DE10018229B4 - Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils - Google Patents

Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstromes und/oder der -spannung eines primär gesteuerten Schaltnetzteils mit einem Transformator (2) und einer Steuerschaltung (3) unter Verwendung eines Messwertes, welcher primärseitig gebildet und zur Beeinflussung des Steuerschaltung eingesetzt wird, wobei der Messwert zu einem festen einstellbaren Zeitpukt nach Unterbrechung des Primärkreises (5) zwischengespeichert und mit einem internen Referenzwert der Steuerschaltung verglichen wird und der Zeitpunkt der Spannungsbeaufschlagung der Hauptwandlerwicklung (Np) in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des Referenzwertes durch den Messwert eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstromes und/oder der -spannung eines primär gesteuerten Schaltnetzteils mit einem Transformator und einer Steuerschaltung unter Verwendung eines Messwertes, welcher primärseitig gebildet und zur Beeinflussung des Steuerschaltung eingesetzt wird, wobei der Messwert zwischengespeichert und mit einem internen Referenzwert der Steuerschaltung verglichen wird.
  • Bei Schaltnetzteilen nach dem Flusswandlerprinzip und bei freischwingenden Sperrwandlern kann der Ausgangsstrom durch Begrenzung des Primärstromes im Transformator eingestellt werden. Dabei entsteht eine Strombegrenzung, die ein- und ausgangsspannungsabhängig und somit nicht für alle vorgesehen Anwendungsfälle einsetzbar ist. Die Ausgangsspannungsabhängigkeit kann durch geeignete Schaltungsdimensionierungen relativ klein gehalten werden, erfordert jedoch einen erhöhten Schaltungsaufwand und verursacht somit zusätzliche Kosten. Die Eingangsspannungsabhängigkeit entsteht durch die konstante Verzögerung der Abschaltung bei spannungsabhängig unterschiedlicher Steigung des Stromes und muss durch zusätzliche Beschaltung begrenzt werden, welche ebenfalls einen erhöhten Schaltungsaufwand erfordern und somit zusätzliche Kosten verursachen. Daneben sind Schaltnetzteile ohne Optokoppler bekannt, welche in der Regel eine schlechte Lastausreglung besitzen und somit zu einer hohen Ausgangsspannung bei geringem Ausgangsstrom und zu einer niedrigen Ausgangsspannung bei einem zu großen Ausgangsstrom führen.
  • Schaltnetzteile der gattungsgemäßen Art werden bevorzugt zur Spannungsversorgung von elektrischen oder elektronischen Geräten mit niedriger Versorgungsspannung eingesetzt und werden in großer Zahl benötigt, so dass eine möglichst kostengünstige Schaltungsanordnung gewählt werden muss, welche darüber hinaus die bestehenden Nachteile beseitigt.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 219 735 A2 ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Spitzenstromreduzierung in einem Sperrwandler-Schaltnetzteil bekannt. In dieser Schaltungsanordnung wird eine Impulsaufbereitungsstufe und eine Anlaufschaltstufe über ein Koppelglied, bestehend aus einer Zener-Diode und einem Widerstand vorgesehen, um durch die Wahl des Wertes des Widerstandes die Größe einer Rampenkorrektur und durch die abfallende Konstantspannung über der Zener-Diode den Spannungseinsatzpunkt der Rampenkorrektur festzulegen. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Anstiegswinkel der Rampe in der Impulsaufbereitungsstufe als Funktion der Spannung stärker steigt als der Anstiegswinkel des Stromes in der Primärwicklung, wodurch der Kollektorspitzenstrom im Transistor von einem Maximalwert bei der minimalen Spannung auf einen Minimalwert bei der maximalen Spannung um einen Faktor 2 bis 3 reduziert werden kann.
  • Aus der DE 30 32 034 A1 ist ein Sperrschwinger-Schaltnetzteil bekannt, bei dem eine Ansteuer- und Regelschaltung sowie eine Anlaufschaltung verwendet wird. Die Anlaufschaltung wird beim Einschalten des Gerätes und nach Störfällen dazu verwendet, um das Sperrschwinger-Schaltnetzteil in einen normalen Betriebszustand zurückzuführen. Hierbei wird zum Regeln der Ausgangsspannung eine sägezahnförmige Ansteuerspannung verwendet, deren Steigung dem Kollektorstrom des Schalttransistors entspricht und durch zwei Referenzspannung minimal oder maximal begrenzt wird. Eine Ansteuerung des Schalttransistors erfolgt daher lediglich durch die Impulslänge und den Anstieg der Sägezahnspannung.
  • Aus der DE 695 06 656 T2 ist ein schaltender Stromregler bekannt, der mit hohem Wirkungsgrad einen konstanten Strom an eine Last liefert. Dies geschieht dadurch, dass durch die Verwendung eines Reglers bzw. Stabilisators in einer speziellen als selbstschwingend bezeichneten Betriebsweise eine Regelung vorgenommen wird. Zu diesem Zweck wird der Strom in der Primärwicklung laufend gemessen und sein Spitzen- oder Scheitelwert auf einen Bezugswert eingestellt bzw. eingeregelt.
  • Aus der WO 99/05774 A1 ist ein Sperrwandlerregler bekannt, in dem eine Regelungsüberwachung zur Erkennung einer rückführungslosen Steuerung möglich ist und die Rückführung in den Normalbetrieb gestattet. Zu diesem Zweck ist ein Entladekondensator parallel zu einem bestehenden sample- und hold Kondensator vorhanden, der die Spannung reduzierten eine Rückführung des Systems in den Normalbetrieb ermöglicht, wenn der sample- und hold Kondensator über eine Oszillatorstufe zur Ansteuerung eines Schaltelementes entladen wird.
  • Aus der CH 663 301 A5 ist ein Gleichspannungswandler mit Netztrennung für Eingangsspannungen mit extrem großem Variationsbereich bekannt. Dieser Gleichspannungswandler basiert auf einem Sperrwandler mit Linearregler, der mit Hilfe eines Komparators eine am Emitterwiderstand eines Schalttransistors abfallende Spannung mit einer konstanten Referenzspannung vergleicht und die Ansteuerung des Schalttransistors abschaltet, sobald die am Emitterwiderstand abfallende Spannung die Referenzspannung übersteigt.
  • Aus der JP 02111257 AA ist bekannt, ein Rückführsignal in der Rückführleitung eines Sperrwandlers zu einem Regler in Abhängigkeit von der Pulsbreite des Sperrwandlers zu beeinflussen, um dadurch den Ausgangsstrom bei Strombegrenzung zu kontrollieren.
  • Schließlich ist aus der US 5,438,499 A ein Sperrwandler bekannt, in welchem ein Rückführsignal kurz vor Beginn einer negativen Flanke zwischengespeichert wird, wobei der Beginn der Flanke in Abhängigkeit eines definierten Zeitpunktes innerhalb eines Regelzyklus abhängig von der Pulsbreite des Sperrwandlers ist.
  • Die bekannten Schaltungsanordnungen gewährleisten aber keine nahezu lastunabhängige Spannung- und/oder Stromregelung mit verhältnismäßig geringen Schaltungsaufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, sowie eine Schaltung aufzuzeigen, welche eine nahezu lastunabhängige Spannung- und/oder Stromregelung mit verhältnismäßig geringem Schaltungsaufwand ermöglicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die Verwendung eines primärseitig gebildeten Messwerts zur Beeinflussung der Steuerschaltung wird eine nahezu lastunabhängige Spannungsregelung ermöglicht. Beispielsweise besteht die Möglichkeit den Zeitpunkt zur Speicherung des Messwertes so festzulegen, dass zum Zeitpunkt der Speicherung der Strom im Wandler unabhängig von der sekundären Belastung ist. Hierdurch ergibt sich im Weiteren der Vorteil, dass bei geringer Belastung mit einer erheblich niedrigeren Taktfrequenz des Schaltnetzteils gearbeitet werden kann, wodurch eine sehr geringe Leerlaufeingangsleistung erzielt wird. Ferner kann bei derartigen Schaltungsanordnungen auf die Verwendung eines Optokopplers verzichtet werden, so dass erhebliche Kosten eingespart werden können. Dadurch, dass die Höhe der Überschreitung schaltungstechnisch bei einer erneuten Spannungsbeaufschlagung des Primärkreises bzw. der Hauptwandlerwicklung mit berücksichtigt wird, kann das Schaltverhalten des Schaltnetzteils in vorteilhafter Weise beeinflusst werden, so dass die Zykluszeit optimiert werden kann. Hierbei wird der Messwert zu einem festen, aber variabel einstellbaren Zeitpunkt nach Unterbrechung des Primärkreises zwischengespeichert.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist im Weiteren vorgesehen, dass als Messwert die induzierte Spannung einer Hilfswicklung des Transformators verwendet wird, wodurch die Möglichkeit besteht, mit niedrigen Spannungspotentialen zu arbeiten und somit eine Trennung zwischen der Hoch- und Niederspannungsseite unproblematisch ist. Darüber hinaus verursacht die Anfertigung derartiger Transformatoren nur geringe Zusatzkosten und führt zu einem erheblichen Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen Schaltungsanordnungen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Optimierung dahingehend vorgenommen werden, dass eine erneute Spannungsbeaufschlagung des Primärkreises bis zum Erreichen eines maximalen Stroms des Transformators erfolgt. Durch diese Maßnahmen wird in Abhängigkeit von dem gespeicherten Messwert die Dauer der Ausschaltzeit des Leistungsschalters eingestellt, wobei die Ausschaltzeit um so größer ist, je höher die gespeicherte Spannung war. Nach Ablauf der Ausschaltzeit wird der Leistungsschalter so lange eingeschaltet bis der Strom durch den Transformator den voreingestellten Maximalwert erreicht und somit ein neuer Zyklus beginnt. Als Leistungsschalter wird üblicherweise ein Feldeffekttransistor verwendet, während hingegen die Speicherung durch beispielsweise ein sample and hold Element erfolgt.
  • In alternativer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Strom des Transformators mit einem zeitabhängigen Referenzwert verglichen wird, wobei der Referenzwert gebildet wird durch Referenz (tein) = Abschaltwelle/(1 + Abschaltverzögerungszeit/tein)(für tein > minimale Einschaltzeit).
  • Durch den Vergleich des Transformatorsstroms mit dem Referenzwert kann somit ein Ausgleich der unterschiedlichen Stromanstiegsgeschwindigkeiten vorgenommen werden, so dass bei großer Anstiegsgeschwindigkeit der Abschaltvorgang eher eingeleitet wird und somit ein spannungsunabhängiger Abschaltpunkt vorliegt. Der besondere Vorteil der sich hieraus ergibt liegt darin, dass eine nahezu eingangsspannungsunabhängige Strombegrenzung ermöglicht wird, die ebenfalls in einem Niederspannungs-IC integriert werden kann, da keine Verbindung zum höheren Spannungspotential notwendig ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eine Schaltungsanordnung aufgezeigt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spannungsversorgung der Steuerschaltung durch einen Linear- oder Schaltregler erfolgt, wobei der Messwert für die induzierte Spannung einer Hilfswicklung zu einem festen, einstellbaren Zeitpunkt nach Unterbrechung des Primärkreises speicherbar ist, wobei eine Hilfswicklung des Transformators eine Messspannung für die Steuerschaltung liefert und der Primärkreis einen elektronischen Schalter aufweist. In der Schaltung übernimmt der elektronische Schalter die Zu- oder Abschaltung der Spannungsbeaufschlagung für den Transformator und wird durch die Steuerschaltung gegebenenfalls über einen Vorwiderstand angesteuert. Die Hilfswicklung des Transformators liefert eine Referenzspannung, welche erfindungsgemäß zu einem festen, einstellbaren Zeitpunkt nach Unterbrechung des Primärkreises speicherbar ist, wodurch der bereits aufgeführte Vorteil einer nahezu lastunabhängigen Ausgangsspannung entsteht. Eine erneute Spannungsbeaufschlagung des Primärkreises kann im weiteren in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des internen Referenzwertes der Steuerschaltung durch den Messwert erfolgen, so dass ein Einfluss auf die Zykluszeit und damit auf die Taktrate vorgenommen werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schaltungstechnisch vorgesehen, dass der Primärkreis in Abhängigkeit der induzierten Spannung der Hilfswicklung, vorzugsweise bei einem Wert < 0,1 Volt, wiedereinschaltbar ist.
  • In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerspannung für den elektronischen Schalter zusätzlich durch eine Spannung proportional zum Verhältnis
    Figure 00060001
    überlagert ist.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit die Ansteuerspannung für den elektronischen Schalter zusätzlich durch eine Spannung des Gatesignals zu überlagern. Besonders vorteilhaft ist bei derartigen Schaltungsanordnungen, dass die primäre Versorgungsspannung der Steuerschaltung durch die gleichgerichtete, geregelte Primärspannung erfolgt und dass sekundärseitig kein hohres Spannungspotential anliegt. Durch diese Maßnahmen sind somit keine zusätzlichen Schutzanforderungen hinsichtlich des höheren Spannungspotentials, beispielsweise durch Optokoppler etc., sekundärseitig notwendig.
  • Die Erfindung wird im Weiteren an Hand zweier Schaltungsbeispiele erläutert.
  • Es zeigt
  • 1 einen Stromlaufplan eines ersten Schaltungsbeispiels einer Steuerschaltung mit Linearregler zur Versorgung des Steuerschaltkreises und
  • 2 ein Schaltungsbeispiel einer Steuerschaltung mit Schaltregler zur Versorgung des Steuerschaltkreises.
  • 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel einen Stromlaufplan eines Schaltnetzteils 1, welches einen Transformator 2, eine Steuerschaltung 3 und einen elektronischer Schalter 4 sowie weitere Schaltungskomponenten aufweist. An den Eingängen X9, X10 erfolgt der Anschluss der Netzwechselspannung, während an den Ausgängen LTG100 und LTG101 die Ausgangsspannung Ua anliegt, und zwar an dem Ausgang LTG100 das Pluspotential. In den Primärkreis 5 des Transformators 2 ist ein Vorwiderstand R10, zwei Dioden D10, D11 sowie eine Spule L10 in Reihe geschaltet, während zwei Glättungskondensatoren C10, C11 parallel zu den Eingängen X9, X10 geschaltet sind und wobei der Kondensator C10 einerseits an der Kathode der Diode D11 bzw. mit der Induktivität L10 verbunden ist, während der zweite Pol mit dem Eingang X10 verbunden ist. Der zweite Kondensator C11 ist hingegen unmittelbar parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 2 hinter der Induktivität L10 geschaltet.
  • Der Sekundärkreis 6 weist hingegen eine in Reihe geschaltete Diode D100 sowie einen hierzu parallel geschalteten Kondensator C100 auf. Ein Kondensator C101 mit einem parallel geschalteten Widerstand R100 ist einerseits mit dem Ausgang LTG100 und andererseits mit dem Ausgang LTG101 verbunden. An C11 liegt die gleichgerichtete Netzspännung an, während an C101 die gleichgerichtete Ausgangsspannung anliegt. Über die Widerstände R11 und R12 erhält der integrierte Schaltkreis IC10 die Versorgungsspannung. Die Anschlüsse VT, GND, L und VDD dienen ebenfalls der Versorgung des integrierten Schaltkreises IC10 mit einer geregelten Betriebsspannung. Der integrierte Schaltkreis IC10 enthält im Weiteren eine Steuerschaltung 3, der als Schaltregler gemäß 1 oder als Linearregler gemäß 2 geschaltet werden kann. Zum Betrieb als Linearregler sind die Ausgänge L und VDD miteinander verbunden, wie in 1 gezeigt. Der Ausgang D des integrierten Schaltkreises IC10 ist über einen Vorwiderstand R13 mit dem elektronischen Schalter 4, einem Feldeffekttransistor T10 verbunden. Die Ausgänge L und VDD sind im Weiteren über einen Kondensator C13 mit dem Groundpotential verbunden, während der Eingang U mit der Hilfswicklung Nh verbunden ist. Der Eingang VT und IP ist über die Widerstände R15, R16 an den Ausgang des Feldeffekttransistors T10 angeschlossen, welcher wiederum über den Widerstand R14 mit dem Groundpotential verbunden ist. Zwischen dem Groundpotential des Regelteils und dem Ausgang LTG101 ist im Weiteren ein Kondensator C14 in Reihe geschaltet.
  • 2 zeigt einen Stromlaufplan, in dem der integrierte Schaltkreis IC10 als Schaltregler eingesetzt ist. Gegenüber der vorgenannten Schaltung gemäß 1 wurde eine Induktivität L11 an die Ausgänge L und VDD angeschlossen. Der Eingang VT des integrierten Schaltkreises IC10 ist hingegen offen und der Eingang IP wird wie bisher über den Widerstand R16 mit dem Ausgang des Feldeffekttransistors T10 verbunden. Im Weiteren wird über einen Spannungsteiler das Ausgangssignal G zur Ansteuerung des Eingangs IP mit herangezogen, wobei das Ausgangssignal über einen Widerstand R17, einen Kondensator C15, eine Diode D12 und einen Widerstand R15 dem Eingang IP zugeleitet wird. Die Diode D12 ist kathodenseitig über den Widerstand R17 und Kondensator C15 mit dem Ausgang G verbunden.
  • Die Funktion der Spannungsregelung stellt sich wie folgt dar. Der integrierte Schaltkreis IC10 schaltet den Ausgang G auf high, wodurch der Feldeffekttransistor T10 eingeschaltet wird. Hierdurch steigt der Strom durch die Wicklung Np des Wandlers W10 an, wobei derselbe Strom auch durch den Widerstand R14 fließt. Bei Erreichen der Abschaltschwelle an dem Anschluss IP des integrierten Schaltkreises IC10 wird Anschluss G auf low geschaltet und dadurch der Feldeffekttransistor T10 ausgeschaltet. Auf Grund der magnetischen Kopplung der drei Wicklungen des Transformators 2 werden in allen Wicklungen Spannungen induziert. Durch Nsek fließt zunächst ein Strom folgender Größe: Isek = IP·Np/Nsek
  • Danach sinkt der Strom auf null ab. Währenddessen ist die Spannung an Nsek gleich der Summe der Spannungen an D100 und der Ausgangsspannung. Solange der Strom größer als null ist stehen die Spannungen an den Wicklungen im gleichen Verhältnis zueinander wie die Windungszahlen. Dies wird zur Reglung der Ausgangsspannung ausgenutzt. Dadurch, dass die magnetische Kopplung der Wicklungen zueinander nicht ideal ist, entsteht nach dem Abschalten von T10 zunächst ein Spannungsüberschwinger, bevor sich die Spannung an Nh auf die übertragene Spannung U(Nh) = U(Nsek)·Nh/Nsekeinschwingt: Aus dem vorgenannten Grund darf deshalb nicht der Spitzenwert der Spannung an Nh zur Spannungsreglung an Nh ausgewertet werden. Die Auswertung darf erst erfolgen, wenn die Schwingungen abgeklungen sind. Im Weiteren ist der Spannungsabfall an D100 stromabhängig, wodurch die Spannung an Nh während des Stromflusses nicht konstant ist. Außerdem muss der Transistor oder Feldeffekttransistor T10 länger abgeschaltet werden als Strom durch Nsek fließt, so dass während eines Teils der Abschaltzeit keine Spannung mehr an Nh zur Verfügung steht, die von der Ausgangsspannung abhängig ist und ausgewertet werden kann. Um die vorstehenden Probleme zu lösen wird bei dem erfindungsgemäßen Regelungsprinzip jeweils in einem festen zeitlichen Abstand nach dem Abschalten von G die Spannung an U mit einem sample and hold Element gespeichert. Dadurch erhält man einen Messwert, der weitgehend unabhängig von der Kopplung der Wicklung ist, weil zum Messzeitpunkt die Schwingungen bereits abgeklungen sind. Außerdem ist sichergestellt, dass bei jeder Messung der Strom durch D100 gleich ist und somit auch die Spannung an D100 gleich ist. Überschreitet nun der Messwert den internen Referenzwert in IC10 wird in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung die Zeit bis zum nächsten Einschalten von G eingestellt. Je größer die Überschreitung ist, desto länger die Abschaltdauer. In einem Bereich von 4 % der Referenzspannung variiert dabei die Abschaltdauer von 0 bis 10 ms, so dass bei geringer Belastung die Taktfrequenz auf minimale 100 Hertz zurückgeht und dabei die Ausgangsleistung auf einige mW absinkt. Eine Grundlast von wenigen mW im Gerät reicht demzufolge aus, um die Ausgangsspannung in einen Lastbereich von Nennlast (einige Watt) bis zum Leerlauf im Bereich von Unenn +/– 2 % zu halten. Nach Ablauf der Abschaltdauer wird G wieder auf high gestellt, sofern die im Wandler gespeicherte Energie bereits vollständig zur Sekundärseite übertragen wurde, ansonsten wirkt die Stromreglung wie nachstehend beschrieben und ein neuer Zyklus beginnt.
  • Die Funktion der Stromreglung erfolgt dadurch, dass nach dem Abschalten von T10 das Ausgangssignal G mindestens solange ausgeschaltet bleibt, bis die Spannung am Anschluss U von IC10 auf < 0,1 Volt zurückgeht. Dadurch wird erreicht, dass die im Wandler gespeicherte Energie vollständig zur Sekundärseite übertragen wird. Wenn der Wandler W10 so aufgebaut ist, dass die Einschaltzeit von T10 bei Nennlast sehr viel kürzer ist als die Ausschaltzeit, ergibt sich daraus eine Ausgangsstrombegrenzung, die bei kleiner Ausgangsspannung, z. B. Kurzschluss, nur wenig größer ist als bei Nennausgangsspannung. Um die Steilheit der Strombegrenzung zu verbessern kann erfindungsgemäß dem Spannungsabfall an R14 eine Spannung überlagert werden, die proportional zum Verhältnis (Einschaltzeit (G) + Ausschaltzeit (G))/Einschaltzeit (G)ist. Dieses Signal erzeugt IC10, es steht am Anschluss VT zur Verfügung.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit das Signal auch aus dem Gatesignal, gemäß 2, zu erzeugen, wenn die Spannung am eingeschalteten G konstant ist.
  • Da die Netzwechselspannung stark variiert, insbesondere bei Geräten, die in verschiedenen Ländern, wie z. B. in den USA mit 110 Volt und in Europa mit 230 Volt betrieben werden können, ist die Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms in Np nicht konstant. Auf Grund der Verzögerungszeit zwischen Überschreiten der Referenz an IP und Abschaltung von T10 kommt es bei unterschiedlichen Eingangsspannungen zu verschiedenen Abschaltströmen, wenn eine konstante Referenz benutzt wird. Um dies zu verhindern wird erfindungsgemäß eine Referenz benutzt, die nach folgender Formel ansteigt:
  • Referenzspannung
    • (tein) = Abschalfschwelle/1 + Abschaltverzögerungszeit/(tein).
  • Hierdurch wird erreicht, dass der Abschaltstrom nahezu eingangsspannungsunabhängig ist und die erfindungsgemäßen Vorteile entstehen.
  • 1
    Schaltnetzteil
    2
    Transformator
    3
    Steuerschaltung
    4
    elektronischer Schalter
    5
    Primärkreis
    6
    Sekundärkreis
    C10
    Glättungskondensator
    C11
    Glättungskondensator
    C13
    Kondensator
    C14
    Kondensator
    C15
    Kondensator
    C100
    Kondensator
    C101
    Kondensator
    D10
    Diode
    D11
    Diode
    D12
    Diode
    D100
    Diode
    IC10
    Schaltkreis
    IP
    Strom in W10
    L10
    Spule
    L11
    Induktivität
    LTG100
    Ausgang
    LTG101
    Ausgang
    Nh
    Hilfswicklung
    Np
    Wicklung (primär)
    Ns
    Wicklung (sekundär)
    R10
    Vorwiderstand
    R11
    Widerstand
    R12
    Widerstand
    R13
    Vorwiderstand
    R14
    Widerstand
    R15
    Widerstand
    R16
    Widerstand
    R17
    Widerstand
    R100
    Widerstand
    T10
    Feldeffekttransistor
    U
    Eingang
    W10
    Wandler
    X9
    Eingang
    X10
    Eingang

Claims (13)

  1. Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstromes und/oder der -spannung eines primär gesteuerten Schaltnetzteils mit einem Transformator (2) und einer Steuerschaltung (3) unter Verwendung eines Messwertes, welcher primärseitig gebildet und zur Beeinflussung des Steuerschaltung eingesetzt wird, wobei der Messwert zu einem festen einstellbaren Zeitpukt nach Unterbrechung des Primärkreises (5) zwischengespeichert und mit einem internen Referenzwert der Steuerschaltung verglichen wird und der Zeitpunkt der Spannungsbeaufschlagung der Hauptwandlerwicklung (Np) in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des Referenzwertes durch den Messwert eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwert die induzierte Spannung einer Hilfswicklung (Nh) des Transformators (2) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erneute Spannungsbeaufschlagung des Primärkreises (5) bis zum Erreichen eines maximalen Stroms des Transformators (2) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des Transformators (2) mit einem zeitabhängigen Referenzwert verglichen wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzwert der Wert Referenz (tein) = Abschaltschwelle/(1 + Abschaltverzögerungszeit/tein)(für tein > minimale Einschaltzeit) verwendet wird.
  6. Schaltung zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 in welcher die Spannungsversorgung der Steuerschaltung (3) durch einen Linear- oder Schaltregler erfolgt und wobei der Messwert für die induzierte Spannung einer Hilfswicklung (Nh) zu einem festen, einstellbaren Zeitpunkt nach Unterbrechung des Primärkreises (5) gespeichert wird.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfswicklung (Nh) des Transformators (2) eine Messspannung (U) für die Steuerschaltung (3) liefert und dass der Primärkreis (5) einen elektronischen Schalter (4) aufweist.
  8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (4) für den Primärkreis (5) durch die Steuerschaltung (3) über einen Vorwiderstand angesteuert wird.
  9. Schaltung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt der Spannungsbeaufschlagung der Wandlerhauptwicklung (Np) in Abhängigkeit von der Höhe der Überschreitung des internen Referenzwerts der Steuerschaltung (3) durch den Messwert eingesteuert wird.
  10. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis (5) in Abhängigkeit der induzierten Spannung der Hilfswicklung, vorzugsweise bei einem Wert von < 0,1 Volt, wiedereingeschältet wird.
  11. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert für die Stromabschaltung zusätzlich durch eine Spannung proportional zum Verhältnis
    Figure 00140001
    überlagert ist.
  12. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert für die Stromabschaltung zusätzlich durch eine Spannung des Gatesignals überlagert ist.
  13. Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Versorgungsspannung der Steuerschaltung (3) durch die gleichgerichtete, geregelte Primärspannung erfolgt und dass sekundär kein höheres Spannungspotential anliegt.
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DE50109586T DE50109586D1 (de) 2000-04-12 2001-03-15 Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
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DK01106543T DK1146630T3 (da) 2000-04-12 2001-03-15 Fremgangsmåde til regulering af udgangsströmmen og/eller udgangsspændingen fra en switchmode spændingsforsyning
EP01106543A EP1146630B1 (de) 2000-04-12 2001-03-15 Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
ES01106543T ES2249340T3 (es) 2000-04-12 2001-03-15 Procedimiento para regular la corriente de salida y/o la tension de salida en un convertidor cc/cc.
DE2001143016 DE10143016B4 (de) 2000-04-12 2001-09-03 Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10143016B4 (de) * 2000-04-12 2011-03-24 Friwo Gerätebau Gmbh Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10310361B4 (de) 2003-03-10 2005-04-28 Friwo Mobile Power Gmbh Ansteuerschaltung für Schaltnetzteil
DE50307291D1 (de) 2003-05-16 2007-06-28 Friwo Mobile Power Gmbh Leistungsversorgungsschaltung mit dreidimensional angeordneten Schaltungsträgern sowie Herstellungsverfahren
ES2314311T3 (es) 2003-07-15 2009-03-16 Power Systems Technologies Gmbh Convertidor de corte-oscilante con limitacion de corriente y de tension.
DE10339470A1 (de) 2003-08-27 2005-03-31 Friwo Mobile Power Gmbh Steuerschaltung für ein Schaltnetzteil
DE10358911B3 (de) 2003-12-16 2005-07-28 Friwo Mobile Power Gmbh Flexibler Flachleiter mit integriertem Ausgangsfilter
DE102004016927A1 (de) 2004-04-06 2005-11-03 Friwo Mobile Power Gmbh Verfahren zur Strom- und Spannungsregelung für ein Schaltnetzteil
EP1605572A1 (de) 2004-06-08 2005-12-14 Friwo Geraetebau GmbH Batterieladevorrichtung mit primärseitiger Ladezustandserfassung
DE102005022859B3 (de) 2005-03-11 2006-08-10 Friwo Mobile Power Gmbh Ansteuerschaltung für den Schalter in einem Schaltnetzteil
DE102006022845B4 (de) 2005-05-23 2016-01-07 Infineon Technologies Ag Ansteuerschaltung für eine Schaltereinheit einer getakteten Leistungsversorgungsschaltung und Resonanzkonverter
DE102006022819A1 (de) 2005-05-23 2007-01-04 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zum Versorgen einer Last mit einem Ausgangsstrom
US7639517B2 (en) 2007-02-08 2009-12-29 Linear Technology Corporation Adaptive output current control for switching circuits
DE102007025777A1 (de) * 2007-05-22 2008-11-27 Danfoss Bauer Gmbh Antrieb mit einem ein- oder mehrphasigen Wechselstrommotor
EP2003709B1 (de) 2007-06-11 2013-01-23 Power Systems Technologies GmbH Piezokonverter mit Primärregelung und zugehöriger Piezotransformator
JP2008312359A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Panasonic Corp スイッチング電源装置、並びにレギュレーション回路
JP2009011073A (ja) 2007-06-28 2009-01-15 Panasonic Corp スイッチング電源装置
US8891803B2 (en) 2009-06-23 2014-11-18 Flextronics Ap, Llc Notebook power supply with integrated subwoofer
CN101841250B (zh) 2010-04-27 2012-08-15 上海新进半导体制造有限公司 一种开关电源控制电路及原边控制的反激式开关电源
MX2014001358A (es) 2011-08-01 2014-08-22 Gareth J Knowles Circuitos piezotransformadores intrinsecos adaptivos y autonomos.
US9203292B2 (en) 2012-06-11 2015-12-01 Power Systems Technologies Ltd. Electromagnetic interference emission suppressor
US9203293B2 (en) 2012-06-11 2015-12-01 Power Systems Technologies Ltd. Method of suppressing electromagnetic interference emission
US9660540B2 (en) 2012-11-05 2017-05-23 Flextronics Ap, Llc Digital error signal comparator
US9323267B2 (en) 2013-03-14 2016-04-26 Flextronics Ap, Llc Method and implementation for eliminating random pulse during power up of digital signal controller

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3032034A1 (de) * 1980-08-25 1982-03-25 Siemens Ag Sperrschwinger-schaltnetzteil
EP0219735A2 (de) * 1985-10-17 1987-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zur Spitzenstromreduzierung in einem Sperrwandler-Schaltnetzteil
CH663301A5 (de) * 1981-05-30 1987-11-30 Metrawatt Gmbh Gleichspannungswandler mit netztrennung fuer eingangsspannungen mit extrem grossem variationsbereich.
JPH02111257A (ja) * 1988-10-20 1990-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 直流−直流変換器
US5438499A (en) * 1991-11-01 1995-08-01 Linear Technology Corp. Switching regulator circuit using magnetic flux-sensing
WO1999005774A1 (en) * 1997-07-28 1999-02-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sample-and-hold circuit for a switched-mode power supply
DE69506656T2 (de) * 1994-09-30 1999-05-20 Stmicroelectronics S.A., Gentilly Schaltender Stromregler

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967332A (en) * 1990-02-26 1990-10-30 General Electric Company HVIC primary side power supply controller including full-bridge/half-bridge driver
JPH0757095B2 (ja) * 1990-10-03 1995-06-14 東北リコー株式会社 直流電源装置
JPH0591753A (ja) * 1991-09-25 1993-04-09 Koufu Nippon Denki Kk 電源回路
ATE164272T1 (de) * 1993-12-10 1998-04-15 Siemens Ag Getakteter umrichter mit strombegrenzung
DE19502042A1 (de) * 1995-01-12 1996-08-01 Siemens Ag Schaltnetzteil mit einer Hilfsschaltung zur Speisung eines Taktgebers
JPH08275389A (ja) * 1995-03-31 1996-10-18 Mitsubishi Electric Corp 直流電源装置
JP3015911B2 (ja) * 1995-06-30 2000-03-06 横河電機株式会社 多出力スイッチングレギュレータ
DE19711771B4 (de) * 1997-03-21 2004-06-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Geregeltes Schaltnetzteil mit Überlastsicherung
JP3206488B2 (ja) * 1997-04-24 2001-09-10 横河電機株式会社 スイッチング電源装置
JP3012616B1 (ja) * 1998-10-28 2000-02-28 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 過電圧保護回路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3032034A1 (de) * 1980-08-25 1982-03-25 Siemens Ag Sperrschwinger-schaltnetzteil
CH663301A5 (de) * 1981-05-30 1987-11-30 Metrawatt Gmbh Gleichspannungswandler mit netztrennung fuer eingangsspannungen mit extrem grossem variationsbereich.
EP0219735A2 (de) * 1985-10-17 1987-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zur Spitzenstromreduzierung in einem Sperrwandler-Schaltnetzteil
JPH02111257A (ja) * 1988-10-20 1990-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 直流−直流変換器
US5438499A (en) * 1991-11-01 1995-08-01 Linear Technology Corp. Switching regulator circuit using magnetic flux-sensing
DE69506656T2 (de) * 1994-09-30 1999-05-20 Stmicroelectronics S.A., Gentilly Schaltender Stromregler
WO1999005774A1 (en) * 1997-07-28 1999-02-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sample-and-hold circuit for a switched-mode power supply

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. Lhermite, Un Controleur..., RGE 1992, H. 5, S. 117-123 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10143016B4 (de) * 2000-04-12 2011-03-24 Friwo Gerätebau Gmbh Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils

Also Published As

Publication number Publication date
EP1146630B1 (de) 2005-10-12
EP1211794A2 (de) 2002-06-05
ATE299309T1 (de) 2005-07-15
ES2249340T3 (es) 2006-04-01
ATE306739T1 (de) 2005-10-15
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DE10018229A1 (de) 2001-10-25
DE10060344A1 (de) 2002-06-13
DK1211794T3 (da) 2005-09-05

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