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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schalt-Energieversorgungen und insbesondere eine Schalt-Energieversorgung mit einer Niederenergie-Burstbetriebsart.
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Allgemein gesagt liefert eine Schalt-Energieversorgung eine kosteneffektive und energieeffiziente Vorrichtung zum Wandeln von Energie von einer einzelnen Versorgungsgleichspannung in eine oder mehrere Ausgangsgleichspannungen, die eine größere oder geringere Amplitude als die Versorgungsgleichspannung aufweisen. Schalt-Energieversorgungen werden im allgemeinen verwendet, um elektronische Vorrichtungen, insbesondere batteriebetriebene Vorrichtungen, wie zum Beispiel tragbare Funktelefone, Laptopcomputer, usw., zu versorgen, die eine normale Betriebsart, in welcher die Vorrichtungen eine verhältnismäßig große Energiemenge aufnehmen, und eine Standby-Betriebsart (zum Beispiel eine Ruhebetriebsart) aufweisen, in welcher die Vorrichtungen verhältnismäßig wenig Energie aufnehmen. Typischerweise erreichen diese elektronischen Vorrichtungen automatisch wieder die Standby-Betriebsart, wenn ein Benutzer für eine vorbestimmte Zeitdauer keine Wechselwirkung mit der Vorrichtung herbeiführt, und erreichen automatisch die normale Betriebsart, wenn der Benutzer auf irgendeine Weise mit einem Steuerknopf, einer Maus usw. der Vorrichtung eine Wechselwirkung herbeiführt.
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Bei herkömmlichen elektronischen Vorrichtungen wird eine Standby-Betriebsart entweder durch Verringern der Ausgangsspannung der Energieversorgung in den Vorrichtungen oder alternativ durch Bilden einer Hilfsenergiequelle für die Vorrichtungen durchgeführt. Jedoch sind beide dieser herkömmlichen Lösungswege unerwünscht, da sie zusätzliche Komponenten erfordern, was zu höheren Herstellungskosten führt, und da es eine Ausgangsspannung gibt, unter welcher die Vorrichtung nicht arbeiten wird, wodurch die Höhe beschränkt wird, um die die Energieaufnahme der Vorrichtung verringert werden kann. Außerdem tritt, wenn eine herkömmliche Schalt-Energieversorgung in einer Standby-Betriebsart verwendet wird, ein wesentlicher Schaltverlust innerhalb der Schalt-Energieversorgung ungeachtet irgendeiner Verringerung der Energieaufnahme aufgrund einer verringerten Ausgangsspannung auf. Genauer gesagt ändert eine herkömmliche Schalt-Energieversorgung den Tastzyklus eines Leistungsschalters (zum Beispiel eines 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-Energieversorgung, die in einer Standby-Betriebsart arbeitet, Zustände (das heißt, der Transistor schaltet sich ein und aus) mit der gleichen Rate, als wenn die Schalt-Energieversorgung in einer normalen Betriebsart arbeitet. In der Standby-Betriebsart nehmen diese Schaltübergänge eine beträchtliche Energiemenge auf, was die untere Grenze einer Energieaufnahme in der Standby-Betriebsart bedeutsam erhöht.
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In der
EP 0 521 419 A2 ist eine Schalt-Energieversorgung für einen Fernsehempfänger offenbart, die mit einem Leistungsschalter und einer Betriebsarten-Steuervorrichtung zur Umschaltung der Betriebsart der Schalt-Energieversorgung zwischen einer normalen Betriebsart und einer Standby-Betriebsart ausgestattet ist. Eine auf der Transformator-Sekundärseite gebildete Spannung wird zur Primärseite des Transformators über einen Pulsbreitenmodulator rückübertragen und primärseitig einer Logikschaltung zugeführt. Als Überlastschutz ist eine Stromquelle vorgesehen. Weiterhin ist eine Mehrzahl von Dioden vorgesehen, die die Stromflussrichtung definieren.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schalt-Energieversorgung zu schaffen, welche in einer Standby-Betriebsart eine geringe Energieaufnahme aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Schalt-Energieversorgung mit einer Niederenergie-Burstbetriebsart;
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2 eine beispielhafte schematische Darstellung einer alternativen Schalt-Steuervorrichtung, die mit der Schalt-Energieversorgung in 1 verwendbar ist;
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3 eine detaillierte schematische Teildarstellung der Schalt-Energieversorgung in 1;
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4 eine detailliertere schematische Darstellung eines Steuermoduls in 3; und
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5 eine graphische Darstellung von Signalen, die der Schalt-Energieversorgung in den 1, 3 und 4 zugehörig sind.
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Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
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Die hierin beschriebene Schalt-Energieversorgung verwendet 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-Energieversorgung an eine herkömmliche Schalter-Treiberschaltung an. Diese Schalter-Treiberschaltung moduliert den Tastzyklus eines Festfrequenz-Schaltertreiber-Ausgangssignals, um die Ausgangsspannung der Schalt-Energieversorgung zu einem erwünschten Pegel zu regeln.
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In der Niederenergie-Burstbetriebsart entkoppelt die aktive Schaltung die Ausgangsspannung der Schalt-Energieversorgung von der Schalter-Treiberschaltung und legt ein periodisches Signal an die Schalter-Treiberschaltung an. Dieses periodische Signal bewirkt, daß die Schalter-Treiberschaltung ein Festfrequenz-Ausgangssignal für Zeitintervalle (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 Eingangssignal an die Schalter-Treiberschaltung an, das bewirkt, daß die Schalter-Treiberschaltung den Schalter mit einer Festfrequenz bei ungefähr einem minimalen Tastzyklus ein- und ausschaltet. Die Bursts, während welchen die Schalter-Treiberschaltung ihr Festfrequenz-Ausgangssignal eines minimalen Tastzyklus liefert, werden derart gesteuert, daß sich eine Versorgungsspannung an der Schalter-Treiberschaltung zwischen zwei Referenzspannungen ändert.
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1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer Schalt-Energieversorgung mit einer Niederenergie-Burstbetriebsart. Die Schalt-Energieversorgung beinhaltet einen Rücklaufgenerator 100, eine Rückkopplungsschaltung 200, eine Schalt-Steuervorrichtung 300, eine Betriebsartensteuervorrichtung 400 und einen Mikrocomputer 500. Der Rücklaufgenerator 100 beinhaltet eine Primärwindung L1, die mit einer Energieversorgungsquelle Vin, und einem Leistungsschalter SW1 verbunden ist, der zwischen einem Ende der Primärwindung L1 und einem Referenzpotential in Reihe geschaltet ist. Wie es allgemein bekannt ist, bewirkt ein Schließen und Öffnen des Leistungsschalters SW1, daß Energie als ein Magnetfeld über die Primärwindung L1 gespeichert wird und in der Betriebsarten-Steuervorrichtung zu einer Sekundärwindung L2 übertragen wird. Da der Rücklaufgenerator 100 durch Übertragen von Energie zwischen den Primär- und Sekundärwindungen 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.
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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 Ausgangsspannung Vout auszubilden, die im wesentlichen eine Wechselspannung ist. Die Widerstände R1 bis R3 und der Schalter SW3 sind verbunden, um ein widerstandsbehaftetes Teilernetzwerk auszubilden, das eine Betriebsarten-Steuerspannung Va an die Rückkopplungsschaltung 200 anlegt. Wenn sich der Schalter SW3 in der offenen Position befindet, ist der Widerstand R3 von dem widerstandsbehafteten Teilernetzwerk abgetrennt und beträgt die Betriebsarten-Steuerspannung Va = Vout·(R2/(R1 + R2)). Wenn sich Schalter SW3 in der geschlossenen Position befindet, ist der Widerstand 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.
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Der Mikrocomputer 500 steuert den Schalter SW3 derart, daß sich der Schalter SW3 normalerweise in der offenen Position befindet und zu einer geschlossenen Position geändert wird, wenn ein Benutzer und/oder die elektronische Vorrichtung, die von der Versorgung versorgt wird, einen Standby-Betrieb der elektronischen Vorrichtung anfordert. Außerdem kann der Mikrocomputer 500 irgendeinen mit einem Speicher (nicht gezeigt) gekoppelten herkömmlichen Mikrocomputer oder Mikrocontroller beinhalten, der Programmanweisungen ausführt, die in dem Speicher gespeichert sind.
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Die Rückkopplungsschaltung 200 beinhaltet eine spannungsgesteuerte Stromquelle Ifb und einen Kondensator Cfb. Die spannungsgesteuerte Stromquelle Ifb liefert einen Strom, der proportional zu der Betriebsarten-Steuerspannung Va ist. Genauer gesagt erhöht sich, wenn sich die Betriebsarten-Steuerspannung Va erhöht, der Strom, der von der spannungsgesteuerten Stromquelle ifb geliefert wird.
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Die Schalt-Steuervorrichtung 300 liefert ein Schaltsignal, das den Betrieb des Leistungsschalters SW1 steuert, auf der Grundlage des Pegels der Betriebarten-Steuerspannung Va und des Rückkopplungsstroms, der von der Rückkopplungsschaltung 200 geliefert wird. Die Schalt-Steuervorrichtung 300 beinhaltet einen Schaltsteuersignalgenerator 340 und eine Schalter-Treiberschaltung 320. Der Schaltsteuersignalgenerator 340 beinhaltet Dioden D2 bis D4, Widerstände R4 und R5, einen Kondensator C2, Stromquellen I1 und 12, eine Sekundärwindung L3 und einen Schalter SW2, die alle verbunden sind, wie es in 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 größer 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 beschrieben 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.
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Die Schalter-Treiberschaltung 320 kann irgendeine herkömmliche Treiberschaltung sein, die das Steuerspannungssignal Vc in ein Festfrequenz-Treibersignal eines veränderbaren Tastzyklus zum Ändern des Zustands des Leistungsschalters SW1 wandelt. Zum Beispiel kann die Schaltertreiber-Schaltung 320 in dem Fall, in dem der Leistungsschalter SW1 ein Isolierschicht-Bipolartransistor bzw. IGBJT oder ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor bzw. MOSFET ist, eine Gate-Treiberschaltung beinhalten.
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In der normalen Betriebsart öffnet der Mikrocomputer 500 den Schalter SW3, so daß die Ausgangsspannung Va = Vout·(R2/(R1 + R2)) ist und die Schaltertreiber-Versorgungsspannung 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 geliefert wird. Daher wird ein Teil des Stroms, der gleich zu dem Strom ist, der von der spannungsgesteuerten Stromquelle 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 Diode D4 und die Widerstände R4 und R5 abgezweigt. Als Ergebnis wird eine Spannung Vfb über dem Kondensator Cfb gebildet, wird eine Spannung Vb = Vfb über den Widerständen R4 und R5 gebildet und beträgt die Steuerspannung Vc = Vb·(R5/(R4 + R5)). Demgemäß verringert sich in der normalen Betriebsart, wenn sich die Ausgangsspannung Vout erhöht, die Steuerspannung Vc, was den Tastzyklus des Ausgangssignals der Schalter-Treiberschaltung 320 verringert. Auf ähnliche Weise erhöht sich, wenn sich die Ausgangsspannung Vout verringert, die Steuerspannung Vc, was den Tastzyklus des Ausgangssingals der Schalter-Treiberschaltung 320 erhöht. Auf jeden Fall werden Fachleute erkennen, daß in der normalen Betriebsart die Betriebsarten-Steuervorrichtung 400, die Rückkopplungsschaltung 200 und die Schalt-Steuervorrichtung 300 derart zusammenwirken, daß sie den Tastzyklus des Ausgangssignals der Schalter-Treiberschaltung 320 ändern, um die Ausgangsspannung Vout an einem erwünschten Pegel aufrechtzuerhalten.
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In der Standby- oder Niederenergie-Burstbetriebsart schließt der Mikrocomputer den Schalter SW3, was die Betriebsarten-Steuerspannung Va wesentlich erhöht. Als Ergebnis erhöht sich der Strom, der von der spannungsgesteuerten 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 wesentlichen nahe null Volt, was die Schalter-Treiberschaltung 320 ausschaltet, so daß der Leistungsschalter SW1 in dem offenen Zustand bleibt.
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Wenn sich der Leistungsschalter SW1 in dem offenen Zustand befindet, stoppt die Sekundärwindung L3 ein Liefern 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 Widerständen R4 und R5, um eine Spannung Vb = I2·(R4 + R5) und eine Steuerspannung Vc = Vb·(R5/(R4 + R5)) zu erzeugen. Es wird kein Strom, der von der Stromquelle I2 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-Treiberschaltung 320 bei ungefähr dem minimal zulässigen Tastzyklus arbeitet.
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Wenn der Schalter SW2 eingeschaltet oder geschlossen ist, liefert die Schalter-Treiberschaltung 320 ein Steuersignal eines minimalen Tastzyklus zu dem Leistungsschalter 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 erhöht. Wenn sich die Versorgungsspannung Vcc derart erhöht, 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 Versorgungsspannung Vcc beginnt sich zu verringern und der zuvor beschriebene Zyklus wiederholt sich.
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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 zwischen zwei Referenzspannungen, um den Schalter SW2 periodisch ein- und auszuschalten. Wenn der Schalter SW2 eingeschaltet ist, liefert die Schalter-Treiberschaltung 320 ein Ausgangssignal eines minimalen Tastzyklus zu dem Leistungsschalter SW1, und wenn der Schalter SW2 ausgeschaltet ist, ist die Schalter-Treiberschaltung 320 ausgeschaltet und bleibt der Leistungsschalter SW1 in dem offenen oder ausgeschalteten Zustand, wodurch Schaltverluste bedeutsam verringert werden.
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2 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer alternativen Schalt-Steuervorrichtung 300, die mit der Schalt-Energieversorgung in 1 verwendbar ist. Insbesondere verwendet ein Schaltsteuersignalgenerator 360 eine Spannungsfolgerschaltung 361, um die Stromleitdioden D3 und D4 zu beseitigen, die bei dem Schaltsteuersignalgenerator 340 verwendet werden, der in 1 gezeigt ist. Der Betrieb des alternativen Schaltsteuersignalgenerators 360 ist ähnlich zu dem Schaltsteuersignalgenerator 340, der zuvor im Detail beschrieben worden ist.
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3 zeigt eine schematische Teildarstellung der Schalt-Energieversorgung in 1, wobei sie detaillierter den Rücklaufgenerator 100, die Betriebsarten-Steuervorrichtung 400 und die Rückkopplungsschaltung 200 darstellt. Wie es in 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 wesentlichen eine Gleichspannung ist. Der Rücklaufgenerator 100 beinhaltet ebenso einen Bootstrap-Widerstand Rin, der einen Anfangsladestrom zu dem Kondensator C2 liefert, welcher derart wirkt, daß er die Versorgungsspannung Vcc erhöht, um einen Betrieb eines Steuermoduls 380 einzuleiten. Weiterhin kann, wie es in 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.
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Die Betriebsarten-Steuervorrichtung 400 kann einen Transistor Q1, Widerstände R6 und R7 und eine Diode D5 verwenden, um die Funktion des Schalters SW3 durchzuführen. Insbesondere liefert der Mikrocontroller 500 in der normalen Betriebsart ein Ausgangssignal eines logisch hohen 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-Steuervorrichtung 400 beinhaltet ebenso eine Photodiode PC1, welche von einem Fehlerverstärker Amp1 angesteuert wird, der einen nichtinvertierenden Anschluß, der mit einer Referenzspannung Vref3 verbunden ist, und einen invertierenden Anschluß aufweist, der mit der Betriebsarten-Steuerspannung Va verbunden ist. In der normalen Betriebsart geht, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va größer als die Referenzspannung Vref3 ist (das heißt die Ausgangsspannung Vout ist zu hoch), das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 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 Ausgangsspannung 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 erreicht, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va gleich der Referenzspannung Vref3 ist.
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Die Rückkopplungsschaltung 200 beinhaltet einen Phototransistor PC2, der optisch mit der Photodiode PC1 gekoppelt ist. Daher wird in der normalen Betriebsart, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va größer als die Referenzspannung 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 Tastzyklus des Steuermoduls 300 einzustellen, wodurch der Fehler in der Ausgangsspannung Vout kompensiert wird. Auf ähnliche Weise ist, wenn die Betriebsarten-Steuerspannung Va niedriger als die Referenzspannung Vref3 ist, die Photodiode PC1 ausgeschaltet und wird der Phototransistor PC2 ausgeschaltet. Daher erkennen Fachleute, daß der Fehlerverstärker Amp1, die Photodiode PC1 und der Phototransistor PC2 eine spannungsgesteuerte Stromquelle, wie zum Beispiel die spannungsgesteuerte Stromquelle Ifb ausbilden, die in 1 gezeigt ist. Außerdem werden Fachleute erkennen, daß in der normalen Betriebsart der Fehlerverstärker 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 Referenzspannung Vref3 ist.
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4 zeigt eine detailliertere schematische Darstellung des Steuermoduls 380 in 3. Wie es in 4 gezeigt ist, beinhaltet das Steuermodul zusätzlich zu verschiedenen Komponenten, die zuvor in Verbindung mit 1 beschrieben worden sind, Komparatoren CP1 und CP2, einen Metalloxidhalbleiter- bzw. MOS-Transistortreiber 382, welcher ein herkömmlicher integrierter Schaltungstreiber, 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 weiterhin 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 invertierenden 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 I2 einen Strom zu den Widerständen R4 und R5 liefert, und der Schalter SW4 ist offen, so daß eine Spannung, die gleich der Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2 ist, an den nichtinvertierenden Anschluß 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 nichtinvertierenden Anschluß des Komparators CP1 angelegt wird.
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In der normalen Betriebsart ist die Versorgungsspannung Vcc größer als die Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2, was den Schalter SW2 in dem offenen Zustand 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 Versorgungsspannung Vcc unter die Referenzspannung Vref2 fällt, ändert sich der Zustand des Ausgangs des Komparators CP1 derart, daß der Schalter SW2 geschlossen und der Schalter SW4 geöffnet wird.
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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 beschrieben worden ist, die bewirkt, daß der MOS-Transistortreiber 382 den Leistungsschalter Qsw mit einer Festfrequenz ansteuert, die ungefähr einen minimal zulässigen Tastzyklus aufweist. Als Ergebnis beginnt sich die Versorgungsspannung Vcc zu erhöhen und wenn die Versorgungsspannung 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-Burstbetriebsart 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.
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5 zeigt eine graphische Darstellung von Signalen, die der Schalt-Energieversorgung in den 1, 3 und 4 zugehörig sind. Der Graph (A) stellt die Versorgungsspannung Vcc in der normalen Betriebsart und in der Niederenergie-Burstbetriebsart, das heißt der Standby-Betriebsart, 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 Niederenergie-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 Vref2 zu erhöhen. Wie es in dem Graph (A) gezeigt ist, zirkuliert in der Niederenergie-Burstbetriebsart die Grenze der Versorgungsspannung Vcc zwischen ungefähr der Referenzspannung Vref2 und der Summe der Referenzspannungen Vref1 und Vref2.
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Der Graph (B) in 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 Ausgangsspannung in der Niederenergie-Burstbetriebsart auf einen Bruchteil (um den Multiplikator K, welcher kleiner als 1 ist) der Ausgangsspannung Vout.N der normalen Betriebsart verringert.
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Der Graph (C) in 5 zeigt, daß die Rückkopplungsspannung Vb in der Niederenergie-Burstbetriebsart im wesentlichen nahe null Volt ist und in der normalen Betriebsart im wesentlichen größer als null Volt ist. Außerdem zeigt der Graph (C), wie die Spannung Vb (welche analog zu der Steuerspannung Vc ist) in der normalen Betriebsart eine kontinuierliche Charakteristik aufweist und in der Niederenergie-Burstbetriebsart eine periodische Wellenform wird.
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Eine Reihe von Änderungen und Ausgestaltungen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können durchgeführt werden. Die vorhergehende detaillierte Beschreibung sollte als beispielhaft und nicht als einschränkend aufgefaßt werden und die folgenden Ansprüche, die alle Äquivalente beinhalten, sind derart gedacht, daß sie den Umfang der Erfindung definieren.
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Wie es zuvor beschrieben worden ist, beinhaltet eine erfindungsgemäße Schalt-Energieversorgung 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-Energieversorgunf 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 Bursts ein- und ausgeschaltet wird, die eine vorbestimmte Frequenz aufweisen.
