DE102008027583B4 - Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung - Google Patents

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Abstract

Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung, mit einem Stromwandler (1), mit einem daran angeschlossenen Gleichrichter (2), mit einer gleichstromseitig angeschlossenen Reihenschaltung aus einer ersten Sperrdiode (3) und einem Ladekondensator (4), mit einem zum Ausgang des Gleichrichters (2) parallel liegenden elektronischen Schalter (5), mit einem Komparator (6), mit einer Spannungsreferenzschaltung (8) für den Komparator (6), und mit einer Schaltung (9) zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator (4), wobei der Komparator (6) zur Steuerung des elektronischen Schalters (5) abhängig von der Spannung am Ladekondensator (4) in Bezug auf die Spannung dient, die von der Spannungsreferenzschaltung (8) erzeugt wird und am Komparator (6) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Gleichrichter (2) und der ersten Sperrdiode (3) liegender Abgriff (10) vorgesehen ist, an dem die Schaltung (9) zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator (4) liegt und dass diese Schaltung (9) als RC-Kombination (9a, 9b, 9c) mit einer in Reihe geschalteten zweiten...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung, mit einem Stromwandler, mit einem daran angeschlossenen Gleichrichter, mit einer gleichstromseitig angeschlossenen Reihenschaltung aus einer ersten Sperrdiode und einem Ladekondensator, mit einem zum Ausgang des Gleichrichters parallel liegenden elektronischen Schalter, mit einem Komparator, mit einer Spannungsreferenzschaltung für den Komparator, und mit einer Schaltung zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator, wobei der Komparator zur Steuerung des elektronischen Schalters abhängig von der Spannung am Ladekondensator in Bezug auf die Spannung dient, die von der Spannungsreferenzschaltung erzeugt wird und am Komparator anliegt.
  • Eine derartige Schaltung für ein Netzteil gehört zum Stand der Technik und ist z. B. aus den Dokumenten WO 00/49705 A1 und EP 1 306 965 A2 bekannt. Der hierbei eingesetzte Stromwandler kann als nicht ideale Stromquelle angesehen werden. Dies bedeutet, dass nicht in jedem Fall ein zum Primärstrom proportionaler Sekundärstrom aufgrund von Sättigungseffekten erzeugt wird. Das Netzteil dient zur Erzeugung einer Gleichspannung für die Versorgung der Elektronik des Überstromauslösers. Dabei lädt der durch den Gleichrichter gleichgerichtete sekundäre Strom den Ladekondensator auf, so dass an diesem die Spannung ansteigt. Diese Spannung wird durch den Komparator überwacht, der bei Erreichen eines durch die Spannungsreferenzschaltung vorgegebenen Spannungswertes den elektronischen Schalter einschaltet. Dieser z. B. als MOSFET ausgeführte elektronische Schalter schaltet den Stromwandler sekundärseitig kurz, so dass die Spannung am Ladekondensator nicht weiter ansteigt. Die Sperrdiode verhindert ein Entladen des Kondensators über den elektronischen Schalter. Unterschreitet die Spannung am Ladekondensator einen bestimmten unteren Grenzwert, wird der elektronische Schalter durch den Komparator wieder ausgeschaltet und der Ladekondensator über den Sekundärstrom des Stromwandlers nachgeladen. Dieser Nachladevorgang kann abhängig von dem Sekundärstrom im Stromwandler mehrere Halbwellen andauern. Der Nachladevorgang kann sich zur Frequenz des Primärstromes aufsynchronisieren und eine Sättigung des Stromwandlers zur Folge haben. Hierdurch wird die Kurvenform des Sekundärstromes gegenüber der des Primärstromes verzerrt. Da der Stromwandler häufig auch zur Strommessung verwendet wird, werden insbesondere kleine Ströme aufgrund der Verzerrung fehlerhaft gemessen.
  • Aus der US 5 146 398 A ist an sich bekannt, mittels eines zwischen Gleichrichter und erster Sperrdiode angeordneten Abgriffs eine Spannung für die den elektronischen Schalter ansteuernde Steuereinheit zu erzeugen, die die Spannung am Ladekondensator abbildet. Auch aus der JP 04165958 AA ist ein derartiger Abgriff an sich bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltung für ein Netzteil der oben genannten Art vorzuschlagen, bei dem Sättigungseffekte aufgrund des Nachladevorgangs möglichst vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein zwischen dem Gleichrichter und der ersten Sperrdiode liegender Abgriff vorgesehen ist, an dem die Schaltung zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator liegt und dass diese Schaltung als RC-Kombination mit einer in Reihe geschalteten zweiten Sperrdiode ausgebildet ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht, wenn gemäß Anspruch 2 die RC-Kombination derart ausgelegt ist, dass ihre Entladezeit sehr viel kleiner als die Periodendauer des Primärstroms im Stromwandler ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung und
  • 2 Kurvenverläufe zur erfindungsgemäßen Schaltung gemäß 1.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung, die beispielsweise zum Betrieb einer Elektronik dient. Das Netzteil weist einen Stromwandler 1 auf, der primärseitig von einem Wechselstrom durchflossen wird. Der Primärstrom im Stromwandler 1 wird in einen Sekundärstrom übertragen und einem Gleichrichter 2 zugeführt, in dem die Gleichrichtung des Sekundärstroms in bekannter Weise erfolgt. In Reihe zum Gleichrichter 2 liegt auf der einen Seite eine erste Sperrdiode 3 und ein Ladekondensator 4, der durch den gleichgerichteten Strom aufgeladen wird und auf der anderen Seite zur Masse hin die Bürde 7. Die Aufladung kann durch einen elektronischen Schalter 5 unterbrochen werden, der parallel zum Ausgang des Gleichrichters 2 liegt und diesen bei Einschaltung kurzschließt. Ein Komparator 6 dient zur Steuerung des elektronischen Schalters 5. Hierzu ist eine Schaltung 9 zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator 4 vorgesehen, die an dem Abgriff 10 zwischen dem Gleichrichter 2 und der ersten Sperrdiode 3 liegt und mit dem Komparator 6 verbunden ist. Die Schaltung 9 umfasst eine RC Kombination mit einer Reihenschaltung aus zwei ohmschen Widerständen 9b, 9c und einem zu dieser Reihenschaltung parallel geschalteten Kondensator 9a. In Reihe zu dieser Parallelschaltung liegt eine zweite Sperrdiode 9d.
  • Außerdem weist das Netzteil eine Spannungsreferenzschaltung 8 auf, die ebenfalls an dem Komparator 6 angeschlossen ist und eine Bezugsspannung für diesen erzeugt. Bei Überschreiten einer bestimmten oberen Ladespannung am Ladekondensator 4 wird der elektronische Schalter 5 durch den Komparator 6 eingeschaltet und damit der Ladevorgang unterbrochen. Der Kondensator 9a in der RC-Kombination entlädt sich über die Widerstände 9b und 9c, bis ein gewisser unterer Spannungswert erreicht ist. Der Komparator 6 schaltet dann wieder den elektronischen Schalter 5 aus und es erfolgt wieder eine Nachladung des Ladekondensators 4. Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass der Spannungsabgriff für die Schaltung 9 zwischen dem Gleichrichter 2 und der ersten Sperrdiode 3 liegt und außerdem die Schaltung 9 eine RC-Kombination und die dazu in Reihe geschaltete zweite Sperrdiode 9d aufweist. Der Kondensator 9a in der RC-Kombination dient hierbei als Spitzenwertspeicher für die Ladespannung. Die Spitzenwertspannung, die am Kondensator 9a der RC-Kombination gespeichert wird, kann sich über eine definierte Entladungszeit über das Widerstandsnetzwerk 9b und 9c entladen. Die zweite Sperrdiode 9d verhindert ein Entladen des Kondensators über den elektronischen Schalter 5. Wird die Entladezeit der RC-Kombination so gewählt, dass sie viel kleiner ist als die Periodendauer des Primärstroms im Stromwandler 1, so wird der Ladekondensator 4 zur Speicherung einer nachgeschalteten Elektronik mehrmals pro Sinushalbwelle nachgeladen. Somit wird die Nachladezeit wesentlich verkürzt und der Sekundärstrom im Stromwandler 1 weniger stark verzerrt, da die Anzahl der Nachladezyklen pro Halbwelle annähernd konstant ist, z. B. 10 Zyklen pro Halbwelle. Es wird demnach der elektronische Schalter 5 durch eine Art PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) getaktet und damit der Ladekondensator 4 in jeder Sinushalbwelle gleichmäßig nachgeladen wie der Kurvenverlauf U im Diagramm gemäß 2 zeigt. Der weitere Kurvenverlauf I gibt den Sekundärstrom wieder.

Claims (2)

  1. Schaltung für ein Netzteil zur Erzeugung einer Gleichspannung, mit einem Stromwandler (1), mit einem daran angeschlossenen Gleichrichter (2), mit einer gleichstromseitig angeschlossenen Reihenschaltung aus einer ersten Sperrdiode (3) und einem Ladekondensator (4), mit einem zum Ausgang des Gleichrichters (2) parallel liegenden elektronischen Schalter (5), mit einem Komparator (6), mit einer Spannungsreferenzschaltung (8) für den Komparator (6), und mit einer Schaltung (9) zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator (4), wobei der Komparator (6) zur Steuerung des elektronischen Schalters (5) abhängig von der Spannung am Ladekondensator (4) in Bezug auf die Spannung dient, die von der Spannungsreferenzschaltung (8) erzeugt wird und am Komparator (6) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Gleichrichter (2) und der ersten Sperrdiode (3) liegender Abgriff (10) vorgesehen ist, an dem die Schaltung (9) zur Überwachung der Spannung am Ladekondensator (4) liegt und dass diese Schaltung (9) als RC-Kombination (9a, 9b, 9c) mit einer in Reihe geschalteten zweiten Sperrdiode (9d) ausgebildet ist.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die RC-Kombination (9a, 9b, 9c) derart ausgelegt ist, dass ihre Entladezeit sehr viel kleiner als die Periodendauer des Primärstroms im Stromwandler (1) ist.
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