schalten. Die LED 302a ist in einer derartigen Weise aufgestellt, dass die Einschaltzeit des Lichtes (ungefähr 0,04 Sekunden) bei weitem kürzer ist als die Ausschaltzeit (ungefähr 1 Sekunde), so dass die Licht-ein-Periode des bipolaren Thyristors 302b kurz wird. Der Grund für diese Einstellung ist der, dass es nicht notwendig ist, einen elektrischen Strom der Hilfsstromversorgung kontinuierlich zuzuführen, da nur eine kleine Leistung verbraucht wird, wenn das elektrische Hauptgerät in einem Standby-Modus ist. Bei einer derartigen Anordnung, bei welcher die angeschlossene Zeit des Thyristors bei weitem kürzer als die nicht angeschlossene Zeit desselben ist, um den Strom zum Transformator durch intermittierenden Magnetisierstrom zuzuführen, kann der Leistungsverbrauch im Transformator in einem großen Bereich reduziert werden. Wenn der Photokoppler 302 leitend gemacht wird, wird der elektrische Strom kontinuierlich der Sekundärseite des Transformators 207 zugeführt und dann in dem Kondensator 208b über eine Gleichrichterschaltung 208a gespeichert. Die gespeicherte Leistung wird verbraucht, wenn ein Relais-Treiber 216 getrieben wird, wenn es der Umstand erfordert.
  • Zwischen einer Ausgangsleitung der Sekundärseite des Transformators 207 und der Steuerschaltung 301 ist ein zweiter Photokoppler 303 gebildet. Eine LED 303a des Photokopplers 303 wird eingeschaltet, wenn der Relais-Treiber 216 betrieben wird, und damit wird der Laststrom auf der Sekundärseite des Transformators groß. In Antwort auf den leitenden Zustand der LED 303a wird ein Transistor 303b des Photokopplers 303 angeschlossen, so dass die LED 302a des ersten Photokopplers 302 eingeschaltet bleibt und damit der bipolare Thyristor 302b kurzgeschlossen wird, um dem Transformator 207 den Strom kontinuierlich zu liefern. Ein Nulldurchgangsschalter 302c ist an dem bipolaren Thyristor 302b angebracht, um das Spitzenrauschen zu reduzieren.
  • Wie bei dem allgemeinen Stromversorgungsgerät, welches in 1 gezeigt wird, bemerkt wurde, wenn die Hilfsstromversorgung an die Haupteinheit 202 des elektrischen Gerätes über die Diode 217 (gezeigt durch eine gestrichelte Linie in 3) angeschlossen ist, und wenn der Schalter 203 für den Ausgang des Relais-Treibers 216 empfindlich gemacht wurde und der elektrische Strom beginnt, von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 an die Haupteinheit 202 direkt geliefert zu werden, wird der elektrische Strom für das Treiben des Relais-Treibers 216 von der Haupteinheit 202 zum Kondensator 208b über die Diode 217 geliefert. In diesem Fall ist deshalb der Photokoppler 303 nicht notwendig, und damit wird der elektrische Strom dem Transformator 207 immer intermittierend zugeführt.
  • Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht nur für die Hilfsstromversorgung zum Treiben des Fernsteuersystems angewendet werden kann etc., sondern auch für die Stromversorgung, welche im Allgemeinen benutzt wird, um sowohl das Fernsteuersystem als auch die Haupteinheit des Gerätes zu treiben.
  • 4 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der dritten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert. In der dritten Ausführungsform wird die Erfindung für ein Stromversorgungsgerät angewendet, welches einen kommerziellen Transformator mit kleiner Abmessung benutzt. Das Stromversorgungsgerät in dieser Ausführungsform wird auch zum Treiben eines Fernsteuergerätes benutzt. In der dritten Ausführungsform wird eine Eingangsspannung des Transformators 207 geteilt, um so den Leistungsverbrauch zu reduzieren. Da die Transformationswirkung umso schlechter ist, je kleiner der Transformator ist, falls ein elektrischer Strom immer an die Primärspule des Transformators geliefert wird, muss ein hoher Betrag an Leistung verloren gehen. In der dritten Ausführungsform sind Kondensatoren 401 und 402, welche in Reihe geschaltet sind, zwischen der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 und der Primärspule des Transformators 207 gebildet, um die Eingangsspannung des Transformators 207 zu teilen, um den Energieverlust dort zu reduzieren. In dieser Ausführungsform wird nur einer der in Reihe angeschlossenen Kondensatoren an die Primärspule des Transformators parallel angeschlossen, um einen Spannungsteilungszustand zu erhalten. Jedoch kann ein derartiger Spannungsteilungszustand auch durch eine derartige Anordnung erhalten werden, dass nur ein Kondensator an die Primärspule des Transformators 207 in Reihe angeschlossen wird.
  • Ein Photokoppler 404 ist zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators 207 gebildet, so dass man in der Lage ist, den Spannungsteilungszustand zu entfernen, indem der Photokoppler 404 benutzt wird. D. h., es ist eine LED 404a zwischen einer Ausgangsleitung der Sekundärspule des Transformators 207 und einem Ausgangsanschluss der Empfangsschaltung 210 für das Fernsteuersignal gebildet, während ein bipolarer Thyristor 404 an den Kondensator 401 parallel angeschlossen ist, um einen Photokoppler 404 zu bilden; wenn der Ausgang der Empfangsschaltung 210 für das Fernsteuersignal in AUS-Stellung ist, mit anderen Worten, das Gerät in einem Standby-Zustand ist, wird die LED 404a nicht eingeschaltet, und dann wird die Eingangsspannung des Transformators 207 geteilt, um den Leistungsverbrauch dort zu reduzieren, während, wenn der Ausgang der Empfangsschaltung 210 für das Fernsteuersignal in die EIN-Stellung in Antwort auf ein Signal geht, welches von außen gegeben wird, mit anderen Worten, das Gerät in einem Treibermodus ist, wird die LED 404a eingeschaltet, um den bipolaren Thyristor 404b kurzzuschließen und den geteilten Spannungszustand des Transformators 207 aufzuheben. Wenn einmal der Spannungsteilungszustand aufgehoben ist, wird der Sekundärspule umso mehr elektrischer Strom zugeführt, und die dort erzeugte Energie wird verbraucht, um die Empfangsschaltung 210 für das Fernsteuersignal und den Relais-Treiber 216 zu betreiben.
  • Entsprechend einer derartigen Anordnung, dass eine induktive Impedanz, d. h. ein Transformator, getrieben wird, nachdem die Eingangsspannung durch einen Kondensator geteilt ist, wird eine Art Impedanz-Anpassschaltung realisiert. Im Falle, dass das Stromversorgungsgerät entsprechend der dritten Ausführungsform als eine Hilfsstromversorgung in dem Gerät angewendet wird, welche notwendig ist, betrieben zu werden, auch wenn das Gerät in einem Standby-Modus ist, kann deshalb der gleiche Transformator für die anderen kommerziellen AC-Stromversorgungen benutzt werden, welche eine unterschiedliche Spannungsversorgung haben, indem nur eine Schaltungskonstante verändert wird. In dem Hilfsstromversorgungsgerät, welches exklusiv für das Gerät genutzt wird, welches immer auf Signale warten sollte, ist es möglich, eine ausreichende Spannung von der Sekundärseite des Transformators zu nehmen, um die Fernsteuerungsschaltung zu treiben etc., sogar wenn die Eingangsspannung geteilt ist, da die Last für das Hilfsstromversorgungsgerät nicht so groß ist.
  • 5 ist ein Schaltbild, welches ein Stromversorgungsgerät entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In der vierten Ausführungsform wird die Erfindung für ein Stromversorgungsgerät angewendet, welches einen AC-Adapter nutzt, bei welchem die Information zum Schalten des Betriebsmodus des Gerätes zwischen einem Standby-Modus und einem Betriebsmodus nicht von außen, sondern von einem Laststrom des Stromversorgungsgerätes erhalten wird.
  • Ebenso wie bei der dritten Ausführungsform wird die Spannung von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 durch die Kondensatoren 401 und 402 geteilt, und der Transformator 207 wird durch die geteilte Spannung getrieben. Auf der anderen Seite des Transformators 207 ist eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung 208a und ein Kondensator 208b zum Speichern des elektrischen Stromes gebildet; und ein Gleichstromausgangsanschluss 501 ist mit der Haupteinheit des elektrischen Gerätes (nicht gezeigt) verbunden. In der vierten Ausführungsform wird ein Komparator 502 benutzt, um einen Laststrom zu detektieren. Ebenso wie bei der dritten Ausführungsform ist ferner der bipolare Thyristor 404 an einen der parallelen Kondensatoren angeschlossen, um die Eingangsspannung zu teilen, während eine LED 404a an einer Ausgangsleitung des Komparators 502 gebildet ist, um einen Photokoppler 404 zu bilden; der Photokoppler 404 wird entsprechend dem Ausgang des Komparators 502 getrieben, um den geteilten Zustand der Eingangsspannung des Transformators 207 zu verändern. D. h., wenn das elektrische Gerät nicht getrieben wird (in einem Standby-Modus), wird der Stromversorgung nahezu kein elektrischer Strom geliefert. Dadurch geht die komparative Eingangsspannung am Minus-Anschluss des Komparators 502 nach unten, und dann wird die LED 404a des Photokoppler 404 nicht erleuchtet, und die Eingangsspannung des Transformators geht in einen geteilten Zustand. Auf der anderen Seite, wenn das Gerät getrieben wird (in einem Treibermodus), wird ein notwendiger Strom zum Treiben des Gerätes über den Ausgangsanschluss 501 geliefert und die komparative Eingangsspannung des Komparators 502 wird für das Erleuchten der LED 404a reserviert, und dann wird der Thyristor 404b kurzgeschlossen, um den Teilungszustand der Eingangsspannung des Transformators 207 aufzuheben.
  • In der vierten Ausführungsform wird der Laststrom durch den Komparator 502 detektiert. Wenn jedoch der Strom, welcher durch die Sekundärseite des Transformators fließt, hoch genug ist, um die LED 404a des Photokopplers 404 zu erleuchten, kann es möglich sein, den Komparator 502 wegzulassen und die LED 404a direkt an den Ausgangsanschluss 502 anzuschließen.
  • 6 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion der Stromversorgung entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der fünften Ausführungsform wird die Erfindung für ein Stromversorgungsgerät angewendet, welches im Allgemeinen benutzt wird, um eine Vorrichtung zu treiben, z. B. ein Fernsteuerungsgerät, welches immer eine gewisse elektrische Leistung verbraucht, auch wenn die Haupteinheit in einem Standby-Modus ist, und welches benutzt wird, um die Haupteinheit des Gerätes zu treiben. In einem derartigen Fall, dass das Stromversorgungsgerät im Allgemeinen für das Fernsteuerungsgerät und die Haupteinheit des Gerätes benutzt wird, ist es notwendig, einen großen Transformator zu benutzen, da ein großer Betrag an Leistung verbraucht wird, um die Haupteinheit des Gerätes zu treiben. Da der Eingangsstrom umso leichter durchfließt, je größer die Kapazität des Stromversorgungstransformators ist, ist die Magnetspule geeignet, leicht gesättigt zu werden.
  • In der fünften Ausführungsform ist ebenso wie in der zweiten Ausführungsform, welche in 3 gezeigt wird, ein Photokoppler 302 zwischen der Steuerschaltung 301 und der elektrischen Stromversorgungsleitung zur Primärseite des Transformators 207 gebildet, so dass der elektrische Strom intermittierend dem Transformator 207 geliefert wird. Es sollte beachtet werden, dass die Schaltung auf der Sekundärseite des Transformators 207 in 6 weggelassen ist.
  • Jedoch wird in dem Transformator, welcher eine große Kapazität besitzt, die Richtung einer Remanenz durch einen zeitlichen Ablauf bestimmt, wenn das Stromversorgungsgerät ausgeschaltet ist. Deshalb wird der Betrag des nächsten Eintrittsstromes komplett unterschiedlich, abhängig von der Situation, dass das elektrische Anschließen bzw. Leiten beginnt, nachdem die Richtung der Remanenz zurückgekehrt ist, oder das Anschließen bzw. Leiten beginnt, wobei die Richtung der Remanenz, so wie sie war, beibehalten wird. Deshalb wird in der fünften Ausführungsform der zeitliche Ablauf, zuzuschalten oder abzuschalten, um elektrischen Strom dem Transformator 207 zuzuführen, mit anderen Worten, der Ein/Aus-Betrieb des Photokopplers 302 so gesteuert, dass er mit der Frequenz der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 synchronisiert wird, so dass die Richtung der Remanenz des Transformators 207 entsprechend gleich der Richtung des Eingangsstromes beibehalten wird. Entsprechend einer derartigen Anordnung ist es möglich, den Betrag des Eingangsstromes zu reduzieren, wenn begonnen wird, den elektrischen Strom dem Transformator 201 zuzuführen, während der Strom intermittierend dem Transformator 207 geliefert wird.
  • Konkreter ausgedrückt ist in der fünften Ausführungsform ein Binärzähler 601 und ein UND-Gate 602 anstatt einer Schmitt-Trigger-Inverterschaltung 301d gebildet, welche bereits oben für die zweite Ausführungsform erklärt wurde. Die Frequenz der Spannung, welche von dem kommerziellen AC-Stromversorgungsgerät 201 geliefert wird, wird durch den Binärzähler 601 geteilt, und ein UND-Ausgang wird über das UND-Gate 602 erhalten; so dass der Photokoppler 302 nur während der Periode, welche den zwei Wellen aus den 64 Wellen entspricht, welche durch den Binärzähler 601 geteilt werden, betrieben wird. Deshalb wird der Transformator 207 mit einer regulären zeitlichen Abstimmung leitend, welche mit der Frequenz der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 synchronisiert ist.
  • In der fünften Ausführungsform wird der Ein/Aus-Zeitablauf des bipolaren Thyristors 302b des Photokopplers 302 mit der Frequenz der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 synchronisiert, indem der binäre Zähler 601 und das UND-Gate 602 benutzt werden. Jedoch ist es möglich, den gleichen Effekt ohne Benutzen des Binärzählers zu erhalten, indem z. B. ein Nulldurchgangsschalter, welcher eine Richtwirkung besitzt, d. h. ein Nulldurchgangsschalter, welcher selektiv nur in einer Richtung des Nulldurchgangs arbeitet, zu dem bipolaren Thyristor hinzugefügt wird.
  • 7 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion des Stromversorgungsgerätes entsprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Erfindung wird für einen Schaltregler in dieser Ausführungsform angewendet. Wenn der Laststrom des Stromversorgungsgerätes 20% bis 100% des Spitzenstromes ist, wird das Schaltelement 211 kontinuierlich getrieben, um elektrischen Strom dem Transformator 207 zu liefern, während, wenn der Laststrom 20% oder weniger des Spitzenstromes beträgt, das Schaltelement 211 intermittierend arbeitet, so dass vermieden werden kann, dass eine unnötige Leistung verbraucht wird, wenn die Last des Gerätes klein ist, z. B. wenn die Haupteinheit in einem Standby-Modus ist. In der sechsten Ausführungsform wird ein Betriebszyklus des Schaltelements 211 detektiert, und der Betrieb des Schaltelements 211 wird entsprechend dem detektierten Betriebszyklus gesteuert, um einen Energieverlust, wie nachfolgend erklärt, zu reduzieren.
  • Wie in 7 dargestellt wird, ist eine Steuerschaltung 701 zum Steuern des Schaltelementes 211 gebildet, welche auf der elektrischen Stromversorgungsleitung von der kommerziellen AC-Stromversorgung 201 zum Transformator 207 angeordnet ist. Der Ausgang der Stromversorgung 201 wird dem Transformator 207 zugeführt, während er einer Hilfsstromversorgung 213 geliefert wird, um die Steuerschaltung 701 über einen Kondensator 215 zu treiben. Die Steuerschaltung 701 weist einen Oszillator 701a und erste und zweite Komparatoren 701b und 701c auf. Der Oszillator 701a erzeugt Pseudodreieckswellen; und die Dreieckswelle wird einem Plus-Anschluss des ersten Komparators 701b zugeführt. Dem Minus-Anschluss des ersten Komparators 701b wird eine Spannung geliefert, welche an beiden Enden des Kondensators 213b auf mit Hilfe eines Spannungsteilers erzeugt wird. Die Spannung wird mit dem Ausgang des Oszillators 701a verglichen, um das Schaltelement 211 zu treiben. Entsprechend der Konstruktion ist das Gerät derart aufgebaut, dass, wenn der Photokoppler 702, welcher nachfolgend erklärt wird, ausgeschaltet ist und dann der Transistor 702a nicht leitend gemacht ist, der Betriebszyklus des Schaltelements 211 zu 50% wird, während, wenn der Photokoppler 702 eingeschaltet ist und der Transistor 702a leitend ist, der Betriebszyklus 0% wird.
  • Auf der anderen Seite ist eine Gleichrichtungsglättungsschaltung 208 gebildet, welche aus einer Diode 208a und einem pi-(π-)Typ-Filter 208c auf der Sekundärseite des Transformators 207 aufgebaut ist. Nachfolgend zum Filter 208c ist ein Standardspannungselement 703 parallel zum Filter 208c angeordnet, und eine LED 702b ist auf der Ausgangsleitung des Standardspannungselements 703 gebildet. Die LED 702b und der Transistor 702a ergeben einen Photokoppler 702; die LED 702b ist parallel zum Widerstand 701d angeordnet, und der Transistor 702a wird benutzt, um eine Eingangsspannung zum ersten Komparator 701b auf der Primärseite des Transformators 207 zu teilen.
  • Wenn das Schaltelement 211 in Antwort auf den Oszillator 701a arbeitet, um einen Pulsstrom dem Transformator 207 zu liefern, wird der Ausgang der Sekundärseite des Transformators 207 zum Standardspannungselement 703 gegeben. Wenn der Ausgang höher als die Standardspannung des Elements 703 ist, fließt ein großer Betrag des Stromes durch das Element 703, um die LED 702b des Photokopplers 702 hell zu machen, so dass der Strom, welcher durch den Transistor 702a fließt, erhöht wird, um das Potenzial an einem Punkt X hoch zu machen. Das Potenzial am Minus-Anschluss des ersten Komparators 701b wird dadurch hoch, und dann nimmt der Betriebszyklus des ersten Komparators 701b ab. Deshalb wird das Intervall für den Zustand EIN des Schaltelements 211 kurz, so dass der Strombetrag, welcher dem Transformator 207 geliefert wird, klein wird. Als Ergebnis nimmt die Spannung auf der Sekundärseite des Transformators 207 ab, so dass das Standardspannungselement 703 nichtleitend wird. Auf diese Weise wird ein Steuerkreis gebildet, so dass der Photokoppler 702 dunkel wird, das Potenzial am Punkt X nimmt ab, und dann steigt der Betriebszyklus des ersten Komparators 701b an.
  • Während für den Minus-Anschluss des zweiten Komparators 701c, die Spannung am Punkt X gegeben wird, ist für den Plus-Anschluss desselben eine Spannung zu der Zeit gebildet, wenn der Betriebszyklus des ersten Komparators 701b auf 10% oder weniger als eine Standardspannung abnimmt. Wenn das Potenzial an dem Punkt X ansteigt, um den Betriebszyklus des ersten Komparators 701b auf 10% oder weniger zu erniedrigen, beginnt der zweite Komparator 701c, ein Signal auszugeben. Der Ausgangsanschluss des zweiten Komparators 701c ist an einen Reset-Anschluss des Oszillators 701a angeschlossen; der Oszillator 701a stoppt die Dreieckswelle in Antwort auf den Ausgang des zweiten Komparators 701c zu erzeugen. Nachdem er aufgehört hat, die Dreieckswelle zu erzeugen, nimmt der elektrische Stromverbrauch auf der Sekundärseite des Transformators 201 ein wenig zu, und die Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des Transformators 207 wird kleiner als ein vorher festgelegter Wert; dann wird die LED 702b des Photokopplers 702 dunkel, und der Betrag des Stromes, welcher durch den Transistor 702a fließt, wird klein. Deshalb geht die Spannung am Minus-Anschluss des zweiten Komparators 701c nach unten, um den Ausgang des Komparators 701c hoch zu machen, so dass der Reset-Zustand des Oszillators 701a freigegeben wird, und dann beginnt der Oszillator 701a, wieder die Dreieckswelle zu erzeugen. Der intermittierende Schaltbetrieb des Schaltelements 211 wird durch Wiederholen des oben erwähnten Betriebs angeschlossen bzw. geführt. In der sechsten Ausführungsform wird der Betriebszyklus des ersten Komparators 701b, mit anderen Worten, der Betriebszyklus des Schaltelements 211, auf diese Weise detektiert; wenn der Betriebszyklus weniger als ein vorher festgelegter Wert beträgt, wird das Erzeugen des Dreieckswellensignals durch den Oszillator 701a gestoppt. Während der Periode bzw. Zeitdauer, in welcher die Erzeugung des Dreieckswellensignals gestoppt wird, wird der Schaltbetrieb des Elements 211 nicht angeschlossen, und damit kann der Energieverlust, welcher durch unnötigen Schaltbetrieb verursacht wird, reduziert werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass eine positive Rückkopplung an den zweiten Komparator 701c angelegt ist, um die Frequenz des Schaltbetriebs niedrig zu machen, wenn der Schaltbetrieb intermittierend angeschlossen wird. Ferner dient ein Kondensator 701e, welcher zwischen dem Punkt X und der Erde gebildet ist, dem gleichen Zweck.
  • In der sechsten Ausführungsform, um die Oszillation im Oszillator 701a zu beenden, mit anderen Worten, um den Zustand zu schalten, dass die Leistung dem Transformator 207 kontinuierlich oder intermittierend zugeführt wird, wird nicht über die Last angeschlossen, welche auf der Sekundärseite des Transfor mators 207 detektiert wird, sondern automatisch leitend in Antwort auf den Betriebszyklus des Schaltelements 211. Ein derartiger Zustand kann im Wesentlichen nur durch Hinzufügen des zweiten Komparators 701c erreicht werden. Dies bedeutet, dass der Energieverlust, welcher durch den Schaltbetrieb des Schaltelements 211 während des Standby-Modus erzeugt wird, mit einer einfachen Schaltungskonstruktion reduziert werden kann.
  • Um den Zeitablauf zu beurteilen, wenn der Betrieb der Schaltvorrichtung durch Detektieren des elektrischen Stromverbrauchs in dem Stromversorgungsgerät geändert werden sollte, ist es notwendig, einen Widerstand zum Detektieren des Änderns des Stromes zu bilden, und einige Energie geht am Widerstand verloren. Um ferner das Zeitverhalten durch Benutzen einer Hysterese-Spannung zu beurteilen, würde einige Welligkeit erzeugt werden. Außerdem würde, wenn ein Welligkeitsfilter gebildet ist, um die Welligkeit zu entfernen, einige Energie am Welligkeitsfilter verloren gehen. Im Gegensatz dazu ist in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine "tote Zone" in dem Betriebszyklus des ersten Komparators 701b gebildet, und die Stromzuführung wird gestoppt, wenn der Betriebszyklus in die "tote Zone" kommt. Deshalb ist es nicht notwendig, einen Widerstand zum Detektieren des verbrauchten Stromes vorzusehen bzw. zu bilden oder ein Welligkeitsfilter zum Entfernen der Welligkeit einzusetzen. Deshalb kann der Energieverlust, welcher durch diese erzeugt wird, gänzlich verhindert werden.
  • In der sechsten Ausführungsform ist es derart angeordnet, dass die Schaltfrequenz des Schaltelements 211 festgesetzt ist und nur der Betriebszyklus desselben variiert wird (sowohl die Ein-Zeit als auch die Aus-Zeit werden variiert). Jedoch können andere Schaltungskonstruktionen hergenommen werden, wie z. B. dass die Ein-Zeit des Schaltelements fest ist, jedoch die Schaltfrequenz und die Aus-Zeit des Schaltelements variiert werden, oder dass die Aus-Zeit des Schaltelements fest ist, jedoch die Schaltfrequenz und die Ein-Zeit des Schaltelements variiert werden. In jedem Fall kann davon ausgegangen werden, dass der Betriebszyklus äquivalent variiert wird. Deshalb wird der Term Betriebszyklus hier in einer äquivalenten Bedeutung benutzt, und er beinhaltet alle Situationen, welche oben erwähnt wurden.
  • Außerdem wird in der sechsten Ausführungsform die Erfindung für ein Stromversorgungsgerät vom Rücklauftyp angewendet, welches nur ein Schaltelement besitzt, aber in dem Stromversorgungsgerät, welches eine Vielzahl von Schaltelementen besitzt, oder in einem Stromversorgungsgerät vom Resonanztyp oder in einem Stromversorgungsgerät vom teilweisen Resonanztyp ist es schwierig, den Betriebszyklus des Schaltelements sichtbar zu kennzeichnen. Aus der Sicht der Energie ist es jedoch möglich, den Betriebszyklus des Schaltelements bzw. der Schaltelemente bei allen Arten der Stromversorgungsgeräte zu berücksichtigen. Deshalb kann die vorliegende Erfindung nicht nur für ein Gerät verwendet werden, welches ein Schaltelement besitzt, sondern auch für alle anderen Typen von Geräten, welche oben erwähnt wurden.
  • In dem Gerät entsprechend der sechsten Ausführungsform wird der Leistungsverbrauch ferner durch die Konstruktion vermindert, dass der Stromverbrauch auf der Sekundärseite des Transformators 207 detektiert wird und die Ausgangsspannung an der Sekundärseite des Transformators begrenzt ist, wenn der Betrag des detektierten Stromes klein ist. D. h., ein Ausgang der Drossel 208d des pi-(π-)Typ-Filters 208c wird an einen zusätzlichen Komparator 705 geliefert. Das Gate des Standardspannungselements 703 wird durch den Ausgang des Komparators 705 getrieben, um das Spannungsteilungsverhältnis bezüglich des Standardspannungselements 703 zu verändern. Mit anderen Worten, wenn der Betrag des Stromverbrauches auf der Sekundärsei te klein ist, wird das Spannungsverhältnis an dem Standardspannungselement 703 so verändert, dass die Ausgangsspannung der Sekundärseite begrenzt ist, so dass sie unter einer vorher festgelegten Spannung ist, und damit wird der Leistungsverbrauch in dem Stromversorgungsgerät weiter reduziert. Um einen elektrischen Strom zu detektieren, wird im Allgemeinen ein Widerstand benutzt. Jedoch wird in dieser Ausführungsform eine Gleichstrom-Widerstandskomponente der Drossel 208d des pi-(π-)Typ-Filters 208c benutzt, um den verbrauchten Strom auf der Sekundärseite zu detektieren. Deshalb kann der Stromverbrauch mehr im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Widerstand benutzt wird, um den Strom zu detektieren. Es sollte beachtet werden, dass die Hochfrequenzkomponente, welche in der Drossel 208d enthalten ist, durch ein Tiefpassfilter 704 abgeschnitten ist.
  • 8 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion des Stromversorgungsgerätes entsprechend der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der siebten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung als ein Wandler vom Resonanztyp angewandt. Das Gerät weist auf: eine elektrische Stromversorgung 801 für Gleichstrom (diese kann durch eine gleichgerichtete Leistung geändert werden, welche von einer kommerziellen AC-Stromversorgung erhalten wird), eine Oszillierschaltung (spannungsgesteuerter Oszillator) 802, Schaltelemente 803 und 804, einen Transformator 806, einen Kondensator 805, welcher eine LC-Resonanzschaltung mit einer Induktivität auf der Primärseite des Transformators 806 darstellt. Das Gerät weist ferner auf: eine Gleichrichterschaltung 807a, einen Kondensator 807b, um den Ausgang, welcher durch die Schaltung 807a gleichgerichtet ist, auf der Sekundärseite des Transformators 806 zu glätten. Es ist ein Photokoppler 809 gebildet, welcher durch eine Licht emittierende Diode 809a und einen Transistor 809b zwischen der Steuerschaltung 808 aufgebaut ist, um die Oszillatorschaltung 802 und den Ausgangsan schluss auf der Sekundärseite des Transformators 806 zu steuern.
  • Der Ausgang der Gleichstromversorgung 801 (oder einer gleichgerichteten Leistung, welche von einer kommerziellen AC-Stromversorgung erhalten wird) wird durch die Schaltelemente 803 und 804 geschaltet, welche alternativ in Antwort auf die Ausgänge der Ausgangsanschlüsse AUS 1 und AUS 2 der Oszillatorschaltung 802 betrieben werden und durch die Resonanzschaltung in Resonanz versetzt werden, welche aus dem Kondensator 805 und der Primärseiteninduktivität des Transformators 806 aufgebaut ist. Die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz (f) und dem Resonanzstrom (i) wird in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt wird, wird der Betrag des elektrischen Stromes, welcher durch den Transformator 806 fließt, maximal, mit anderen Worten, die Last wird im Resonanzpunkt (fr) maximal. In diesem Gerät wird, wenn die Last klein ist, d. h., wenn der Betrag des Stromverbrauchs auf der Sekundärseite des Transformators 806 gering ist, die Oszillatorfrequenz der Oszillatorschaltung 802 erhöht, um den Resonanzstrom kleiner zu machen. Durch eine derartige Servo-Schaltung wird der Verlust an Leistungsverbrauch reduziert.
  • In dem Stromversorgungsgerät, welches in 8 erläutert wird, erhöht sich, wenn der Ausgangsstrom auf der Sekundärseite klein wird, die Spannung, so dass das Licht, welches von der Licht emittierenden Diode 809b des Photokopplers 809 emittiert wird, stärker wird, und dann wird der Transistor 809b leitend gemacht, um die Spannung im Punkt Y zu erhöhen. Ein Rückkopplungskreis wird aufgebaut, so dass die Oszillatorfrequenz der Oszillatorschaltung 802 hoch in Antwort auf die Spannung im Punkt Y wird, um den Resonanzstrom zu vermindern, und dann wird die Ausgangsspannung auf der Sekundärseite niedrig.
  • In der siebten Ausführungsform ist ferner ein Komparator 808a in der Steuerschaltung 808 gebildet; dem Minus-Anschluss des Komparators 808a wird ein Ausgang des Photokopplers 809 geliefert, während der Ausgangsanschluss an den Reset-Anschluss der Oszillatorschaltung 802 angeschlossen ist, so dass, wenn der Ausgang des Photokopplers 809 geringer als ein gegebener Wert wird, ein Reset-Signal von der Schaltung 808 ausgegeben wird, um den Betrieb des Oszillators 802 zu stoppen. Die Standardspannung zum Ausgeben des Reset-Signals wird z. B. auf eine Spannung gesetzt, bei welcher eine Oszillatorfrequenz zum Erhalten des Zustands, dass ein Ausgangsstrom auf der Sekundärseite des Transformators ein Fünftel des maximalen Ausgangsstromes wird. Entsprechend einer derartigen Anordnung wird, wenn der Laststrom auf der Sekundärseite des Transformators 806 klein ist, die Oszillation der Oszillatorschaltung 802 automatisch intermittierend, so dass der Leistungsverbrauch reduziert werden kann.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Struktur der Stromversorgungsvorrichtung zum Treiben des Oszillators 802 in 8 weggelassen ist. Jedoch kann in gleicher Weise wie bei den oben erwähnten anderen Ausführungsformen ein Kondensator 215 (Reaktanz-Minderer) zwischen der Stromversorgungsvorrichtung und der kommerziellen Stromversorgung anstatt eines Initialisierwiderstands gebildet werden, um einen Wärme- oder Energieverlust zu reduzieren, welcher dort erzeugt würde, wenn der Initialisierwiderstand gebildet ist.
  • 10 ist ein Schaltbild, welches eine Konstruktion des Stromversorgungsgerätes entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform ist die Schaltungskonstruktion außer dem Ausgangsteil auf der Sekundärseite des Transformators 207 die gleiche wie die der sechsten Ausführungsform, welche in 7 gezeigt ist.
  • Wie in der sechsten Ausführungsform dargestellt, wird der Betriebszyklus des Schaltelements 211 detektiert, und der intermittierende Betrieb des Schaltelements 211 ist entsprechend dem Betrag des Betriebszyklus angeschlossen, aber das Ausgangsteil der Sekundärseite des Transformators 207 hat einen Aufbau, bei welchem die Schaltung vom Rücklauftyp und die Schaltung vom Vorwärtstyp miteinander kombiniert sind. Von den Schaltreglern, welche ein einzelnes Schaltelement besitzen, hat der Regler, welcher eine Schaltung vom Vorwärtstyp besitzt, den Vorteil, dass die Effektivität hoch ist und ein großer Betrag an Leistung erhalten werden kann, hat aber den Nachteil, dass es schwierig ist, einen Reset-Strom zu steuern. Auf der anderen Seite sollte, bei der Schaltung nach dem Rücklauftyp, die Größe des Transformators größer sein, und es kann kein hoher Wirkungsgrad erwartet werden, jedoch ist sie leicht zu steuern. In der neunten Ausführungsform ist eine Schaltung vom Rücklauftyp und eine dritte Spule 207a zum Bilden der Vorwärtsschaltung gebildet; die Vorwärtsschaltung wird hilfsweise zu dem Schaltregler vom Rücklauftyp hinzugefügt, um die Ausgangsströme beider Schaltungen zu synthetisieren und die Vorteile beider Schaltungen zu erhalten.
  • D. h., in der Schaltung vom Rücklauftyp wird, nur wenn das Gerät in einem EIN-Modus ist, eine Energie im Transformator verbraucht; während eine Energie an die Last geliefert wird, wenn das Gerät in einem AUS-Modus ist. Durch Hinzufügen der Schaltung vom Vorwärtstyp wird hier jedoch, sogar wenn das Gerät im EIN-Modus ist, eine Energie nicht nur dem Transformator zugeführt, sondern auch der Last, und so kann die Energie, welche dem Transformator zuzuschreiben ist, gespart werden. Deshalb ist es möglich, die Abmessung des Transformators klein zu machen und die Lücke zwischen den Kernen des Transformators enger zu machen, aufgrund der Charakteristik der Schaltung vom Vorwärtstyp, so dass der Energieverlust, welcher dort erzeugt wird, reduziert werden kann. Jedoch entsprechend dieser Vorgehensweise, da der Vorwärtsstrom und der Rücklaufstrom, welche jeweils unterschiedliche Charakteristika aufweisen, synthetisiert werden, ist es notwendig, das Spulenverhältnis des Transformators zu berücksichtigen, um nicht den Vorwärtsstrom zu groß zu machen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern viele Abänderungen und Modifikationen können in Betracht gezogen werden.
  • Z. B. kann eine andere Technik zum Verbessern des Leistungsfaktors des Gerätes anders als das oben erwähnte aktive Filter bei den oben erwähnten Ausführungsformen angewandt werden, so dass ein so genannter C-less-Wandler, wo ein Kondensator eine sehr kleine Kapazität besitzt, in der Glättungsschaltung auf der Primärseite benutzt wird.
  • Ferner kann es möglich sein, einen Kondensator bei den Schaltreglern, welche in den 2 und 7 gezeigt werden, parallel zur Primärseitenspule des Transformators hinzuzufügen, um eine Resonanzschaltung zu bilden. Entsprechend einer derartigen Anordnung kann der Energieverlust des Schaltelements stärker reduziert werden.
  • Außerdem wird in den oben erwähnten Ausführungsformen der Reaktanz-Minderer durch Benutzen eines Kondensators anstatt eines Initialisierwiderstandes realisiert, jedoch kann der Kondensator durch einen Initialisierwiderstand in den ersten bis siebten und in der neunten Ausführungsform ersetzt werden.
  • In den Stromversorgungsgeräten ist eine Isolation zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eine wichtige Aufgabe. Wie oben ausgeführt, wird dies entsprechend der Erfindung so angeordnet, dass das Signal von der Sekundärseite zur Primärseite durch Hinzufügen eines Photokopplers gesandt wird. Deshalb ist es möglich, einen Effekt zu erzielen, um die Verbrauchsleistung zu sparen, während die Isolation zwischen den Primär- und Sekundärseiten ausreichend gesichert wird. Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wird der elektrische Laststrom auf der Sekundärseite des Transformators direkt detektiert, jedoch ist es natürlich möglich, im Fall, dass eine Spannung auf der Sekundärseite abnimmt, wenn der Betrag an elektrischem Laststrom anwächst, den Strom indirekt über das Messen der Veränderung der Spannung zu detektieren.
  • Es sollte beachtet werden, dass das Detektieren des Stromes direkt durchgeführt werden kann, jedoch im Falle, dass die Spannung abnimmt, wenn der elektrische Strom ansteigt, kann es möglich sein, den Strom durch Detektieren des Abfallens der Spannung zu detektieren.
  • Wie oben ausgeführt, kann entsprechend der Erfindung die Leistung, welche in einem elektrischen Gerät verbraucht wurde, wenn das Gerät nicht gebraucht wird, d. h. in einem Standby-Modus ist, oder die Leistung, welche in einem elektrischen Gerät verbraucht wurde, welches immer in einem Standby-Modus sein sollte, in einem großen Umfang gespart werden.

Claims (16)

  1. Schalt-Stromversorgungsgerät, welches aufweist: einen Geräteeingang zum Anschließen an eine kommerzielle Stromversorgung (201), eine Gleichrichterschaltung (205) zum Gleichrichten eines elektrischen Stromes, welcher von der Stromversorgung (201) geliefert wird, einen Transformator (207), welcher an die Gleichrichterschaltung (205) angeschlossen ist, ein Schaltelement (211) zum Schalten eines elektrischen Stromes, welcher von dem Transformator (207) geliefert wird, einen Oszillator (701a) zum Betreiben des Schaltelements (211), eine Spannungsdetektierschaltung (703) zum Detektieren einer Spannung, welche einer Lastspannung an einer Sekundärseite des Transformators (207) entspricht, und eine Relais-Vorrichtung (702) zum Weiterleiten eines Ausgangs der Spannungsdetektierschaltung (703) an eine Primärseite des Transformators (207), wobei das Gerät ferner aufweist: eine erste Komparatorschaltung (701b) zum Steuern eines Betriebszyklus eines Ausgangs des Oszillators (701a) mit einem Ausgang der Relais-Vorrichtung (702) und eine zweite Komparatorschaltung (701c) zum Vergleichen eines Ausgangs der Relais-Vorrichtung (702) mit einer Referenzspannung an einer Primärseite des Transformators (207); wobei ein Betriebszyklus des Schaltelements (211) über die erste Komparatorschaltung (701b) gesteuert wird und ein Schaltvorgang des Schaltelements (211) intermittierend gesteuert wird, basierend auf einem Ausgang der zweiten Komparatorschaltung (701c).
  2. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Komparatorschaltung (701c) eine Hysterese-Charakteristik besitzt.
  3. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 2, wobei die zweite Komparatorschaltung (701c) aus einem Komparator aufgebaut ist, wobei eine positive Rückkopplung benutzt wird.
  4. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Komparatorschaltung (701c) eine Zeitkonstante-Schaltung (701e) aufweist.
  5. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Komparatorschaltung (701c) eine stabile Kippschaltung aufweist.
  6. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, wobei das Gerät aufweist: eine weitere Gleichrichterschaltung (213) zum Gleichrichten eines elektrischen Stromes, welcher von der Stromversorgung (201) geliefert wird, einen Kondensator (215), welcher zwischen der kommerziellen Stromversorgung (201) und der weiteren Gleichrichterschaltung (213) in serieller Weise bereitgestellt ist.
  7. Schalt-Stromversorgungsgerät, welches aufweist: einen Geräteeingang zum Anschließen an eine kommerzielle Stromversorgung (201), eine Gleichrichterschaltung (205) zum Gleichrichten eines elektrischen Stromes, welcher von der Stromversorgung (201) geliefert wird, einen Transformator (207), welcher an die Gleichrichterschaltung (205) angeschlossen ist, ein Schaltelement (211) zum Schalten eines elektrischen Stromes, welcher zu dem Transformator (207) geliefert wird, einen Oszillator (212) zum Betreiben des Schaltelements (211), eine Spannungsdetektierschaltung (209) zum Detektieren einer Spannung, welche einer Lastspannung an einer Sekundärseite des Transformators (207) entspricht, wobei das Gerät ferner aufweist: eine Komparatorschaltung (209a), welche eine Lastspannung, welche von der Spannungsdetektierschaltung (209) detektiert wird, mit einer Referenzspannung vergleicht, und welche steuert, um den Schaltbetrieb des Schaltelements (211) auf der Basis eines Vergleichsergebnisses laufen zu lassen oder zu stoppen; wobei die Komparatorschaltung (209a) in der Spannungsdetektierschaltung (209) bereitgestellt ist und aus einem Komparator besteht, welcher eine Hysterese-Charakteristik besitzt.
  8. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 7, wobei der Komparator, welcher eine Hysterese-Charakteristik besitzt, ein Komparator ist, welcher eine positive Rückkopplung nutzt.
  9. Schalt-Stromversorgungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Gerät eine Steuerschaltung zum Verändern des Betriebsmodus des Schaltelements (211) von einem intermittierenden Schaltmodus auf einen kontinuierlichen Schaltmodus und umgekehrt, entsprechend einem Steuersignal, besitzt, welches von außen gegeben wird.
  10. Schalt-Stromversorgungsgerät, welches aufweist: eine direkte Stromversorgung (801) oder eine Stromversorgung, welche durch Gleichrichten und Glätten eines Ausgangs einer kommerziellen Stromversorgung (201) erhalten wird, einen Transformator (806), welcher an die Stromversorgung angeschlossen ist, eine Schaltvorrichtung (803, 804) zum Schalten einer elektrischen Stromversorgung an den Transformator (806), eine Gleichrichterschaltung (807) zum Gleichrichten eines sekundären Ausgangs des Transformators, ein Ladespeicherelement (807b), welches an der Gleichrichterschaltung (807) auf der nachgeschalteten Seite vorgesehen ist, eine Spannungsdetektierschaltung zum Detektieren einer Lastspannung auf der Sekundärseite des Transformators (806) und eine Relais-Vorrichtung (809) zum Weiterleiten eines Ausgangs der Spannungsdetektierschaltung zur Primärseite des Transformators, wobei das Gerät ferner aufweist: einen spannungsgesteuerten Oszillator (802) zum Steuern eines Betriebs der Schaltvorrichtung (803, 804), wobei eine Oszillatorfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators entsprechend einem Ausgang der Relais-Vorrichtung (809) bestimmt wird, und einen Komparator (808a) zum Vergleichen eines Ausgangs der Relais-Vorrichtung (809) mit einer Referenzspannung, und wobei der Betrieb des spannungsgesteuerten Oszillators (802) entsprechend einem Ausgang des Komparators (808a) läuft oder stoppt.
  11. Stromversorgungsgerät, welches aufweist: einen Geräteeingang zum Anschließen an eine kommerzielle Stromversorgung (201), einen Transformator (207), welcher an die kommerzielle Stromversorgung (201) angeschlossen ist, einen Pulsgenerator (301d) und ein bidirektionales Schaltelement (302) zum Leiten einer elektrischen Stromversorgung an den Transformator (207) entsprechend einem Ausgang des Pulsgenerators (301d), wobei das Gerät ferner aufweist: eine erste Gleichrichterschaltung (301a) zum Gleichrichten eines elektrischen Stromes, welcher von der Stromversorgung (201) geliefert wird, einen Kondensator (215), welcher zwischen der kommerziellen Stromversorgung (201) und der ersten Gleichrichterschaltung (301a) in serieller Weise vorgesehen ist, eine zweite Gleichrichterschaltung (208) zum Gleichrichten eines Sekundärausgangs des Transformators (207) und eine Ladespeichervorrichtung (208b), welche auf der nachgeschalteten Seite einer zweiten Gleichrichterschaltung (208) vorgesehen ist, wobei der Pulsgenerator (301d) intermittierend mit Hilfe eines Ausgangs der ersten Gleichrichterschaltung (301a) arbeitet und wobei die Ladung, welche in der Ladespeichervorrichtung (208b) gespei chert ist, ausgegeben wird, wenn das Schaltelement (302) aus ist.
  12. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 11, wobei das Schaltelement (302) aus einer Schaltung besteht.
  13. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, welches ferner aufweist: eine Laststrom-Detektierschaltung zum Detektieren eines Laststroms des Stromversorgungsgerätes; wobei die Steuerschaltung das Schaltelement (302) steuert, so dass es intermittierend entsprechend einem Laststrom betrieben wird, welcher durch die Laststrom-Detektierschaltung detektiert wird.
  14. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Schaltelement (302) synchronisiert mit der Phase der kommerziellen Stromversorgung (201) arbeitet.
  15. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Schaltelement aufweist: einen Nulldurchgangsschalter, und der Nulldurchgangsschalter auswählt: einen Nulldurchgangspunkt, wo eine Spannung null ist, oder einen Nulldurchgangspunkt, wo ein elektrischer Strom null ist, oder einen Nulldurchgangspunkt, welcher eine Richtwirkung besitzt und wobei das Schaltelement (302) an einem Nulldurchgangspunkt arbeitet, welcher durch den Nulldurchgangsschalter ausgewählt ist.
  16. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 14, welches ferner aufweist: eine Laststrom-Detektierschaltung zum Detektieren eines Laststroms des Stromversorgungsgerätes; wobei die Steuerschaltung das Schaltelement (302) so steuert, dass es intermittierend entsprechend mit dem Laststrom betrieben wird, welcher durch die Laststrom-Detektierschaltung detektiert wird.
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