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Anwendungsgebiet
und Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überlast- und Kurzschlussabsicherung
eines Schaltnetzteiles sowie ein Schaltnetzteil.
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Schaltnetzteile
oder so genannte elektronische Transformatoren verfügen in der
Regel über eine Überlast-
und Kurzschlussabsicherung. Dies verhindert eine Beschädigung des
Schaltnetzteils bei nicht ordnungsgemäß angeschlossenen Verbrauchern,
beispielsweise Verbrauchern mit einem zu großen Leistungswert oder bei
einem versehentlichen Kurzschluss von Ausgangsanschlüssen des Schaltnetzteils.
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Bei
Schaltnetzteilen bzw. elektronischen Transformatoren für Halogenlampen
mit einer Halbbrückenschaltung
zur Erzeugung einer hochfrequenten Spannung an einem Übertrager
des Schaltnetzteils wird eine Kurzschlussabsicherung herkömmlicherweise
durch Messen des Stroms durch den gegen Masse geschalteten Transistor
der Halbbrücke realisiert.
Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines so genannten Shunt- Widerstands erfolgen,
der zwischen einen Emitter des Transistors und Masse eingeschleift
ist. Wenn der gemessene Strom einen Schwellenwert überschreitet,
kann ein Schwingvorgang der Halbbrücke für eine bestimmte Zeit unterbrochen
werden, wodurch die vom Schaltnetzteil abgegebene Leistung reduziert
bzw. vollständig
unterdrückt
wird.
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Da
jedoch der elektrische Widerstand von Halogenlampen bei steigender
Temperatur stark zunimmt, d.h. diese nach einem Einschalten im kalten Zustand
einen wesentlich kleineren Widerstand als bei Betriebstemperatur
aufweisen, muss der Schwellenwert zur Kurzschlussabsicherung sehr
hoch gewählt
werden, um zu verhindern, dass im Einschaltfall die Kurzschlussabsicherung
aufgrund des geringen Widerstands anspricht, und somit ein Einschalten
im kalten Zustand gänzlich
verhindert.
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Dieser
hoch zu dimensionierende Schwellenwert bedingt wiederum, dass eine
schleichend bzw. langsam erfolgende Laststeigerung erst detektierbar
ist, wenn bereits sehr hohe Ströme
fließen, d.h.
eine Ausgangsleistung durch das Schaltnetzteil zu erzeugen ist,
die deutlich über
derjenigen Ausgangsleistung liegt, für die das Schaltnetzteil dimensioniert
ist. Ein länger
andauernder Betrieb des Schaltnetzteils bei diesen Bedingungen,
d.h. knapp unter dem Schwellenwert, kann jedoch zu einer Überlastung
und somit zu einer Beschädigung
des Schaltnetzteils führen.
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Um
dies zu verhindern, wird zur reinen Überlasterkennung bzw. Überlastabsicherung
nicht der Strom durch das Schaltmittel gemessen, sondern eine Temperaturmessung
an Leistungsbauelementen des Schaltnetzteils durchgeführt. Die Überlasterkennung
macht sich hierbei den Effekt zu nutze, dass bei einer erhöhten Ausgangsleistung
des Schaltnetzteils im Überlastbetrieb
eine starke Erwärmung
der Leistungsbauelemente auftritt. Diese Erwärmung wird durch die Temperaturmessung detektiert,
wobei im Überlastfall
die Ausgangsleistung des Schaltnetzteils reduziert wird.
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Dies
bedeutet, dass zur Kurzschlusserkennung bzw. -absicherung eine Strommessung
und zur Überlasterkennung
bzw. -absicherung eine Temperaturmessung notwendig ist, wodurch
die Komplexität und
somit die Fehleranfälligkeit
und die Herstellungskosten derartiger Schaltnetzteile steigen.
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Aufgabe und
Lösung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überlast- und Kurzschlussabsicherung
eines Schaltnetzteiles sowie ein Schaltnetzteil zur Verfügung zu
stellen, die eine hohe Betriebssicherheit aufweisen und kostengünstig herstellbar sind.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Schaltnetzteil nach
Anspruch 6.
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Vorteilhafte
sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
weiteren Ansprüche
und werden im folgenden näher
erläutert. Der
Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche Bezugnahme
zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Überlast-
und Kurzschlussabsicherung eines Schaltnetzteiles, das zur Versorgung
von elektrischen Verbrauchern dient, deren elektrischer Widerstand
bei steigender Temperatur zunimmt, wird eine Gesamtstellgröße für eine Ausgangsleistung
des Schaltnetzteiles nach einem Einschalten des Schaltnetzteiles
in Abhängigkeit
von der temperaturabhängigen Änderung
des Widerstands der elektrischen Verbraucher derart bis auf einen
Normalbetriebswert erhöht,
dass bei einem überlast-
und kurzschlussfreien Betrieb die Aus gangsleistung unterhalb eines
einstellbaren Maximalwerts bleibt. Eine Schaltstromstärke durch
ein Schaltmittel des Schaltnetzteils, das zur Erzeugung einer Wechselspannung
an einem Übertrager
des Schaltnetzteils dient, wird ermittelt und die Gesamtstellgröße bei zunehmender
Schaltstromstärke
reduziert, wenn die Schaltstromstärke eine einstellbare Schaltstromschwellenstromstärke überschreitet.
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Der
beschriebene Gesamtstellgrößenverlauf über der
Zeit berücksichtigt
den Temperaturverlauf des elektrischen Widerstands der Verbraucher,
d.h. beim Einschalten bzw. kurz nach dem Einschalten wird die Gesamtstellgröße derart
erzeugt, dass ihr eine geringe theoretische Ausgangsleistung entspricht.
Folglich führt
der geringe elektrische Widerstand der Verbraucher aufgrund der
noch geringen Gesamtstellgröße nicht
zu hohen Strömen
oder Schaltstromstärken
bzw. einer hohen Ausgangsleistung. Gleichzeitig mit der Zunahme
des Widerstandes der Verbraucher durch deren Erwärmung wird die Gesamtstellgröße bis auf
den Normalbetriebswert erhöht.
Der Normalbetriebswert kann von einem einstellbaren Sollwert der
Ausgangsleistung abhängen
oder, falls keine Sollwerteinstellung vorgesehen ist, einer Ausgangsleistung
entsprechen, für
die das Schaltnetzteil dimensioniert ist. Dieser so genannte Sanftanlauf,
d.h. das langsame Hochdimmen der Halogenlampen bis zur Volllast,
bewirkt, dass hohe Ströme
beim Einschalten der noch kalten Halogenlampen vermieden werden,
wodurch eine Stromstärkenschwelle,
ab der ein Kurzschluss detektiert wird, im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren deutlich reduziert werden kann. Auf diese Weise kann folglich durch
eine Strommessung zusätzlich
zur Kurzschlusserkennung bzw. Kurzschlussabsicherung auch eine Überlasterkennung
bzw. Überlastabsicherung
erfolgen.
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Durch
das kontinuierliche Reduzieren der Gesamtstellgröße bei zunehmender Schaltstromstärke, wenn
die Schaltstromstärke
die einstellbare Schaltstromschwellenstromstärke überschreitet, wird die Ausgangsleis tung
des Schaltnetzteils kontinuierlich reduziert, wodurch eine Überlastung
und somit eine Beschädigung
bzw. Zerstörung
des Schaltnetzteils zuverlässig
verhindert wird. Die Schaltstromschwellenstromstärke kann derart gewählt werden, dass
eine Reduzierung der Gesamtstellgröße erst bei einem Überschreiten
einer maximalen Ausgangsleistung des Schaltnetzteiles einsetzt.
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Üblicherweise
handelt es sich bei der Gesamtstellgrößeneinstellung um einen gesteuerten und
nicht um einen geregelten Vorgang, d.h. die Vorgabe der Ausgangsleistung
durch Einstellung der Gesamtstellgröße erfolgt beispielsweise anhand
von Gesamtstellgrößenwerten,
die durch Berechung, unter der Annahme einer angenommenen, typischen Ausgangslast,
einer theoretischen Ausgangsleistung zugeordnet sind. In anderen
Worten: die Vorgabe der Gesamtstellgröße mit einem bestimmten Wert
berücksichtigt
nicht die tatsächlich
vorhandene Ausgangslast bzw. die tatsächlich ausgegebene Leistung,
sondern entspricht einer berechneten Beziehung zwischen Gesamtstellgrößenwerten
und Ausgangsleistungswerten bei einer typischen Ausgangslast.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Gesamtstellgröße durch Überlagerung
einer ersten Teilstellgröße und einer
zweiten Teilstellgröße gebildet,
wobei die erste Teilstellgröße ein pulsweitenmoduliertes
Signal ist, dessen Tastverhältnis
in Abhängigkeit
von einem einstellbaren Ausgangsleistungssollwert eingestellt wird,
und die zweite Teilstellgröße aus der
Schaltstromstärke
gebildet wird. Dies ermöglicht
beispielsweise die Verwendung herkömmlicher Verfahren bzw. Schaltungsteile,
die über einen
einstellbaren Ausgangsleistungssollwert verfügen, welcher der ersten Teilstellgröße entspricht,
jedoch keine Überlastabsicherung
durch Veränderung dieses
pulsweitenmoduliertes Signals unterstützen. Durch die Überlagerung
der zweiten Teilstellgröße kann
modular eine Überlastabsicherung
realisiert werden. Bevorzugt ist die Gesamtstellgröße ein pulsweitenmoduliertes
Signal, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit
von einem Ausgangsleistungssollwert eingestellt wird, und die erste
Teilstellgröße und die zweite
Teilstellgröße werden
derart überlagert,
dass das Tastverhältnis
des pulsweitenmodulierten Signals der Gesamtstellgröße bei zunehmender
Schaltstromstärke
abnimmt.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Wechselspannung an dem Übertrager
durch eine Halbbrückenschaltung
erzeugt.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Schaltstromstärke durch
einen Shunt-Widerstand ermittelt, der zwischen das Schaltmittel
und ein Bezugspotential eingeschleift wird.
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Das
erfindungsgemäße Schaltnetzteil
mit einer Überlast-
und Kurzschlussabsicherung zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern,
insbesondere von Halogenlampen, deren elektrischer Widerstand bei
steigender Temperatur zunimmt, umfasst einen Übertrager, der an seinem Eingang
mit einer hochfrequenten Wechselspannung im mehrere kHz-Bereich beaufschlagt
wird und an dessen Ausgang eine Ausgangsspannung zur Versorgung
der elektrischen Verbraucher ansteht. Weiterhin ist mindestens ein
Schaltmittel zur Erzeugung der Wechselspannung an dem Übertrager
und eine Schaltstrommesseinrichtung zur Messung einer Schaltstromstärke durch
das Schaltmittel vorgesehen. Eine Steuereinrichtung ist zur Erzeugung
einer ersten Teilstellgröße für eine Ausgangsleistung
des Schaltnetzteiles ausgebildet, wobei die erste Teilstellgröße derart
erzeugt wird, dass eine Ausgangsleistung des Schaltnetzteiles nach
einem Einschalten des Schaltnetzteiles in Abhängigkeit von der temperaturabhängigen Änderung
des Widerstands der elektrischen Verbraucher derart bis auf einen
Normalbetriebswert erhöht wird,
dass bei einem überlast-
und kurzschlussfreien Betrieb die Ausgangsleistung unterhalb eines
einstellbaren Maximalwerts bleibt. Eine mit der Schaltstrommesseinrichtung
gekoppelte Lasterkennungseinrichtung ist zur Erzeugung einer zweiten
Teilstellgröße für die Ausgangsleistung
des Schaltnetzteiles ausgebildet. Eine Überlagerungseinrichtung dient
zur Erzeugung einer Gesamtstellgröße für die Ausgangsleistung durch Überlagerung
der ersten Teilstellgröße mit der
zweiten Teilstellgröße, wobei
die zweite Teilstellgröße derart
erzeugt und die erste Teilstellgröße mit der zweiten Teilstellgröße derart überlagert
wird, dass die Gesamtstellgröße bei zunehmender
Schaltstromstärke
reduziert wird, wenn die Schaltstromstärke eine einstellbare Schaltstromschwellenstromstärke überschreitet.
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In
einer Weiterbildung des Schaltnetzteils ist eine Halbbrückenschaltung
vorgesehen, wobei die Halbbrückenschaltung
das Schaltmittel umfasst.
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In
einer Weiterbildung des Schaltnetzteils umfasst die Schaltstrommesseinrichtung
einen Shunt-Widerstand, der zwischen das Schaltmittel und ein Bezugspotential
eingeschleift ist.
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In
einer Weiterbildung des Schaltnetzteils umfasst die Lasterkennungseinrichtung
eine Diode, die mit ihrer Anode mit einem Anschluss des Shunt-Widerstands
verbunden ist, einen ersten Widerstand, der mit Kathode der Diode
verbunden ist, einen Kondensator, der zwischen den ersten Widerstand
und ein Bezugspotential eingeschleift ist, einen zweiten Widerstand
und einen dritten Widerstand, die zwischen einen Verbindungsknoten
des Kondensators und des ersten Widerstands und das Bezugspotential
eingeschleift sind, und einen Stell-Transistor, der durch ein an
einem Verbindungsknoten des zweiten und des dritten Widerstand anstehendes
Signal angesteuert wird, wobei die zweite Teilstellgröße durch
den Stell-Transistor ausgegeben wird.
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In
einer Weiterbildung des Schaltnetzteils umfasst die Steuereinrichtung
einen Optokoppler mit einem Ausgangs-Transistor, wobei die erste
Teilstellgröße durch
den Ausgangs-Transistor ausgegeben wird.
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In
einer Weiterbildung des Schaltnetzteils umfasst die Überlagerungseinrichtung
einen Kopplungs-Widerstand, der zwischen eine Versorgungsspannung
und einen Anschluss des Ausgangs-Transistors und einen Anschluss
des Stell-Transistors eingeschleift ist, und ein Logik-Gatter mit mindestens einem
Eingangs-Anschluss, der mit einem Verbindungsknoten des Kopplungs-Widerstands
und der Anschlüsse
des Stell-Transistors und des Ausgangs-Transistor verbunden ist,
wobei die Gesamtstellgröße an einem
Ausgangsanschluss des Logik-Gatters ansteht. Das Logik-Gatter kann
ein beliebiges digitales Schaltglied, beispielsweise ein UND-Gatter
oder ein Schmitt-Trigger sein, das zur digitalen Aufbereitung des
durch Überlagerung
der Teilstellsignale entstehenden Signals dient.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für
sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in
einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränkt die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Die einzige Zeichnung bzw. Figur zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schaltnetzteil
zur Versorgung von Halogenlampen.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Schaltnetzteil 100 zur
Versorgung von elektrischen Verbrauchern in Form einer Halogenlampe 200.
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Das
Schaltnetzteil 100 umfasst eine herkömmliche Halbbrückenschaltung 110 mit
einem Übertrager 111,
der an seinem Eingang mit einer hochfrequenten Wechselspannung UE
im Bereich von ca. 40 kHz beaufschlagt wird und an dessen Ausgang
eine Ausgangsspannung UA zur Versorgung der Halogenlampe 200 ansteht.
Die Halbbrückenschaltung 110 umfasst
weiterhin ein erstes Schaltmittel in Form eines Transistors 112 und
ein zweites Schaltmittel in Form eines Transistors 113,
die seriell zwischen eine durch einen Gleichrichter 300 aus
einer Netzspannung UN erzeugte Spannung UG eingeschleift sind und
zur Erzeugung der hochfrequenten Wechselspannung UE dienen. Parallel
zu den Transistoren 112 und 113 sind Kondensatoren 114 und 115 seriell
zwischen die Spannung UG eingeschleift. Der Übertrager 111 ist
mit seinem Eingang bzw. seiner Primärwicklung zwischen einen Verbindungsknoten
des ersten Transistors 112 und des zweiten Transistors 113 und
einen Verbindungsknoten des ersten Kondensators 114 und
des zweiten Kondensators 115 eingeschleift.
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Eine
Steuereinrichtung 140 dient zur Erzeugung einer ersten
Teilstellgröße 144 zur
Einstellung bzw. Vorgabe einer Ausgangsleistung des Schaltnetzteiles 100.
Die Steuereinrichtung 140 umfasst hierzu einen Mikroprozessor 141,
auf dem ein nicht gezeigtes Steuerprogramm abläuft. Der Mikroprozessor 141 erzeugt
die Teilstellgröße 144 als
pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis, das
in Abhängigkeit
von einem einstellbaren Ausgangsleistungssollwert eingestellt wird.
Das Tastverhältnis
(auch Tastgrad; engl. duty cycle) gibt das Verhältnis der Länge des eingeschalteten Zustands (Impulsdauer)
zur Peri odendauer des Rechtecksignals an. Der Ausgangsleistungssollwert
ist beispielsweise durch nicht gezeigte Bedienelement einstellbar.
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Die
erste Teilstellgröße 144 wird
derart erzeugt, dass eine Ausgangsleistung des Schaltnetzteiles
nach einem Einschalten des Schaltnetzteiles 100 in Abhängigkeit
von der temperaturabhängigen Änderung
des Widerstands der Halogenlampe 200 derart bis auf einen
Normalbetriebswert erhöht
wird, dass bei einem überlast-
und kurzschlussfreien Betrieb die Ausgangsleistung unterhalb eines
einstellbaren Maximalwerts bleibt. Der einstellbare Maximalwert
kann beispielsweise einer Nennleistung des Schaltnetzteiles entsprechen
oder geringfügig,
beispielsweise 10 Prozent über
oder unter dieser liegen. Der typische Widerstand der Halogenlampe 200 in kaltem
Zustand ist bekannt. Durch geeignete Wahl des Tastverhältnisses
des pulsweitenmodulierten Signals 144 kann nun sichergestellt
werden, dass die Ausgangsleistung während der Erwärmung der
Halogenlampe 200 kleiner als der Maximalwert bleibt, obwohl
der Widerstand der Halogenlampe 200 zu diesem Zeitpunkt
deutlich kleiner ist, als in aufgeheiztem Zustand.
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Durch
Messung einer typischen Aufheizkurve kann der Widerstandsverlauf
der Halogenlampe über
der Zeit ermittelt werden. Das Tastverhältnis der ersten Teilstellgröße 144 wird
nun in Abhängigkeit von
der gemessenen Aufheizkurve kontinuierlich oder schrittweise bis
auf einen Normalbetriebswert derart erhöht, dass die Maximalleistung
nicht überschritten
wird. Das Tastverhältnis
des Normalbetriebswerts wird in Abhängigkeit von dem eingestellten
Ausgangsleistungssollwert eingestellt. Beispielsweise kann das Tastverhältnis in
1-Prozent-Schritten von einem Anfangswert von 10 Prozent über eine Zeitdauer
von ca. 100ms bis 1000ms auf 70 Prozent erhöht werden. Anschließend bleibt
das Tastverhältnis
konstant bei 70 Prozent, wenn der diesem Tastverhältnis zugeordnete
Ausgangsleistungssollwert unverändert
bleibt.
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Die
Teilstellgröße 144 als
pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal dient zur Ansteuerung eines Optokopplers 142 der
Steuereinrichtung 140, wobei ein Ausgangs-Transistor 143 des
Optokopplers 142 die erste Teilstellgröße 144 galvanisch
getrennt vom Eingang des Optokopplers 142 ausgibt.
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Eine
Lasterkennungseinrichtung 160 ist zur Erzeugung einer zweiten
Teilstellgröße 161 für die Ausgangsleistung
des Schaltnetzteiles 100 ausgebildet. Hierzu umfasst die
Lasterkennungseinrichtung 160 eine Schaltstrommesseinrichtung
zur Messung des durch den Transistor 113 fließenden Schaltstroms
in Form eines Shunt-Widerstands 162, der zwischen eine
Source-Elektrode des Transistors 113 und ein Bezugspotential
bzw. Masse eingeschleift ist, eine Diode 163, die mit ihrer
Anode mit einem Anschluss des Shunt-Widerstands verbunden ist, einen ersten
Widerstand 164, der mit Kathode der Diode 163 verbunden
ist, einen Kondensator 165, der zwischen den ersten Widerstand 164 und
Masse eingeschleift ist, einen zweiten Widerstand 166 und
einen dritten Widerstand 167, die zwischen einen Verbindungsknoten
des Kondensators 165 und des ersten Widerstands 164 und
Masse eingeschleift sind, und einen Stell-Transistor 168,
der durch ein an einem Verbindungsknoten des zweiten und des dritten
Widerstands anstehendes Signal angesteuert wird, wobei die zweite
Teilstellgröße 161 durch
den Stell-Transistor 168 in Form eines Stroms ausgegeben
wird. Der Widerstand 164 und der Kondensator 165 bilden
einen Mittelwert der am Shunt-Widerstand 162 anstehenden
Spannung und die Widerstände 166 und 167 dienen
als Spannungsteiler zur geeigneten Einstellung einer Schaltstromschwellenstromstärke, ab
der der Transistor 168 leitend wird.
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Eine Überlagerungseinrichtung 150 zur
Erzeugung einer Gesamtstellgröße 151 für die Ausgangsleistung
des Schaltnetzteils 100 umfasst einen Kopplungs-Widerstand 152,
der zwischen eine Versorgungsspannung VCC und einen Anschluss des Ausgangs-Transistors 143 und
ei nen Anschluss des Stell-Transistors 168 eingeschleift
ist, und ein UND-Gatter 153 mit
Eingangs-Anschlüssen,
die jeweils mit einem Verbindungsknoten des Kopplungs-Widerstands 152 und
der Anschlüsse
des Stell-Transistors 168 und des Ausgangs-Transistor 143 verbunden
sind, wobei die Gesamtstellgröße 151 an
einem Ausgangsanschluss des Logik-Gatters ansteht.
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Die
Gesamtstellgröße 151 dient
als Eingangssignal für
eine Ansteuerschaltung 170, die aus der Gesamtstellgröße 151 geeignete
Ansteuersignale für
die Transistoren 112 und 113 erzeugt, wobei die Ansteuersignale
für die
Transistoren 112 und 113 in Abhängigkeit
von der Gesamtstellgröße 151 derart erzeugt
werden, dass sich eine der Gesamtstellgröße 151 entsprechende,
theoretische Ausgangsleistung ergibt.
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Die Überlagerungseinrichtung 150 erzeugt die
Gesamtstellgröße 151 als
pulsweitenmoduliertes Signal, wobei die erste Teilstellgröße 144 und
die zweite Teilstellgröße 161 derart überlagert
werden, dass das Tastverhältnis
des pulsweitenmodulierten Signals der Gesamtstellgröße 151 bei
zunehmender Schaltstromstärke
abnimmt.
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Wenn
die durch den Shunt-Widerstand 162 gemessene mittlere Schaltstromstärke Werte
aufweist, die unterhalb der Schaltstromschwellenstromstärke liegen,
ergibt sich eine Basis-Emitter-Spannung am Stell-Transistor 168, bei welcher
dieser im wesentlichen sperrt. Für
diesen Fall wird das erste Teilstellsignal 144 im wesentlichen
unverändert
an den Ausgang des Optokopplers 142 übertragen und an die Eingänge des
UND-Gatters 153 angelegt.
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Wenn
die durch den Shunt-Widerstand 162 gemessene mittlere Schaltstromstärke Werte
aufweist, die über
der Schaltstromschwellenstromstärke liegen,
ergibt sich eine Basis-Emitter-Spannung am Stell-Transistor 168, bei welcher
dieser leitend wird. Die Stromstärke
des zweiten Teilstellsignals 162 hängt hierbei von der mittleren
Schaltstromstärke
ab und nimmt für
größere Schaltstromstärken zu.
Die Überlagerungseinrichtung 150 bewirkt
in Abhängigkeit
von dem zweiten Teilstellsignal 161 eine Verflachung bzw.
eine Reduzierung einer Flankensteilheit des durch den Optokoppler 142 ausgegebenen
ersten Teilstellsignals 144, wodurch das Gesamtstellsignal 151 ein
im Vergleich zu dem ersten Teilstellsignal 144 geringeres
Tastverhältnis
aufweist. Dies bewirkt eine Reduktion der von dem Schaltnetzteil
ausgegebenen Leistung. Ab einer bestimmten, hohen mittleren Stromstärke durch
den Shunt-Widerstand 162 schaltet der Stell-Transistor 168 vollständig durch, wodurch
die Gesamtstellgröße 151 auf
einen Wert von Null gesetzt wird. Die Gesamtstellgröße 151 ist folglich
ein konstantes Signal, wodurch wiederum die Ausgangsleistung des
Schaltnetzteils 100 vollständig abgeschaltet wird. Da
für diesen
Fall der Kondensator 165 über die Widerstände 166 und 167 langsam entladen
wird, nimmt der Kollektor-Emitter-Widerstand des Stell-Transistors 168 langsam
wieder zu, wodurch die Ausgangsleistung ebenfalls wieder zunimmt.
Auf diese Wiese ist ein so genannter Autorestartbetrieb möglich, wenn
die Überlast
bzw. der Kurzschluss nicht mehr vorliegt.
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Bei
geeigneter Dimensionierung erfolgt folglich bei störungsfreiem
Betrieb keine Leistungsreduktion durch die zweite Teilstellgröße 161.
Bei einem schleichenden Lastanstieg über einen zulässigen Leistungswert
hinaus wird die Gesamtstellgröße 151 durch Überlagerung
der ersten und der zweiten Teilstellgröße 144 bzw. 161 zunehmend
reduziert, wobei ab einer Stromstärke durch den Shunt-Widerstand 162,
beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, die zum Durchschalten
des Stell-Transistors 168 führt, die
Leistungsabgabe vollständig
abgeschaltet bzw. unterbunden wird.
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Die
gezeigten Ausführungsbeispiele
ermöglichen
eine zuverlässige Überlast-
und Kurzschlussabsicherung des Schaltnetzteils durch Auswer tung
der Schaltstromstärke,
wodurch eine getrennte Temperaturüberwachung der Leistungsbauelemente
entfallen kann.