DE10016859A1

DE10016859A1 - Schalt-Energieversorgung mit einer Niederenergie-Burstbetriebsart

Info

Publication number: DE10016859A1
Application number: DE10016859A
Authority: DE
Inventors: Dong-Young Huh; Jung-Yul Yun
Original assignee: Fairchild Korea Semiconductor Ltd
Current assignee: Fairchild Korea Semiconductor Ltd
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: DE10016859B8; JP2000308343A; KR20000065901A; DE10016859B4; JP3333170B2; KR100379057B1; US6252783B1

Abstract

Eine Schalt-Energieversorgung beinhaltet einen Leistungsschalter und eine Betriebsarten-Steuervorrichtung, die ein Betriebsarten-Steuersignal, das einen ersten Pegel, der einer normalen Betriebsart der Schalt-Energieversorgung zugewiesen ist, und einen zweiten Pegel aufweist, der einer Standby-Betriebsart der Schalt-Energieversorgung zugewiesen ist. Die Schalt-Energieversorgung beinhaltet weiterhin eine Rückkopplungsschaltung, die mit der Betriebsarten-Steuervorrichtung gekoppelt ist, und eine Schalt-Steuervorrichtung, die mit der Rückkopplungsschaltung gekoppelt ist. Die Rückkopplungsschaltung weist eine spannungsgesteuerte Stromquelle auf, die einen Rückkopplungsstrom liefert, welches sich als Reaktion auf das Betriebsarten-Steuersignal ändert. Die Schalt-Steuervorrichtung schaltet den Leistungsschalter als Reaktion auf den Rückkopplungsstrom, derart, daß der Leistungsschalter in der normalen betriebsart kontinuierlich mit einer vorbestimmten Frequenz schaltet und der Leistungsschalter in der Standby-Betriebsart in Burts ein- und ausgeschaltet wird, die eine vorbestimmte Frequenz aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schalt- Energieversorgungen und insbesondere eine Schalt-Energie versorgung mit einer Niederenergie-Burstbetriebsart.

Allgemein gesagt liefert eine Schalt-Energieversor gung eine kosteneffektive und energieeffiziente Vorrich tung zum Wandeln von Energie von einer einzelnen Versor gungsgleichspannung in eine oder mehrere Ausgangsgleich spannungen, die eine größere oder geringere Amplitude als die Versorgungsgleichspannung aufweisen. Schalt-Energie versorgungen werden im allgemeinen verwendet, um elektro nische Vorrichtungen, insbesondere batteriebetriebene Vorrichtungen, wie zum Beispiel tragbare Funktelefone, Laptopcomputer, usw. , zu versorgen, die eine normale Be triebsart, in welcher die Vorrichtungen eine verhältnis mäßig große Energiemenge aufnehmen, und eine Standby-Be triebsart (zum Beispiel eine Ruhebetriebsart) aufweisen, in welcher die Vorrichtungen verhältnismäßig wenig Ener gie aufnehmen. Typischerweise erreichen diese elektroni schen Vorrichtungen automatisch wieder die Standby-Be triebsart, wenn ein Benutzer für eine vorbestimmte Zeit dauer keine Wechselwirkung mit der Vorrichtung herbei führt, und erreichen automatisch die normale Betriebsart, wenn der Benutzer auf irgendeine Weise mit einem Steuer knopf, einer Maus usw. der Vorrichtung eine Wechselwir kung herbeiführt.

Bei herkömmlichen elektronischen Vorrichtungen wird eine Standby-Betriebsart entweder durch Verringern der Ausgangsspannung der Energieversorgung in den Vorrichtun gen oder alternativ durch Bilden einer Hilfsenergiequelle für die Vorrichtungen durchgeführt. Jedoch sind beide dieser herkömmlichen Lösungswege unerwünscht, da sie zu sätzliche Komponenten erfordern, was zu höheren Herstel lungskosten führt, und da es eine Ausgangsspannung gibt, unter welcher die Vorrichtung nicht arbeiten wird, wo durch die Höhe beschränkt wird, um die die Energieauf nahme der Vorrichtung verringert werden kann. Außerdem tritt, wenn eine herkömmliche Schalt-Energieversorgung in einer Standby-Betriebsart verwendet wird, ein wesentli cher Schaltverlust innerhalb der Schalt-Energieversorgung ungeachtet irgendeiner Verringerung der Energieaufnahme aufgrund einer verringerten Ausgangsspannung auf. Genauer gesagt ändert eine herkömmliche Schalt-Energieversorung den Tastzyklus eines Leistungsschalters (zum Beispiel ei nes Transistors), um Änderungen in Energieanforderungen an dem Ausgang der Energieversorgung zu kompensieren, und arbeitet unberücksichtigt der zugeführten Energiemenge mit einer vorbestimmten Frequenz. Als Ergebnis ändert der Leistungsschalter in einer herkömmlichen Schalt-Energie versorgung, die in einer Standby-Betriebsart arbeitet, Zustände (das heißt, der Transistor schaltet sich ein und aus) mit der gleichen Rate, als wenn die Schalt-Energie versorgung in einer normalen Betriebsart arbeitet. In der Standby-Betriebsart nehmen diese Schaltübergänge eine be trächtliche Energiemenge auf, was die untere Grenze einer Energieaufnahme in der Standby-Betriebsart bedeutsam er höht.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, eine Schalt-Energieversorgung zu schaffen, welche in einer Standby-Betriebsart eine geringe Energieaufnahme aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und 13 ange gebenen Maßnahmen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bein haltet eine Schalt-Energieversorgung eine Betriebsarten- Steuervorrichtung, die ein erstes Betriebsarten-Steuer signal und ein zweites Betriebsarten-Steuersignal lie fert. Die Schalt-Energieversorgung kann weiterhin eine mit der Betriebsarten-Steuervorrichtung gekoppelte Rück kopplungsschaltung beinhalten, die auf der Grundlage des ersten Betriebsarten-Steuersignals ein erstes Rückkopp lungssignal und auf der Grundlage des zweiten Betriebsar ten-Steuersignals ein zweites Rückkopplungssignal lie fert. Eine mit der Rückkopplungsschaltung gekoppelte Schalt-Steuervorrichtung kann als Reaktion auf das erste Rückkopplungssignal ein kontinuierliches Festfrequenzsig nal und als Reaktion auf das zweite Rückkopplungssignal eine Reihe von Festfrequenz-Burstsignalen erzeugen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfin dung beinhaltet eine Schalt-Energieversorgung einen Lei stungsschalter und eine Betriebsarten-Steuervorrichtung, die ein Betriebsarten-Steuersignal liefert, das einen er sten Pegel, der einer normalen Betriebsart der Schalt- Energieversorgung zugewiesen ist, und einen zweiten Pegel aufweist, der einer Standby-Betriebsart der Schalt-Ener gieversorgung zugewiesen ist. Die Schalt-Energieversor gung kann weiterhin eine mit der Betriebsarten-Steuervor richtung gekoppelte Rückkopplungsschaltung, die eine spannungsgesteuerte Stromquelle aufweist, die einen Rück kopplungsstrom liefert, welcher sich als Reaktion auf das Betriebsarten-Steuersignal ändert, und eine mit der Rück kopplungsschaltung und dem Leistungsschalter gekoppelte Schalt-Steuervorrichtung beinhalten. Die Schalt-Steuer vorrichtung kann den Leistungsschalter als Reaktion auf den Rückkopplungsstrom derart schalten, daß der Lei stungsschalter in der normalen Betriebsart kontinuierlich mit einer vorbestimmten Frequenz schaltet, und der Lei stungsschalter in der Standby-Betriebsart in Bursts bzw. Pulsen ein- und ausgeschaltet wird, die eine vorbestimmte Frequenz aufweisen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beilie gende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Schalt-Energieversorgung mit einer Niederenergie- Burstbetriebsart;

Fig. 2 eine beispielhafte schematische Darstellung einer alternativen Schalt-Steuervorrichtung, die mit der Schalt-Energieversorgung in Fig. 1 verwendbar ist;

Fig. 3 eine detaillierte schematische Teildarstellung der Schalt-Energieversorgung in Fig. 1;

Fig. 4 eine detailliertere schematische Darstellung ei nes Steuermoduls in Fig. 3; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Signalen, die der Schalt-Energieversorgung in den Fig. 1, 3 und 4 zugehörig sind.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die hierin beschriebene Schalt-Energieversorgung ver wendet eine aktive Schaltung, um eine normale Betriebsart und eine Niederenergie-Burstbetriebsart vorzusehen, die einen Standby-Betrieb einer elektronischen Vorrichtung zuläßt. In der normalen Betriebsart legt die aktive Schaltung die Ausgangsspannung der Schalt-Energieversor gung an eine herkömmliche Schalter-Treiberschaltung an. Diese Schalter-Treiberschaltung moduliert den Tastzyklus eines Festfrequenz-Schaltertreiber-Ausgangssignals, um die Ausgangsspannung der Schalt-Energieversorgung zu ei nem erwünschten Pegel zu regeln.

In der Niederenergie-Burstbetriebsart entkoppelt die aktive Schaltung die Ausgangsspannung der Schalt-Energie versorgung von der Schalter-Treiberschaltung und legt ein periodisches Signal an die Schalter-Treiberschaltung an. Dieses periodische Signal bewirkt, daß die Schalter-Trei berschaltung ein Festfrequenz-Ausgangssignal für Zeitin tervalle (das heißt Bursts bzw. Pulse) liefert, die mit Zeitintervallen verschachtelt sind, während welchen das Ausgangssignal der Schalter-Treiberschaltung inaktiv (das heißt ausgeschaltet) ist. Genauer gesagt legt die aktive Schaltung in der Niederenergie-Burstbetriebsart ein Ein gangssignal an die Schalter-Treiberschaltung an, das be wirkt, daß die Schalter-Treiberschaltung den Schalter mit einer Festfrequenz bei ungefähr einem minimalen Tastzy klus ein- und ausschaltet. Die Bursts, während welchen die Schalter-Treiberschaltung ihr Festfrequenz-Ausgangs signal eines minimalen Tastzyklus liefert, werden derart gesteuert, daß sich eine Versorgungsspannung an der Schalter-Treiberschaltung zwischen zwei Referenzspannun gen ändert.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstel lung einer Schalt-Energieversorgung mit einer Niederener gie-Burstbetriebsart. Die Schalt-Energieversorgung bein haltet einen Rücklaufgenerator 100, eine Rückkopplungs schaltung 200, eine Schalt-Steuervorrichtung 300, eine Betriebsartensteuervorrichtung 400 und einen Mikrocompu ter 500. Der Rücklaufgenerator 100 beinhaltet eine Pri märwindung L1, die mit einer Energieversorgungsquelle Vin, und einem Leistungsschalter SW1 verbunden ist, der zwischen einem Ende der Primärwindung L1 und einem Refe renzpotential in Reihe geschaltet ist. Wie es allgemein bekannt ist, bewirkt ein Schließen und Öffnen des Lei stungsschalters SW1, daß Energie als ein Magnetfeld über die Primärwindung L1 gespeichert wird und in der Be triebsarten-Steuervorrichtung zu einer Sekundärwindung L2 übertragen wird. Da der Rücklaufgenerator 100 durch Über tragen von Energie zwischen den Primär- und Sekundärwin dungen L1 und L2 arbeitet, kann das Windungsverhältnis der Windungen L1 und L2 eingestellt werden, um die der Energieversorgungsquelle Vin zugehörige Spannung entweder zu erhöhen oder zu verringern, wie es für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist.

Die Betriebsarten-Steuervorrichtung 400 beinhaltet die Sekundärbindung L2, eine Gleichrichterdiode D1, einen Filterkondensator C1, Widerstände R1 bis R3 und einen Schalter SW3. Die Gleichrichterdiode D1 richtet die Strompulse gleich, die von Sekundärwindung L2 geliefert werden, und der Filterkondensator C2 filtert und glättet die gleichgerichteten Strompulse, um eine Ausgangsspan nung Vout auszubilden, die im wesentlichen eine Wechsel spannung ist. Die Widerstände R1 bis R3 und der Schalter SW3 sind verbunden, um ein widerstandsbehaftetes Teiler netzwerk auszubilden, das eine Betriebsarten-Steuerspan nung Va an die Rückkopplungsschaltung 200 anlegt. Wenn sich der Schalter SW3 in der offenen Position befindet, ist der Widerstand R3 von dem widerstandsbehafteten Tei lernetzwerk abgetrennt und beträgt die Betriebsarten- Steuerspannung Va = Vout . (R2/(R1 + R2)). Wenn sich Schalter SW3 in der geschlossenen Position befindet, ist der Wi derstand R3 mit dem widerstandsbehafteten Teilernetzwerk verbunden, so daß die Betriebsarten-Steuerspannung Va = Vout . (R2/(R1 . R3/(R1 + R3) + R2)) beträgt, welche eine größere Spannung als diejenige ist, die mit dem Schalter SW3 in der offenen Position vorgesehen wird.

Der Mikrocomputer 500 steuert den Schalter SW3 der art, daß sich der Schalter SW3 normalerweise in der offe nen Position befindet und zu einer geschlossenen Position geändert wird, wenn ein Benutzer und/oder die elektroni sche Vorrichtung, die von der Versorgung versorgt wird, einen Standby-Betrieb der elektronischen Vorrichtung an fordert. Außerdem kann der Mikrocomputer 500 irgendeinen mit einem Speicher (nicht gezeigt) gekoppelten herkömmli chen Mikrocomputer oder Mikrocontroller beinhalten, der Programmanweisungen ausführt, die in dem Speicher gespei chert sind.

Die Rückkopplungsschaltung 200 beinhaltet eine span nungsgesteuerte Stromquelle Ifb und einen Kondensator Cfb. Die spannungsgesteuerte Stromquelle Ifb liefert ei nen Strom, der proportional zu der Betriebsarten-Steuer spannung Va ist. Genauer gesagt erhöht sich, wenn sich die Betriebsarten-Steuerspannung Va erhöht, der Strom, der von der spannungsgesteuerten Stromquelle ifb gelie fert wird.

Die Schalt-Steuervorrichtung 300 liefert ein Schalt signal, das den Betrieb des Leistungsschalters SW1 steu ert, auf der Grundlage des Pegels der Betriebarten-Steu erspannung Va und des Rückkopplungsstroms, der von der Rückkopplungsschaltung 200 geliefert wird. Die Schalt- Steuervorrichtung 300 beinhaltet einen Schaltsteuersig nalgenerator 340 und eine Schalter-Treiberschaltung 320. Der Schaltsteuersignalgenerator 340 beinhaltet Dioden D2 bis D4, Widerstände R4 und R5, einen Kondensator C2, Stromquellen I1 und I2, eine Sekundärwindung L3 und einen Schalter SW2, die alle verbunden sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Sekundärwindung L3 nimmt Energie aus dem Schaltvorgang des Rücklaufgenerators 100 auf und erzeugt Strompulse, die durch die Diode D2 und den Kondensator C2 gleichgerichtet, gefiltert und geglättet werden, um eine Versorgungsspannung Vcc an die Schalter-Treiberschaltung 320 anzulegen, die im wesentlichen eine Gleichspannung ist. Der Betrieb des Schalters SW2 wird durch den Pegel des Versorgungsspannung Vcc gesteuert. Genauer gesagt wird, wenn die Versorgungsspannung Vcc unter eine erste Referenzspannung fällt, der Schalter SW2 eingeschaltet oder geschlossen, und wird, wenn die Versorgungsspannung Vcc eine zweite Referenzspannung überschreitet, die grö ßer als die erste Referenzspannung ist, der Schalter SW2 ausgeschaltet oder geöffnet. Die Dioden D3 und D4 dienen als Stromleitdioden, die einen Teil oder den gesamten Strom, der von der Stromquelle I1 geliefert wird, zu der Rückkopplungsschaltung 200 und/oder zu den Widerständen R4 und R5 abzweigen. Wie es nachstehend detaillierter be schrieben wird, hängt diese Stromleitfunktion der Dioden D3 und D4 von dem Strom, der von der spannungsgesteuerten Stromquelle Ifb geliefert wird, und der Position des Schalters SW2 ab. Die Widerstände R4 und R5 sind in Reihe geschaltet, um eine Steuerspannung Vc = Vb . R5/(R4 + R5) an die Schalter-Treiberschaltung 320 anzulegen.

Die Schalter-Treiberschaltung 320 kann irgendeine herkömmliche Treiberschaltung sein, die das Steuerspan nungssignal Vc in ein Festfrequenz-Treibersignal eines veränderbaren Tastzyklus zum Ändern des Zustands des Lei stungsschalters SW1 wandelt. Zum Beispiel kann die Schal tertreiber-Schaltung 320 in dem Fall, in dem der Lei stungsschalter SW1 ein Isolierschicht-Bipolartransistor bzw. IGBJT oder ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttran sistor bzw. MOSFET ist, eine Gate-Treiberschaltung bein halten.

In der normalen Betriebsart öffnet der Mikrocomputer 500 den Schalter SW3, so daß die Ausgangsspannung Va = Vout . (R2/(R1 + R2)) ist und die Schaltertreiber-Versor gungsspannung Vcc größer als die zweite Referenzspannung ist, so daß der Schalter SW2 offen ist, was verhindert, daß die Stromwelle I2 Strom zu den Widerständen R4 und R5 liefert. Der Strom, der von der spannungsgesteuerten Stromquelle Ifb geliefert wird, ist proportional zu der Betriebsarten-Steuerspannung Va und ist vorzugsweise niedriger als der Strom, der von der Stromquelle I1 ge liefert wird. Daher wird ein Teil des Stroms, der gleich zu dem Strom ist, der von der spannungsgesteuerten Strom quelle Ifb geliefert wird, über die Diode D3 von der Stromquelle I1 abgezweigt, und wird der Rest des Stroms, der von der Stromquelle Ifb geliefert wird, über die Di ode D4 und die Widerstände R4 und R5 abgezweigt. Als Er gebnis wird eine Spannung Vfb über dem Kondensator Cfb gebildet, wird eine Spannung Vb = Vfb über den Widerstän den R4 und R5 gebildet und beträgt die Steuerspannung Vc = Vb . (R5/(R4 + R5)). Demgemäß verringert sich in der norma len Betriebsart, wenn sich die Ausgangsspannung Vout er höht, die Steuerspannung Vc, was den Tastzyklus des Aus gangssignals der Schalter-Treiberschaltung 320 verrin gert. Auf ähnliche Weise erhöht sich, wenn sich die Aus gangsspannung Vout verringert, die Steuerspannung Vc, was den Tastzyklus des Ausgangssingals der Schalter-Treiber schaltung 320 erhöht. Auf jeden Fall werden Fachleute er kennen, daß in der normalen Betriebsart die Betriebsar ten-Steuervorrichtung 400, die Rückkopplungsschaltung 200 und die Schalt-Steuervorrichtung 300 derart zusammenwir ken, daß sie den Tastzyklus des Ausgangssignals der Schalter-Treiberschaltung 320 ändern, um die Ausgangs spannung Vout an einem erwünschten Pegel aufrechtzuerhal ten.

In der Standby- oder Niederenergie-Burstbetriebsart schließt der Mikrocomputer den Schalter SW3, was die Be triebsarten-Steuerspannung Va wesentlich erhöht. Als Er gebnis erhöht sich der Strom, der von der spannungsge steuerten Stromquelle Ifb geliefert wird, derart, daß er den Strom, der von der Stromquelle I1 geliefert wird, überschreitet, lädt sich der Kondensator Cfb nicht und bleibt die Rückkopplungsspannung Vfb im wesentlichen nahe null Volt. Da der Schalter SW2 offen bleibt, sind die Spannung Vb und die Steuerspannung Vc ebenso im wesentli chen nahe null Volt, was die Schalter-Treiberschaltung 320 ausschaltet, so daß der Leistungsschalter SW1 in dem offenen Zustand bleibt.

Wenn sich der Leistungsschalter SW1 in dem offenen Zustand befindet, stoppt die Sekundärwindung L3 ein Lie fern von Strompulsen über die Diode 2 und beginnt sich die Versorgungsspannung Vcc über dem Kondensator C2 zu verringern. Wenn die Versorgungsspannung Vcc unter die erste Referenzspannung fällt, schließt sich der Schalter SW2 und liefert die Stromquelle I2 einen Strom zu den Wi derständen R4 und R5, um eine Spannung Vb = 12 . (R4 + R5) und eine Steuerspannung Vc = Vb . (R5/(R4 + R5)) zu erzeugen. Es wird kein Strom, der von der Stromquelle 12 geliefert wird, über die Diode D3 abgezweigt, da die Spannung Vb größer als die Spannung Vfb ist, was die Diode D4 in Sperrichtung vorspannt. Vorzugsweise wird, obgleich es nicht notwendig ist, die Steuerspannung Vc (wenn sich der Schalter SW2 in der eingeschalteten Position befindet) derart ausgewählt, daß die Schalter-Treiberschaltung 320 für einen zweckmäßigen Betrieb der Schalter-Treiberschal tung 320 bei ungefähr dem minimal zulässigen Tastzyklus arbeitet.

Wenn der Schalter SW2 eingeschaltet oder geschlossen ist, liefert die Schalter-Treiberschaltung 320 ein Steu ersignal eines minimalen Tastzyklus zu dem Leistungs schalter SW1 und beginnt als Ergebnis die Sekundärwindung L3, Strompulse über die Diode D2 zu liefern, welche von dem Kondensator C2 gefiltert und geglättet werden und welche bewirken, daß sich die Versorgungsspannung Vcc er höht. Wenn sich die Versorgungsspannung Vcc derart er höht, daß sie eine zweite Referenzspannung (welche größer als die erste Referenzspannung ist) überschreitet, wird der Schalter SW2 ausgeschaltet oder geöffnet, so daß die Spannungen Vb und Vc im wesentlichen zu nahe null Volt zurückkehren, und die Schalter-Treiberschaltung 320 schaltet erneut aus und hält den Leistungsschalter SW1 in dem ausgeschalteten oder offenen Zustand. Die Versor gungsspannung Vcc beginnt sich zu verringern und der zu vor beschriebene Zyklus wiederholt sich.

Daher werden in der Niederenergie-Burstbetriebsart die Ausgangsspannung Vout und die Rückkopplungsschaltung 200 von der Schalt-Steuervorrichtung 300 entkoppelt und die Grenze der Versorgungsspannung Vcc zirkuliert zwi schen zwei Referenzspannungen, um den Schalter SW2 peri odisch ein- und auszuschalten. Wenn der Schalter SW2 ein geschaltet ist, liefert die Schalter-Treiberschaltung 320 ein Ausgangssignal eines minimalen Tastzyklus zu dem Lei stungsschalter SW1, und wenn der Schalter SW2 ausgeschal tet ist, ist die Schalter-Treiberschaltung 320 ausge schaltet und bleibt der Leistungsschalter SW1 in dem of fenen oder ausgeschalteten Zustand, wodurch Schaltverlu ste bedeutsam verringert werden.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte schematische Darstel lung einer alternativen Schalt-Steuervorrichtung 300, die mit der Schalt-Energieversorgung in Fig. 1 verwendbar ist. Insbesondere verwendet ein Schaltsteuersignalgenera tor 360 eine Spannungsfolgerschaltung 361, um die Strom leitdioden D3 und D4 zu beseitigen, die bei dem Schalt steuersignalgenerator 340 verwendet werden, der in Fig. 1 gezeigt ist. Der Betrieb des alternativen Schaltsteuer signalgenerators 360 ist ähnlich zu dem Schaltsteuersig nalgenerator 340, der zuvor im Detail beschrieben worden ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische Teildarstellung der Schalt-Energieversorgung in Fig. 1, wobei sie detaillier ter den Rücklaufgenerator 100, die Betriebsarten-Steuer vorrichtung 400 und die Rückkopplungsschaltung 200 dar stellt. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, beinhaltet der Rücklaufgenerator 100 einen Diodenbrückengleichrichter BD, der eine Eingangswechselspannung, das heißt eine Netz- bzw. Leitungsspannung, vollwellengleichrichtet, und einen Filterkondensator Cin, der Strompulse filtert und glättet, die von dem Brückengleichrichter Bd aufgenommen werden, so daß die Versorgungsspannung Vin im wesentli chen eine Gleichspannung ist. Der Rücklaufgenerator 100 beinhaltet ebenso einen Bootstrap-Widerstand Rin, der ei nen Anfangsladestrom zu dem Kondensator C2 liefert, wel cher derart wirkt, daß er die Versorgungsspannung Vcc er höht, um einen Betrieb eines Steuermoduls 380 einzulei ten. Weiterhin kann, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, der Leistungsschalter SW1 ein MOSFET Qsw sein, und kann ein Stromerfassungswiderstand Rsense verwendet werden, um eine Stromrückkopplung zu dem Steuermodul 380 vorzusehen.

Die Betriebsarten-Steuervorrichtung 400 kann einen Transistor Q1, Widerstände R6 und R7 und eine Diode D5 verwenden, um die Funktion des Schalters SW3 durchzufüh ren. Insbesondere liefert der Mikrocontroller 500 in der normalen Betriebsart ein Ausgangssignal eines logisch ho hen Zustands zu dem Widerstand R7, was den Transistor Q1 einschaltet, die Diode D5 in Sperrichtung vorspannt und effektiv den Widerstand R3 von den Widerständen R2 und R3 abtrennt, so daß die Betriebsarten-Steuerspannung Va = Vout . (R2/(R1 + R2)) beträgt. Die Betriebsarten-Steuervor richtung 400 beinhaltet ebenso eine Photodiode PC1, wel che von einem Fehlerverstärker Amp 1 angesteuert wird, der einen nichtinvertierenden Anschluß, der mit einer Re ferenzspannung Vref3 verbunden ist, und einen invertie renden Anschluß aufweist, der mit der Betriebsarten-Steu erspannung Va verbunden ist. In der normalen Betriebsart geht, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va größer als die Referenzspannung Vref3 ist (das heißt die Ausgangs spannung Vout ist zu hoch), das Ausgangssignal des Feh lerverstärkers Amt1 zu einem niedrigen Pegel über, um Strom über die Photodiode PC1 aufzunehmen. Andererseits geht, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va niedriger als die Referenzspannung Vref3 ist (das heißt die Aus gangsspannung Vout ist zu niedrig), das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers Amp3 zu einem hohen Pegel über und fließt kein Strom über die Photodiode PC1. Daher wird in der normalen Betriebsart ein ruhender Steuerzustand er reicht, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va gleich der Referenzspannung Vref3 ist.

Die Rückkopplungsschaltung 200 beinhaltet einen Pho totransistor PC2, der optisch mit der Photodiode PC1 ge koppelt ist. Daher wird in der normalen Betriebsart, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va größer als die Refe renzspannung Vref3 ist, ein Strom über die Photodiode PC1 geleitet, und werden Photonen, die von der Photodiode PC1 abgestrahlt werden, zu dem Phototransistor PC2 gekoppelt, was den Phototransistor PC2 einschaltet und zweckmäßig die Rückkopplungsspannung Vfb moduliert, um den Tastzy klus des Steuermoduls 300 einzustellen, wodurch der Feh ler in der Ausgangsspannung Vout kompensiert wird. Auf ähnliche Weise ist, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va niedriger als die Referenzspannung Vref3 ist, die Pho todiode PC1 ausgeschaltet und wird der Phototransistor PC2 ausgeschaltet. Daher erkennen Fachleute, daß der Feh lerverstärker Amp1, die Photodiode PC1 und der Phototran sistor PC2 eine spannungsgesteuerte Stromquelle, wie zum Beispiel die spannungsgesteuerte Stromquelle Ifb ausbil den, die in Fig. 1 gezeigt ist. Außerdem werden Fachleute erkennen, daß in der normalen Betriebsart der Fehlerver stärker Amp1 eine Regelschleife ausbildet, in welcher der Fehlerverstärker Amp1 zweckmäßige Ansteuersignale PC1 zu der Photodiode PC1 liefert, so daß die Betriebsarten- Steuerspannung Va im wesentlichen gleich der Referenz spannung Vref3 ist.

Fig. 4 zeigt eine detailliertere schematische Dar stellung des Steuermoduls 380 in Fig. 3. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, beinhaltet das Steuermodul zusätzlich zu verschiedenen Komponenten, die zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden sind, Komparatoren CP1 und CP2, einen Metalloxidhalbleiter- bzw. MOS-Transistortreiber 382, welcher ein herkömmlicher integrierter Schaltungs treiber, wie zum Beispiel der KA3SO765R sein kann, der von Fairchild Korea Semiconductor Ltd. hergestellt wird, einen Inverter IN und einen Referenzspannungsgenerator 384. Der Referenzspannungsgenerator 384 beinhaltet wei terhin Referenzspannungen Vref1 und Vref2 und einen Schalter SW4. Das Ausgangssignal des Komparators CP1 steuert den Zustand des Schalters SW2 auf der Grundlage des Pegels der Versorgungsspannung Vcc, welche an den in vertierenden Anschluß des Komparators CP1 angelegt wird. Wenn das Ausgangssignal des Komparators CP1 einen hohen Zustand aufweist, wird der Schalter SW2 geschlossen, so daß die Stromquelle 12 einen Strom zu den Widerständen R4 und R5 liefert, und der Schalter SW4 ist offen, so daß eine Spannung, die gleich der Summe der Referenzspannun gen Vref1 und Vref2 ist, an den nichtinvertierenden An schluß des Komparators CP1 angelegt wird. Andererseits ist, wenn das Ausgangssignal des Komparators CP1 einen niedrigen Zustand aufweist, der Schalter SB2 ofen, so daß die Stromquelle I2 keinen Strom zu den Widerständen R4 und R5 liefert, und ist der Schalter SW4 geschlossen, so daß lediglich die Referenzspannung Vref2 an dem nichtin vertierenden Anschluß des Komparators CP1 angelegt wird.

In der normalen Betriebsart ist die Versorgungsspan nung Vcc größer als die Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2, was den Schalter SW2 in dem offenen Zu stand und den Schalter SW4 in dem geschlossenen Zustand hält. Wenn die hierin beschriebene Energieversorgung die Niederenergie-Burstbetriebsart erreicht, beträgt die Steuerspannung Vc am Anfang im wesentlichen null Volt und ist der Ausgang des Transistortreibers 382 ausgeschaltet. Als Ergebnis beginnt sich die Versorgungsspannung Vcc zu verringern. Da die Referenzspannung Vref1 durch den Schalter SW4 kurzgeschlossen wird, wenn die Versorgungs spannung Vcc unter die Referenzspannung Vref2 fällt, än dert sich der Zustand des Ausgangs des Komparators CP1 derart, daß der Schalter SW2 geschlossen und der Schalter SW4 geöffnet wird.

Wenn der Schalter SW2 geschlossen ist, liefert die Stromquelle I2 einen Strom zu den Widerständen R4 und R5, welche eine Steuerspannung Vc erzeugen, wie es zuvor be schrieben worden ist, die bewirkt, daß der MOS-Transi stortreiber 382 den Leistungsschalter Qsw mit einer Fest frequenz ansteuert, die ungefähr einen minimal zulässigen Tastzyklus aufweist. Als Ergebnis beginnt sich die Ver sorgungsspannung Vcc zu erhöhen und wenn die Versorgungs spannung Vcc die Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2 überschreitet, ändert der Ausgang des Komparators CP1 erneut seinen Zustand, um den Schalter SW2 zu öffnen und den Schalter SW4 zu schließen. Daher wird, solange die Energieversorgung in der Niederenergie-Burstbetriebs art bleibt, der Komparator CP1 die Schalter SW2 und SW4 betätigen, so daß die Grenze der Versorgungsspannung Vcc zwischen ungefähr der Referenzspannung Vref2 und der Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2 zirkuliert.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung von Signa len, die der Schalt-Energieversorgung in den Fig. 1, 3 und 4 zugehörig sind. Der Graph (A) stellt die Versor gungsspannung Vcc in der normalen Betriebsart und in der Niederenergie-Burstbetriebsart, das heißt der Standby-Be triebsart, dar. Wie es in dem Graph (A) gezeigt ist, ist die Versorgungsspannung Vcc in der normalen Betriebsart gleich Vcc.N. Wenn die Schalt-Energieversorgung die Nie derenergie-Burstbetriebsart erreicht, verringert sich die Versorgungsspannung Vcc zu ungefähr der Referenzspannung Vref2, wobei an diesem Punkt, wie es zuvor beschrieben worden ist, die Versorgungsspannung Vcc beginnt, sich zu ungefähr der Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref 2 zu erhöhen. Wie es in dem Graph (A) gezeigt ist, zirku liert in der Niederenergie-Burstbetriebsart die Grenze der Versorgungsspannung Vcc zwischen ungefähr der Refe renzspannung Vref2 und der Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2.

Der Graph (B) in Fig. 5 zeigt die Ausgangsspannung Vout der Schalt-Energieversorgung in sowohl der normalen Betriebsart als auch der Niederenergie-Burstbetriebsart. Wie es in dem Graph (B) gezeigt ist, ist die Ausgangs spannung in der Niederenergie-Burstbetriebsart auf einen Bruchteil (um den Multiplikator K, welcher kleiner als 1 ist) der Ausgangsspannung Vout.N der normalen Betriebsart verringert.

Der Graph (C) in Fig. 5 zeigt, daß die Rückkopplungs spannung Vb in der Niederenergie-Burstbetriebsart im we sentlichen nahe null Volt ist und in der normalen Be triebsart im wesentlichen größer als null Volt ist. Au ßerdem zeigt der Graph (C), wie die Spannung Vb (welche analog zu der Steuerspannung Vc ist) in der normalen Be triebsart eine kontinuierliche Charakteristik aufweist und in der Niederenergie-Burstbetriebsart eine periodi sche Wellenform wird.

Eine Reihe von Änderungen und Ausgestaltungen des zu vor beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können durchgeführt werden. Die vorhergehende detaillierte Beschreibung sollte als beispielhaft und nicht als einschränkend aufgefaßt werden und die folgen den Ansprüche, die alle Äquivalente beinhalten, sind der art gedacht, daß sie den Umfang der Erfindung definieren.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, beinhaltet eine erfindungsgemäße Schalt-Energieversorgung einen Lei stungsschalter und eine Betriebsarten-Steuervorrichtung, die ein Betriebsarten-Steuersignal, das einen ersten Pe gel, der einer normalen Betriebsart der Schalt-Energie versorgung zugewiesen ist, und einen zweiten Pegel auf weist, der einer Standby-Betriebsart der Schalt-Energie versorgung zugewiesen ist. Die Schalt-Energieversorgunf beinhaltet weiterhin eine Rückkopplungsschaltung, die mit der Betriebsarten-Steuervorrichtung gekoppelt ist, und eine Schalt-Steuervorrichtung, die mit der Rückkopplungs schaltung gekoppelt ist. Die Rückkopplungsschaltung weist eine spannungsgesteuerte Stromquelle auf, die einen Rück kopplungsstrom liefert, welches sich als Reaktion auf das Betriebsarten-Steuersignal ändert. Die Schalt-Steuervor richtung schaltet den Leistungsschalter als Reaktion auf den Rückkopplungsstrom derart, daß der Leistungsschalter in der normalen Betriebsart kontinuierlich mit einer vor bestimmten Frequenz schaltet und der Leistungsschalter in der Standby-Betriebsart in Bursts ein- und ausgeschaltet wird, die eine vorbestimmte Frequenz aufweisen.

Claims

1. Schalt-Energieversorgung, die aufweist:
eine erste Betriebsarten-Steuervorrichtung, die ein erstes Betriebsarten-Steuersignal und ein zweites Be triebsarten-Steuersignal liefert;
eine mit der Betriebsarten-Steuervorrichtung gekop pelte Rückkopplungsschaltung, die auf der Grundlage des ersten Betriebsarten-Steuersignals ein erstes Rückkopplungssignal und auf der Grundlage des zweiten Betriebsarten-Steuersignals ein zweites Rückkopp lungssignal liefert; und
eine mit der Rückkopplungsschaltung gekoppelte Schalt-Steuervorrichtung, die als Reaktion auf das erste Rückkopplungssignal ein kontinuierliches Fest frequenzsignal und als Reaktion auf das zweite Rück kopplungssignal eine Reihe von Festfrequenz-Burstsig nalen erzeugt.

2. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der die Betriebsarten-Steuervorrichtung ein widerstandsbehaf tetes Netzwerk aufweist, das mit einer Ausgangsspan nung der Schalt-Energieversorgung gekoppelt ist.

3. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Betriebsarten-Steuersignale Span nungssignale sind.

4. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der das erste Betriebsarten-Steuersignal einer normalen Be triebsart der Schalt-Energieversorgung zugewiesen ist und das zweite Betriebsarten-Steuersignal einer Nie derenergie-Burstbetriebsart der Schalt-Energieversor gung zugewiesen ist.

5. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 4, bei der die Niederenergie-Burstbetriebsart einem Standby-Zustand zugewiesen ist.

6. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der die Rückkopplungsschaltung eine spannungsgesteuerte Stromquelle aufweist, die auf die ersten und zweiten Betriebsarten-Steuersignale reagiert.

7. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der sich das erste Rückkopplungssignal als Reaktion auf Änderungen eines Ausgangssignals der Schalt-Energie versorgung ändert.

8. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der das zweite Rückkopplungssignal im wesentlichen unabhängig von Änderungen eines Ausgangssignals der Schalt-Ener gieversorgung ist.

9. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 8, die weiter hin einen Schaltertreiber aufweist, wobei das zweite Rückkopplungssignal bewirkt, daß die Schalt-Steuer vorrichtung ein periodisches Steuersignal erzeugt, das den Schaltertreiber zwischen ein- und ausgeschal teten Zuständen zirkuliert.

10. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 9, bei der das periodische Steuersignal bewirkt, daß der Schalter treiber ein Ansteuersignal liefert, das Bursts einer Festfrequenzoszillation aufweist.

11. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 9, bei der pe riodische Steuersignal eine einem minimalen Tastzy klus zugewiesene erste Amplitude in dem eingeschalte ten Zustand des Schaltertreibers und eine dem ausge schalteten Zustand des Schaltertreibers zugewiesene zweite Amplitude aufweist.

12. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 1, bei der die Rückkopplungsschaltung einen Phototransistor auf weist.

13. Schalt-Energieversorgung, die aufweist:
einen Leistungsschalter;
eine Betriebsarten-Steuervorrichtung, die ein Be triebsarten-Steuersignal liefert, das einen ersten Pegel, der einer normalen Betriebsart der Schalt- Energieversorgung zugewiesen ist, und einen zweiten Pegel aufweist, der einer Standby-Betriebsart der Schalt-Energieversorgung zugewiesen ist;
eine mit der Betriebsarten-Steurvorrichtung gekop pelte Rückkopplungsschaltung, die eine spannungsge steuerte Stromquelle aufweist, die einen Rückkopp lungsstrom liefert, welcher sich als Reaktion auf das Betriebsarten-Steuersignal ändert; und
eine mit der Rückkopplungsschaltung und dem Lei stungsschalter gekoppelte Schalt-Steuervorrichtung, wobei die Schalt-Steuervorrichtung den Leistungs schalter als Reaktion auf den Rückkopplungsstrom derart schaltet, daß der Leistungsschalter in der normalen Betriebsart kontinuierlich mit einer vorbe stimmten Frequenz schaltet und der Leistungsschalter in der Standby-Betriebsart in Bursts ein- und ausge schaltet wird, die eine vorbestimmte Frequenz aufwei sen.

14. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 13, bei der die Bursts ein oszillierendes Signal aufweisen, das mit einer vorbestimmten Frequenz oszilliert und einen Tastzyklus aufweist, der einem minimalen Tastzyklus der Schalt-Steuervorrichtung zugewiesen ist.

15. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 13, bei der sich der Rückkopplungsstrom in der normalen Betriebs art kontinuierlich mit einer Ausgangsspannung der Schalt-Energieversorgung ändert.

16. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 13, bei der der Rückkopplungsstrom in der Standby-Betriebsart eine Rückkopplungsspannung erzeugt, die im wesentli chen unabhängig von einer Ausgangsspannung der Schalt-Energieversorgung ist.

17. Schalt-Energieversorgung nach Anspruch 13, bei der der Leistungsschalter in der Standby-Betriebsart als Reaktion auf eine Versorgungsspannung in der Schalt- Steuervorrichtung ein- und ausgeschaltet wird.