DE102010009870A1 - Switch power pack controlling circuit arrangement for switch power pack device, has rectifier control unit switching transistor to non-conductive state independent of switching frequency prior to completion of freewheel phase - Google Patents

Switch power pack controlling circuit arrangement for switch power pack device, has rectifier control unit switching transistor to non-conductive state independent of switching frequency prior to completion of freewheel phase Download PDF

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Abstract

The arrangement has a rectifier control unit (31) to control two transistors of a rectifier circuit (13) i.e. synchronous rectifier, of a switch power pack, where the transistors are switched to a conducting state when the rectifier circuit is in a freewheel phase. The control unit switches one of the transistors to a non-conductive state independent of switching frequency prior to completion of the freewheel phase. A time control unit (32) adjusts a transistor down time during the freewheel phase, where the transistor is switched to the non-conductive state during the down time. Independent claims are also included for the following: (1) a method for controlling a switch power pack (2) a switch power pack device comprising a rectifier circuit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils, wobei das Schaltnetzteil einen Transformator zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Primärseite auf eine Sekundärseite, eine Schalteinheit zum Schalten eines Ansteuerstroms zur Ansteuerung der Primärseite des Transformators entsprechend einer Schaltfrequenz, eine Transformator-Steuereinheit zur Steuerung der Schaltfrequenz und eine Gleichrichterschaltung, insbesondere einen Synchrongleichrichter, mit zwei Transistoren zur Gleichrichtung einer an der Sekundärseite des Transformators anliegenden Sekundärspannung aufweist. The present invention relates to a circuit arrangement for driving a switching power supply, wherein the switching power supply has a transformer for transmitting electric power from a primary side to a secondary side, a switching unit for switching a drive current for driving the primary side of the transformer according to a switching frequency, a transformer control unit for controlling Switching frequency and a rectifier circuit, in particular a synchronous rectifier having two transistors for rectifying a voltage applied to the secondary side of the transformer secondary voltage.

Die Erfindung betrifft ferner eine Schaltnetzteilvorrichtung mit einem Schaltnetzteil und einer solchen Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils mit einem Synchrongleichrichter.The invention further relates to a switching power supply device with a switching power supply and such a circuit arrangement and a method for driving a switching power supply with a synchronous rectifier.

Schaltnetzteile (oft auch als Schaltnetzgeräte bezeichnet) sind allgemein bekannt und dienen dazu, eine elektrische Spannung zu wandeln, beispielsweise aus einer Netzspannung (Wechselspannung) eine Gleichspannung zu erzeugen. Zur Übertragung einer vorgegebenen elektrischen Leistung in einem Schaltnetzteil wird zur Potentialtrennung und Spannungswandlung ein Transformator (oft als Wandlertransformator bezeichnet) eingesetzt. Die übertragbare Leistung ist vom Kernquerschnitt des Transformators und der gewählten Frequenz (der sogenannten Schaltfrequenz) des Primärstromes, also des durch die Primärwicklung des Transformators fließenden Ansteuerstroms, abhängig. Durch Erhöhung der Schaltfrequenz kann zwar eine größere Leistung übertragen werden, gleichzeitig steigen aber die Verluste im Transformator und in den zum Schalten des Ansteuerstroms meist verwendeten Schalttransistoren der Schalteinheit an. Der Wirkungsgrad des Schaltnetzteils sinkt damit insgesamt. Andererseits kann der Transformator auch, um eine höhere Leistung übertragen zu können, größer dimensioniert werden, wodurch allerdings der Platzbedarf und die Kosten steigen. In der Regel wird der Transformator deshalb so dimensioniert, dass er die Nennleistung mit einer ausreichenden Reserve übertragen kann.Switching power supplies (often referred to as switching power supplies) are well known and serve to convert an electrical voltage, for example, to generate a DC voltage from a mains voltage (AC voltage). For the transmission of a predetermined electrical power in a switching power supply, a transformer (often referred to as a converter transformer) is used for potential separation and voltage conversion. The transmittable power is dependent on the core cross-section of the transformer and the selected frequency (the so-called switching frequency) of the primary current, that is, the driving current flowing through the primary winding of the transformer. By increasing the switching frequency, although a larger power can be transmitted, but at the same time increase the losses in the transformer and in the most commonly used for switching the drive current switching transistors of the switching unit. The efficiency of the switching power supply decreases overall. On the other hand, in order to be able to transmit a higher power, the transformer can be dimensioned larger, which, however, increases the space requirement and the costs. As a rule, the transformer is therefore dimensioned so that it can transmit the rated power with sufficient reserve.

In der DE 10 2007 007249 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils, um eine kurzzeitige Erhöhung der Leistungsübertragung des Schaltnetzteils zu bewirken, beschrieben. Das Schaltnetzteil weist dort einen Transformator zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Primärseite auf eine Sekundärseite, eine Schalteinheit zum Schalten eines Ansteuerstroms zur Ansteuerung des Transformators entsprechend einer Schaltfrequenz und eine Steuereinheit zur Steuerung der Schaltfrequenz auf.In the DE 10 2007 007249 A1 is a circuit arrangement for driving a switching power supply to cause a short-term increase in power transmission of the switching power supply is described. The switching power supply has there a transformer for transmitting electric power from a primary side to a secondary side, a switching unit for switching a drive current for driving the transformer according to a switching frequency and a control unit for controlling the switching frequency.

Zur Ansteuerung des Schaltnetzteils wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen mit einer Lastmesseinheit zur Messung einer zu einem durch eine Last auf der Sekundärseite fließenden Laststrom proportionalen Lastmessgröße, einer Schwellwerteinheit zur Prüfung, ob die gemessene Lastmessgröße einen ersten Schwellwert überschreitet, und einer Steuersignalerzeugungseinheit zur Erzeugung, wenn die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, eines Frequenzsteuersignals zum Bewirken einer kurzzeitigen Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms und zur Erzeugung, wenn die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, eines ersten Strombegrenzungssignals zum Bewirken einer Begrenzung des Laststroms auf einen maximalen Dauerlaststrom und zur Ausgabe des Frequenzsteuersignals und des ersten Strombegrenzungssignals an die Steuereinheit.For driving the switching power supply, a circuit arrangement is proposed with a load measuring unit for measuring a load variable proportional to a load current flowing through a load on the secondary side, a threshold value unit for checking whether the measured load variable exceeds a first threshold value, and a control signal generating unit for generating, if the measured Load measurement variable exceeds the first threshold, a frequency control signal for causing a short-term increase in the switching frequency of the drive current and for generating when the measured load variable exceeds the first threshold, a first current limit signal for effecting limiting the load current to a maximum continuous load current and for outputting the frequency control signal and first current limit signal to the control unit.

Mit einer Schaltnetzteilvorrichtung, die ein darin beschriebenes Schaltnetzteil und eine darin beschriebene Schaltungsanordnung zur Ansteuerung aufweist, können kurzzeitige Leistungserhöhungen erzielt werden, um Lastspitzen abzudecken oder Sicherungsautomaten auszulösen. Dabei muss das Schaltnetzteil zum Bereitstellen dieser zusätzlichen Leistung nicht oder nicht wesentlich über der Nennleistung dimensioniert werden.With a switching power supply device having a switching power supply described therein and a circuit arrangement described therein for driving, short-term power increases can be achieved to cover peak loads or trigger circuit breakers. In this case, the switching power supply to provide this additional power not or not significantly above the rated power must be dimensioned.

Auf der Sekundärseite von solchen Schaltnetzteilen ist ein Gleichrichter erforderlich, um der Last eine Gleichspannung zur Verfügung stellen zu können. Dazu werden unter anderem Synchrongleichrichter mit im Allgemeinen zwei aktiv angesteuerten Transistoren verwendet. Die Ansteuerung erfolgt dabei meist so, dass die Transistoren in der Freilaufphase des Gleichrichters nicht angesteuert werden, also in nichtleitendem Zustand sind, wie bspw. in der US 7,082,043 beschrieben ist. Bekannt sind aber auch Verfahren, bspw. aus der US 6,859,373 , bei denen zu den Ansteuerzeiten feste Verzögerungszeiten hinzugefügt werden, so dass in der Freilaufphase (auch als Freilaufzustand bezeichnet) auch beide Transistoren eingeschaltet sind.On the secondary side of such switching power supplies, a rectifier is required to provide the load with a DC voltage can. Among others, synchronous rectifiers with generally two actively driven transistors are used for this purpose. The control is usually carried out so that the transistors are not driven in the freewheeling phase of the rectifier, so are in non-conductive state, such as in the US 7,082,043 is described. But are also known methods, for example. From the US 6,859,373 in which fixed delay times are added to the drive times, so that both transistors are switched on in the freewheeling phase (also referred to as free-wheeling state).

Der Begriff „Freilaufphase” bezieht meist sich auf die Induktivität des grundsätzliche vorhandenen Ausgangsfilters des Schaltnetzteils und beeinflusst, in welchen Zweigen des Gleichrichters der Strom fließt. Die Induktivität des Ausgangsfilters läuft dann „frei”, wenn von der Primärseite keine Energie geliefert wird.The term "freewheeling phase" usually refers to the inductance of the basic existing output filter of the switched-mode power supply and influences in which branches of the rectifier the current flows. The inductance of the output filter is then "free" when no power is supplied from the primary side.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils vorzuschlagen, mit der ein Schaltnetzteil möglichst verlustfrei arbeitet und mit der auch Schaltnetzteile mit Synchrongleichrichter in allen Betriebsweisen sicher angesteuert werden, insbesondere wenn durch Erhöhung der Schaltfrequenz der Schalteinheit kurzzeitige Erhöhungen der Leistungsübertragung erfolgen.The invention has for its object to provide a circuit arrangement for driving a switching power supply, with which a switching power supply works as lossless as possible and with the switching power supplies with synchronous rectifier are safely controlled in all modes, especially if by increasing the switching frequency of Switching unit short-term increases in power transfer done.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte Schaltungsanordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltungsanordnung eine Gleichrichter-Steuereinheit zur Ansteuerung der zwei Transistoren der Gleichrichterschaltung aufweist, wobei in der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung zumindest zeitweise beide Transistoren in leitenden Zustand versetzt werden und unabhängig von der Schaltfrequenz vor Ende der Freilaufphase ein Transistor in nichtleitenden Zustand versetzt wird.The object is achieved by a circuit arrangement mentioned above, which is characterized in that the circuit arrangement comprises a rectifier control unit for driving the two transistors of the rectifier circuit, wherein in the freewheeling phase of the rectifier circuit at least temporarily both transistors are put in a conducting state and independent of the switching frequency before the end of the freewheeling phase, a transistor is set in a non-conductive state.

Die Aufgabe wird ferner durch ein in Anspruch 15 angegebenes, entsprechend ausgestaltetes Verfahren zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils gelöst.The object is further achieved by a specified in claim 15, according to ausgestaltetes method for driving a switching power supply.

Ferner betrifft die Erfindung auch eine in Anspruch 14 angegebene Schaltnetzteilvorrichtung mit einem Schaltnetzteil und einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Schaltnetzteils.Furthermore, the invention also relates to a specified in claim 14 switching power supply device with a switching power supply and a circuit arrangement according to the invention for driving the switching power supply.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch jeweils vollständig gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei die erfindungsgemäße Schaltnetzteilvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren in entsprechender Weise wie in den auf die Schaltungsanordnung bezogenen Unteransprüchen definiert ist, weitergebildet sein können.The task is thereby completely solved. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims, wherein the switching power supply device according to the invention and the method according to the invention are defined in a corresponding manner as in the subclaims related to the circuit arrangement.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in jedem Falle verhindert werden muss, dass außerhalb der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung beide Transistoren der Gleichrichterschaltung gleichzeitig angesteuert werden, also gleichzeitig in leitendem Zustand sind. Dadurch würde nämlich der Transformator des Schaltnetzteils sekundärseitig kurz geschlossen, was bei üblicher Dimensionierung der Komponenten des Schaltnetzteils nach wenigen Schaltzyklen zur Beschädigung oder Zerstörung des Schaltnetzteils führen würde.The invention is based on the finding that in each case it must be prevented that both transistors of the rectifier circuit are driven simultaneously outside of the freewheeling phase of the rectifier circuit, ie that they are simultaneously in a conducting state. As a result, the transformer of the switched-mode power supply would be short-circuited on the secondary side, which would lead to damage or destruction of the switched-mode power supply after a few switching cycles, given customary dimensioning of the components of the switched-mode power supply.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, unabhängig von der jeweiligen Schaltfrequenz, also auch bei einer kurzzeitigen Erhöhung der Schaltfrequenz, bspw. um eine Erhöhung der Leistungsübertragung des Schaltnetzteils zu erzielen, die Ansteuerung der beiden Transistoren der Gleichrichterschaltung so anzupassen, dass in jedem Fall vor Ende der Freilaufphase mindestens einer der beiden Transistoren in nichtleitenden Zustand versetzt wird. Anders als bei bekannten Schaltungsanordnungen wird also keine feste, an eine bestimmte Schaltfrequenz angepasste Verzögerungszeit für die Ansteuerung der Transistoren hinzugefügt, sondern die Ansteuerung der Transistoren wird an die jeweilige Schaltfrequenz unmittelbar angepasst und entsprechend verändert. Würde dagegen, wie in der US 6,859,373 beschrieben, den Ansteuerzeiten der Transistoren eine feste Verzögerungszeit hinzugefügt, und dies bei einer Schaltnetzteilvorrichtung, wie sie in der oben genannten DE 10 2007 007 249 A1 beschrieben ist, eingesetzt werden, dann würden bei einer Phase kurzzeitiger Leistungserhöhung durch Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms beide Transistoren auch außerhalb der Freilaufphase angesteuert und somit leitend sein, wodurch die Schalteinheit zerstört oder zumindest beschädigt würde. Ein solcher Fall kann dagegen bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht auftreten.According to the invention, it is therefore proposed, irrespective of the respective switching frequency, that is to say also in the case of a short-term increase in the switching frequency, to achieve an increase in the power transmission of the switched-mode power supply, to adapt the control of the two transistors of the rectifier circuit such that in each case before the end of the freewheeling phase at least one of the two transistors is set in a non-conductive state. Unlike in known circuit arrangements, therefore, no fixed, adapted to a specific switching frequency delay time for driving the transistors is added, but the control of the transistors is directly adapted to the respective switching frequency and changed accordingly. Would, however, as in the US 6,859,373 described in the control times of the transistors added a fixed delay time, and this in a switching power supply device, as described in the above DE 10 2007 007 249 A1 is described, then be used in a phase of short-term increase in power by increasing the switching frequency of the drive current both transistors are also driven outside the freewheeling phase and thus be conductive, whereby the switching unit would be destroyed or at least damaged. On the other hand, such a case can not occur in the solution according to the invention.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nicht nur einsetzbar bei Schaltnetzteilen, bei denen durch kurzzeitige Erhöhung der Schaltfrequenz eine Erhöhung der Leistungsübertragung erzielt werden soll, sondern kann grundsätzlich bei allen Schaltnetzteilen eingesetzt werden, bei denen eine Gleichrichterschaltung mit zwei (oder mehr) aktiv gesteuerten Transistoren vorgesehen ist.The circuit arrangement according to the invention can not only be used in switching power supplies in which an increase of the power transmission is to be achieved by a short-term increase in the switching frequency, but can in principle be used in all switching power supplies in which a rectifier circuit with two (or more) actively controlled transistors is provided.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Zeitsteuereinheit vorgesehen zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts während der Freilaufphase, zu dem der eine Transistor durch entsprechende Ansteuerung in nichtleitenden Zustand versetzt wird.In a preferred embodiment, a time control unit is provided for setting the transistor turn-off time during the freewheeling phase, to which the one transistor is set by non-conducting state by appropriate control.

Diese Zeitsteuereinheit ist insbesondere zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz oder einem von der Schaltfrequenz abgeleiteten Schaltfrequenzsignal ausgestaltet. In einer solchen Zeitsteuereinheit lässt sich bspw., wenn diese programmierbar ausgestaltet ist, der Zusammenhang zwischen dem Transistorabschaltzeitpunkt bzw. einer Verzögerung der Ansteuerzeiten, und der Schaltfrequenz bzw. in einem von der Schaltfrequenz abgeleiteten Schaltfrequenzsignal vorgeben, bspw. einprogrammieren (z. B. als fester Algorithmus oder als Tabelle bzw. feste Relation), so dass bei Änderung der Schaltfrequenz unmittelbar auch die Transistoransteuerung entsprechend reagiert. Die Zeitsteuereinheit kann aber bspw. auch ein einfaches variables Zeitglied sein, bei dem die Entladezeit eines Kondensators einstellbar ist. Dadurch lässt sich die Zeitsteuereinheit besonders einfach mit analogen Komponenten realisieren.This time control unit is designed in particular for setting the transistor turn-off time as a function of the switching frequency or a switching frequency signal derived from the switching frequency. In such a time control unit, for example, if this is designed to be programmable, the relationship between the transistor turn-off time or a delay of the drive times and the switching frequency or in a switching frequency signal derived from the switching frequency can be programmed (eg programmed as a fixed algorithm or as a table or fixed relation), so that when changing the switching frequency immediately and the transistor drive reacts accordingly. However, the time control unit may, for example, also be a simple variable timer in which the discharge time of a capacitor is adjustable. This makes it particularly easy to implement the time control unit with analog components.

Bei Verwendung eines solchen variablen Zeitglieds ist in einer weiteren Ausgestaltung erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zeitsteuereinheit Mittel aufweist zur Prüfung, ob die an dem Zeitglied anliegende Zeitgliedspannung eine Abschaltschwelle unterschreitet, und dass die Gleichrichter-Steuereinheit ausgestaltet ist zur Versetzung des Transistors während der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung in nichtleitendem Zustand, wenn die an dem Zeitglied anliegende Zeitgliedspannung die Abschaltschwelle unterschreitet. Die Abschaltschwelle ist dabei bevorzugt fest vorgegeben, während die Zeitgliedspannung von der Schaltfrequenz abhängig ist in dem Sinne, dass die Zeitgliedspannung schneller abfällt, je höher die Schaltfrequenz ist, so dass auch bei höherer Schaltfrequenz die Abschaltschwelle schneller unterschritten wird. Natürlich ist denkbar, die Prüfung und Abschaltlogik in entgegengesetztem Sinne auszugestalten derart, dass Mittel vorgesehen sind zur Prüfung, ob die an dem Zeitglied anliegende Zeitgliedspannung eine Abschaltschwelle überschreitet und dass der eine Transistor dann in nichtleitendem Zustand versetzt wird, wenn die Abschaltschwelle überschritten wird. Beide Lösungen lassen sich grundsätzlich auf einfache Weise durch analoge Schaltungselemente oder in digitaler Logik realisieren.When using such a variable timing element is provided according to the invention in a further embodiment that the timing unit has means for testing whether the voltage applied to the timer timer voltage falls below a switch-off threshold, and that the rectifier control unit is configured for displacement of the transistor during the freewheeling phase of Rectifying circuit in non-conducting state when the voltage applied to the timer timer voltage falls below the switch-off. The turn-off threshold is preferably fixed, while the timer voltage is dependent on the switching frequency in the sense that the timer voltage drops faster, the higher the switching frequency, so that even at higher switching frequency, the turn-off threshold is reached faster. Of course, it is conceivable to design the test and switch-off logic in the opposite sense such that means are provided for checking whether the timer voltage applied to the timer exceeds a switch-off threshold and that the transistor is then rendered non-conductive when the switch-off threshold is exceeded. Both solutions can basically be implemented in a simple manner by analog circuit elements or in digital logic.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gleichrichter-Steuereinheit ausgestaltet ist zur Ansteuerung der zwei Transistoren der Gleichrichterschaltung derart, dass außerhalb der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung jeweils nur einer der beiden Transistoren in leitenden Zustand versetzt wird. Dies gewährt den ordnungsgemäßen Betrieb des Schaltnetzteils und dient als weitere Sicherheit, dass außerhalb der Freilaufphase zu keinem Zeitpunkt beide Transistoren der Gleichrichterschaltung leitend sind, was zu Beschädigungen oder einer Zerstörung des Schaltnetzteils führen würde.In a further development, it is provided that the rectifier control unit is configured to drive the two transistors of the rectifier circuit such that only one of the two transistors is put in a conductive state outside the freewheeling phase of the rectifier circuit. This ensures the proper operation of the switching power supply and serves as further assurance that outside the freewheeling phase at any time both transistors of the rectifier circuit are conductive, which would lead to damage or destruction of the switching power supply.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei einer Schaltnetzteilvorrichtung eingesetzt, wie sie in der eingangs genannten DE 10 2007 007 249 A1 beschrieben ist, bei dem durch Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms der Primärseite des Transformators eine kurzzeitige Erhöhung der Leistungsübertragung des Schaltnetzteils bewirkt werden kann, bspw. um Lastspitzen abzudecken oder eine Sicherung auszulösen. Entsprechend ist in bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit zur Erzeugung eines Frequenzsteuersignals zum Bewirken einer kurzzeitigen Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms der Primärseite des Transformators vorgesehen, die zur Ausgabe des Frequenzsteuersignals an die Transformator-Steuereinheit des Schaltnetzteils ausgestaltet ist, um eine kurzzeitige Erhöhung der Leistungsübertragung des Schaltnetzteils zu bewirken. Diese Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit weist bevorzugt eine Lastmesseinheit, eine Schwellwerteinheit und eine Steuersignalerzeugungseinheit auf, wie gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen ist. Die Schaltungsanordnung kann ferner so weitergebildet sein, wie es in der genannten DE 10 2007 007 249 A1 im Detail beschrieben und gezeigt ist.Preferably, the circuit arrangement according to the invention is used in a switching power supply device, as described in the aforementioned DE 10 2007 007 249 A1 is described, in which by increasing the switching frequency of the drive current of the primary side of the transformer, a short-term increase in the power transmission of the switching power supply can be effected, for example, to cover peak loads or trigger a fuse. Accordingly, in preferred embodiments of the circuit arrangement according to the invention, a frequency control signal generating unit for generating a frequency control signal for causing a short-term increase in the switching frequency of the drive current of the primary side of the transformer, which is designed to output the frequency control signal to the transformer control unit of the switching power supply to a short-term increase in power transmission of the switching power supply to effect. This frequency control signal generating unit preferably has a load measuring unit, a threshold value unit and a control signal generating unit, as is provided according to a further embodiment. The circuit arrangement may further be developed as described in the cited DE 10 2007 007 249 A1 described and shown in detail.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Gleichrichter-Steuereinheit ausgestaltet zur Versetzung des Transistors während der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung in nichtleitenden Zustand in Abhängigkeit von einem von der Lastmesseinheit erhaltenen Meldesignal, dass die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, oder in Abhängigkeit von dem Frequenzsteuersignal. Dieses Meldesignal bzw. das Frequenzsteuersignal dient somit quasi als ein von der Schaltfrequenz abgeleitetes Schaltfrequenzsignal in obigem Sinne, auf Basis dessen die Transistoren angesteuert werden bzw. die Ansteuerung verändert wird, und das bspw. zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts bei Verwendung einer Zeitsteuereinheit dient. Natürlich kann aber auch direkt die Schaltfrequenz der Gleichrichter-Steuereinheit zugeführt werden für diesen Zweck.In a further advantageous refinement, the rectifier control unit is designed to displace the transistor during the freewheeling phase of the rectifier circuit in a nonconducting state as a function of a message signal received from the load measuring unit that the measured load variable exceeds the first threshold value or in dependence on the frequency control signal. This signaling signal or the frequency control signal thus serves, as it were, as a switching frequency signal derived from the switching frequency in the above sense, on the basis of which the transistors are driven or the control is changed, and which, for example, serves to set the transistor turn-off time when using a time control unit. Of course, but also the switching frequency of the rectifier control unit can be supplied directly for this purpose.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zeitsteuereinheit ausgestaltet ist zur Einstellung der Transistorabschaltzeitdauer, während der der eine Transistor in nichtleitendem Zustand versetzt bleibt. Insbesondere wird die Transistorabschaltzeitdauer dabei derart eingestellt, dass der eine Transistor höchstens für eine Zeitdauer in nichtleitendem Zustand versetzt bleibt, die 25%, insbesondere 20%, der Schaltperiode nicht überschreitet und/oder im Bereich von 20 ns bis 2 μs, insbesondere im Bereich von 50 ns bis 100 ns, liegt. Andernfalls würde die (Synchron-)Gleichrichtung zu sehr an Effizienz verlieren. Bei einer Schaltfrequenz von 100 kHz wäre die Transistorabschaltzeitdauer beispielsweise maximal 2 μs.In a preferred embodiment, it is provided that the time control unit is configured to set the transistor turn-off period during which the one transistor remains in a non-conducting state. In particular, the transistor turn-off period is set in such a way that the one transistor remains in a non-conducting state for at least a period not exceeding 25%, in particular 20%, of the switching period and / or in the range of 20 ns to 2 μs, in particular in the range of 50 ns to 100 ns, lies. Otherwise, the (synchronous) rectification would lose too much efficiency. For example, at a switching frequency of 100 kHz, the transistor turn-off period would be a maximum of 2 μs.

Ferner ist bevorzugt in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gleichrichterschaltung ein Synchrongleichrichter ist.Furthermore, it is preferably provided in one embodiment that the rectifier circuit is a synchronous rectifier.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren gezeigten, den Schutzumfang grundsätzlich nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the figures, the scope of protection is not limiting in principle. Show it:

1 ein Schaltbild eines Diodengleichrichters; 1 a circuit diagram of a diode rectifier;

2 ein Schaltbild eines Synchrongleichrichters; 2 a circuit diagram of a synchronous rectifier;

3 Signaldiagramme für unterschiedliche Ansteuerungen der Transistoren bei dem in 2 gezeigten Synchrongleichrichter; 3 Signal diagrams for different drives of the transistors in the in 2 shown synchronous rectifier;

4 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung; 4 a block diagram of a first embodiment of a switching power supply device according to the invention;

5 ein Schaltbild eines variablen Zeitglieds; 5 a circuit diagram of a variable timer;

6 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung; 6 a block diagram of a second embodiment of a switching power supply device according to the invention;

7 ein Blockschaltbild einer Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit; und 7 a block diagram of a frequency control signal generating unit; and

8 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung. 8th a block diagram of a third embodiment of a switching power supply device according to the invention.

Auf der Sekundärseite von Schaltnetzteilen ist grundsätzlich ein Gleichrichter notwendig, um der Last eine Gleichspannung zur Verfügung stellen zu können. Häufig wird dieser Gleichrichter mit Dioden realisiert. Ein Schaltbild eines solchen Diodengleichrichters ist in 1 gezeigt, in diesem Fall ein Mittelpunkt-Zweiweg-Diodengleichrichter. Dabei ist auf der Sekundärseite des Transformators 10 des Schaltnetzteils an den Endpunkten der Sekundärwicklung jeweils eine Diode D1, D2 in gleicher Durchlassrichtung angeschlossen, deren lastseitige Anschlusspunkte miteinander verbunden sind. An einer Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 10 ist eine Spule L0 angeschlossen, deren lastseitiger Anschlusspunkt über eine Kapazität C mit dem gemeinsamen lastseitigen Anschlusspunkt der Dioden D1, D2 verbunden ist. Über dem Kondensator C wird die gleichgerichtete Ausgangsspannung UL zur Versorgung der Last abgegriffen. Durch die beiden Dioden D1, D2 wird der Strom der beiden Halbwellen der an der Sekundärseite des Transformators 10 anliegenden Transformatorausgangsspannung U2 über einen gemeinsamen Punkt der Schaltung geführt. Über die gemeinsame Leitung mit der Spule L0 werden die Ströme dann wieder zum Transformator 10 zurückgeführt. Der Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Diodengleichrichters sind grundsätzlich bekannt, so dass auf weitere Ausführungen an dieser Stelle verzichtet wird.On the secondary side of switching power supplies, a rectifier is basically necessary in order to be able to provide the load with a DC voltage. Often this rectifier is realized with diodes. A circuit diagram of such a diode rectifier is in 1 shown, in this case a mid-point two-way diode rectifier. It is on the secondary side of the transformer 10 of the switching power supply at the end points of the secondary winding in each case a diode D 1 , D 2 connected in the same direction of passage, the load-side connection points are interconnected. At a center tap of the secondary winding of the transformer 10 a coil L 0 is connected, whose load-side connection point is connected via a capacitance C to the common load-side connection point of the diodes D 1 , D 2 . About the capacitor C, the rectified output voltage U L is tapped to supply the load. By the two diodes D 1 , D 2 , the current of the two half-waves of the secondary side of the transformer 10 applied transformer output voltage U 2 over a common point of the circuit. Through the common line with the coil L 0 , the currents are then back to the transformer 10 recycled. The structure and operation of such a diode rectifier are basically known, so that is dispensed with further comments at this point.

Die Dioden D1, D2 eines solchen Diodengleichrichters erzeugen allerdings unerwünscht hohe Durchlassverluste und verringern den erreichbaren Wirkungsgrad. Als Verbesserung sind deshalb auch aktiv angesteuerte Gleichrichter mit Transistoren bekannt, bei denen also die Dioden durch Transistoren, insbesondere MOSFETs, ersetzt werden. Ein Schaltbild eines solchen Synchrongleichrichters ist in 2 gezeigt. Dort sind die Transistoren Q1, Q2, die die Dioden D1, D2 des in 1 gezeigten Diodengleichrichters ersetzen, mit ihrem Ersatzschaltbild aus einem idealisierten Transformator T1 bzw. T2 und den parasitären Dioden DT1 bzw. DT2 gezeigt. Ansonsten entspricht der Schaltungsaufbau dem in 1 gezeigten Schaltungsaufbau.However, the diodes D 1 , D 2 of such a diode rectifier produce undesirably high forward losses and reduce the achievable efficiency. As an improvement, active rectifiers with transistors are therefore also known, in which therefore the diodes are replaced by transistors, in particular MOSFETs. A circuit diagram of such a synchronous rectifier is in 2 shown. There are the transistors Q 1 , Q 2 , the diodes D 1 , D 2 of in 1 replace shown diode rectifier, shown with its equivalent circuit diagram of an idealized transformer T 1 and T 2 and the parasitic diodes D T1 and D T2 . Otherwise corresponds to the circuit structure in 1 shown circuit structure.

Ein nicht angesteuerter aktiver Gleichrichter (Synchrongleichrichter) verhält sich somit wie ein Diodengleichrichter. Bei Ansteuerung der Transistoren Q1, Q2 sinken jedoch die Durchlassverluste erheblich. Allerdings geht auch die Sperrwirkung in Rückwärtsrichtung verloren. Daher müssen die Transistoren Q1, Q2 zu geeigneten Zeitpunkten durch eine zusätzliche Gleichrichter-Steuereinheit (nicht gezeigt in 2) angesteuert werden.A non-energized active rectifier (synchronous rectifier) thus behaves like a diode rectifier. When the transistors Q 1 , Q 2 are driven , however, the forward losses considerably decrease. However, the blocking effect in the reverse direction is lost. Therefore, the transistors Q 1 , Q 2 must be replaced at appropriate times by an additional rectifier control unit (not shown in FIG 2 ).

Die nachfolgend erläuterte Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf symmetrisch betriebene Schaltnetzteiltopologien, insbesondere die Halbbrückentopologie und die Gegentakttopologie. Dort gibt es ausgehend vom Diodengleichrichter (1) drei Schaltzustände am sekundärseitigen Gleichrichter, nämlich:

  • a) D1 leitet, D2 leitet nicht;
  • b) D2 leitet, D1 leitet nicht;
  • c) D1 und D2 leiten (sog. Freilaufzustand).
The invention explained below basically relates to symmetrically operated switching power supply topologies, in particular the half-bridge topology and the push-pull topology. There, starting from the diode rectifier ( 1 ) three switching states on the secondary-side rectifier, namely:
  • a) D 1 conducts, D 2 does not conduct;
  • b) D 2 conducts, D 1 does not conduct;
  • c) D 1 and D 2 conduct (so-called free-wheeling state).

Bei Verwendung eines Synchrongleichrichters mit Transistoren (2) ergeben sich daraus im günstigsten Fall die Zustände:

  • a) Q1 wird angesteuert (ist in leitendem Zustand), Q2 wird nicht angesteuert (ist in nichtleitendem Zustand);
  • b) Q2 wird angesteuert, Q1 wird nicht angesteuert;
  • c) Q1 und Q2 werden angesteuert.
When using a synchronous rectifier with transistors ( 2 ) result in the best case, the states:
  • a) Q 1 is driven (is in a conducting state), Q 2 is not driven (is in a non-conducting state);
  • b) Q 2 is activated, Q 1 is not activated;
  • c) Q 1 and Q 2 are activated.

Einfache Verfahren zur Ansteuerung, wie sie bspw. in der US 7,082,43 beschrieben sind, implementieren nur die Zustände a) und b), so dass im Freilaufzustand die Transistoren Q1, Q2 nicht angesteuert werden und die parasitären Dioden leiten. Dies führt zu einer unerwünschten Erhöhung der Durchlassverluste im Freilaufzustand und es wird im Allgemeinen kein Vorteil gegenüber einem Diodengleichrichter erreicht.Simple method of control, as for example. In the US 7,082,43 are described implement only the states a) and b), so that in the freewheeling state, the transistors Q 1 , Q 2 are not driven and conduct the parasitic diodes. This leads to an undesirable increase of the forward losses in the freewheeling state and generally no advantage over a diode rectifier is achieved.

Es sind jedoch auch Verfahren bekannt, bei denen die Transistoren Q1, Q2 im Freilaufzustand angesteuert werden. Die meisten dieser Verfahren erfordern jedoch zusätzliche Wicklungen am Transformator 10 des Schaltnetzteils. Andere Verfahren benötigen diese zusätzlichen Wicklungen nicht, sondern fügen Verzögerungszeiten zu den Ansteuerzeiten hinzu (vgl. US 6,859,373 ), so dass in der Freilaufphase ebenfalls beide Transistoren Q1, Q2 angesteuert und somit in leitendem Zustand sind. Die Verzögerungszeiten sind dort konstant und müssen an die Schaltfrequenz des Schaltnetzteils angepasst sein.However, methods are also known in which the transistors Q 1 , Q 2 are driven in the freewheeling state. However, most of these methods require additional windings on the transformer 10 of the switching power supply. Other methods do not require these additional windings, but add delay times to the drive times (cf. US 6,859,373 ), so that both transistors Q 1 , Q 2 are also activated in the freewheeling phase and are thus in a conducting state. The delay times are constant there and must be adapted to the switching frequency of the switching power supply.

3 zeigt Signaldiagramme für unterschiedliche Ansteuerungen der Transistoren Q1, Q2 bei dem in 2 gezeigten Synchrongleichrichter. 3a zeigt den zeitlichen Verlauf der Transformatorausgangsspannungen U21, U22 der beiden Teilwicklungen der Sekundärwicklung des Transformators 10. Diese Spannungen werden von der Primärseite des Transformators 10 vorgegeben und grundsätzlich zur Generierung der Ansteuersignale der Transistoren Q1, Q2 herangezogen. Als Freilaufphase wird die Phase bezeichnet, in der beide Transformatorausgangsspannungen U21, U22 kein Signal liefern, also Amplitude 0 haben. 3 shows signal diagrams for different drives of the transistors Q 1 , Q 2 at the in 2 shown synchronous rectifier. 3a shows the time course of the transformer output voltages U 21 , U 22 of the two partial windings of the secondary winding of the transformer 10 , These voltages are from the primary side of the transformer 10 given and basically used to generate the drive signals of the transistors Q 1 , Q 2 . When Freewheeling phase is called the phase in which both transformer output voltages U 21 , U 22 do not provide a signal, ie have amplitude 0.

3b zeigt ideal anzustrebende Verläufe der Ansteuersignale SQ1,ideal, SQ2,ideal für die Transistoren Q1, Q2. Das Ansteuersignal SQ1,ideal des Transformators Q1 ist das inverse Signal der Transformatorausgangsspannung U22, und das Ansteuersignal SQ2,ideal ist das inverse Signal der Transformatorausgangsspannung U21. In der praktischen Umsetzung kann diese Invertierung jedoch grundsätzlich nicht direkt genutzt werden, da zwischen dem Ausschalten des Transistors Q1 und der steigenden Flanke der Transformatorausgangsspannung U22 (und umgekehrt) eine kurze Totzeit einzuhalten ist. 3b shows ideal to be aspired waveforms of the drive signals S Q1, ideal , S Q2, ideal for the transistors Q 1 , Q 2 . The drive signal S Q1, ideal of the transformer Q 1 is the inverse signal of the transformer output voltage U 22 , and the drive signal S Q2, ideal is the inverse signal of the transformer output voltage U 21 . In practice, however, this inversion can not be used directly in principle, as between the switching off of the transistor Q 1 and the rising edge of the transformer output voltage U 22 (and vice versa) a short dead time is observed.

Eine sehr einfache Implementierung von Ansteuersignalen SQ1a, SQ2a ist in 3c gezeigt. Damit werden, wie oben erwähnt, nur die Zustände a) und b) implementiert. In der Freilaufphase werden die Transistoren Q1, Q2 dagegen nicht angesteuert mit der Folge, dass in der Freilaufphase die parasitären Dioden leiten und zu unerwünschten Durchlassverlusten führen.A very simple implementation of drive signals S Q1a , S Q2a is in 3c shown. Thus, as mentioned above, only the states a) and b) are implemented. In the freewheeling phase, however, the transistors Q 1 , Q 2 are not driven, with the result that in the freewheeling phase the parasitic diodes conduct and lead to undesirable passage losses.

3d zeigt Ansteuersignale SQ1b, SQ2b zur Ansteuerung der Transistoren Q1, Q2, wenn einem der beiden Transistoren, bspw. dem Transistor Q1, ein Zeitglied zugeordnet ist. Das Zeitsignal TQ1b zeigt beispielhaft den Verlauf der Ausgangsspannung an einem solchen, dem Transistor Q1 zugeordneten Zeitglied. Der Transistor Q1 wird ausgeschaltet, wenn eine vorgegebene Spannungsschwelle k von diesem Zeitsignal TQ1b unterschritten wird. Eine einfache Implementierung eines solchen Zeitgliedes besteht bspw. aus einem einfachen RC-Glied mit einem Widerstand und einem in Serie dazugeschalteten Kondensator, über deren Dimensionierung die Abfallzeit des Zeitgliedes festgelegt wird. 3d shows drive signals S Q1b , S Q2b for driving the transistors Q 1 , Q 2 , when one of the two transistors, for example, the transistor Q 1 , a timer is assigned. The time signal T Q1b shows by way of example the profile of the output voltage at such a, the transistor Q 1 associated timer. The transistor Q 1 is turned off when a predetermined voltage threshold k from this time signal T Q1b is exceeded . A simple implementation of such a timer consists, for example, of a simple RC element with a resistor and a capacitor connected in series, via the dimensioning of which the fall time of the timing element is determined.

Bei den in 3d gezeigten Signalverläufen ist die Abfallzeit des Zeitglieds fest eingestellt und an eine bestimmte Schaltfrequenz des Schaltnetzteils angepasst. Wie aus der Zusammenschau der in den 3a und 3d gezeigten Signale erkennbar ist, ist dabei gewährleistet, dass der Transistor Q1 nicht mehr angesteuert wird, also in nichtleitendem Zustand versetzt wird, bevor die Freilaufphase endet. Wenn also die Transformatorausgangsspannung U22 ansteigt, ist dann nur noch der Transistor Q2 angesteuert.At the in 3d shown waveforms, the fall time of the timer is fixed and adapted to a specific switching frequency of the switching power supply. As from the synopsis in the 3a and 3d shown signals is ensured that the transistor Q 1 is no longer driven, that is placed in a non-conductive state before the freewheeling phase ends. So if the transformer output voltage U 22 increases, then only the transistor Q 2 is driven.

Wenn aber nun die Schaltfrequenz erhöht wird, wie anhand der Transformatorausgangsspannungen U21', U22' in 3e (zum Vergleich sind auch noch die in 3a gezeigten Transformatorausgangsspannungen U21, U22 gezeigt) verdeutlicht wird, führt eine feste Verzögerungszeit bzw. eine Ansteuerung wie in 3d gezeigt, zu Problemen. Dies ist anhand der in 3f gezeigten Ansteuersignale SQ1e, SQ2c erkennbar. Das Zeitverlaufssignal TQ1c ist, wie gesagt, unverändert, da die Abfallzeit des Zeitglieds nicht verändert ist. Dies führt bei einer erhöhten Schaltfrequenz (Transformatorausgangsspannungen U21', U22') dazu, dass auch außerhalb der Freilaufphase zum Teil beide Transistoren angesteuert sind. In diesem Fall tritt dies ein, während die Transformatorausgangsspannung U22' auf hohem Potential liegt, da die (feste) Abfallzeit des Zeitglieds verhindert, dass trotz der erhöhten Schaltfrequenz der erste Transistor Q1 schnell genug und vor Ablauf der Freilaufphase abgeschaltet wird. Dies würde bei einer erhöhten Schaltfrequenz innerhalb kürzester Zeit zur Beschädigung oder Zerstörung des Schaltnetzteils führen.But if now the switching frequency is increased, as based on the transformer output voltages U 21 ' , U 22' in 3e (for comparison, the in 3a shown transformer output voltages U 21 , U 22 shown), leads a fixed delay time or a control as in 3d shown to problems. This is based on the in 3f shown drive signals S Q1e , S Q2c recognizable. The timing signal T Q1c is, as stated, unchanged since the fall time of the timer is not changed. This results in an increased switching frequency (transformer output voltages U 21 ' , U 22' ) to the fact that even outside the freewheeling phase, both transistors are partially driven. In this case, this occurs while the transformer output voltage U 22 'is at a high potential, because the (fixed) fall time of the timer prevents, despite the increased switching frequency, the first transistor Q 1 being turned off fast enough and before the freewheeling phase has expired. This would lead to damage or destruction of the switching power supply within a very short time at an increased switching frequency.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Ansteuerung der Transistoren Q1, Q2 so zu modifizieren, dass während der Freilaufphase zwar zumindest zeitweise beide Transistoren angesteuert sind, dass aber vor Ablauf der Freilaufphase einer der beiden Transistoren definitiv in den nichtleitenden Zustand verbracht wird. Erfindungsgemäß wird also verhindert, dass außerhalb der Freilaufphase beide Transformatoren angesteuert sind, um die genannten negativen Folgen für das Schaltnetzteil zu vermeiden.According to the invention, it is proposed to modify the driving of the transistors Q 1 , Q 2 such that at least temporarily both transistors are driven during the freewheeling phase, but that one of the two transistors is definitely brought into the non-conducting state before the freewheeling phase has ended. According to the invention, it is thus prevented that both transformers are driven outside the freewheeling phase, in order to avoid the mentioned negative consequences for the switched-mode power supply.

Entsprechende Ansteuersignale SQ1d, SQ2d sowie das Zeitverlaufsignal TQ1d eines Zeitgliedes sind in 3g gezeigt. Dabei wurde die Abfallzeit des Zeitgliedes so verändert (in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz des Schaltnetzteils), dass die Amplitude schneller unter die Schwelle K fällt, wie dies in dem Zeitverlaufssignal TQ1d erkennbar ist. Damit schaltet auch der erste Transistor Q1 schneller ab, und es wird wirksam verhindert, dass außerhalb der Freilaufphase, wenn also die Transformatorausgangsspannung U22' auf hohes Potential geht, der erste Transistor Q1 noch leitend ist (der zweite Transistor ist dann leitend). Alternativ oder ergänzend könnte zudem vorgesehen sein, dass die Schwelle K bei Erhöhung der Schaltfrequenz heraufgesetzt wird, um ein schnelleres Abschalten des ersten Transistors Q1 zu erzielen.Corresponding drive signals S Q1d , S Q2d and the time signal T Q1d of a timer are in 3g shown. In this case, the decay time of the timer was changed (depending on the switching frequency of the switching power supply) that the amplitude falls faster below the threshold K, as can be seen in the time signal T Q1d . This also turns off the first transistor Q 1 faster, and it is effectively prevented that outside the freewheeling phase, so if the transformer output voltage U 22 ' goes to high potential, the first transistor Q 1 is still conductive (the second transistor is then conductive) , Alternatively or additionally, it could also be provided that the threshold K is increased when the switching frequency is increased in order to achieve a faster turn-off of the first transistor Q 1 .

Die Abschaltung des zweiten Transistors Q2 wird in einer Ausgestaltung dadurch gesteuert, dass dem Transistor Q2 ebenfalls ein veränderliches Zeitglied zugeordnet ist. Alternativ kann auch ein einziges Zeitglied vorgesehen sein, das dann immer dem gerade eingeschalteten Transistor zugeordnet wird. Durch diese Lösungen wird wirksam verhindert, dass beide Transistoren angesteuert sind, wenn U21' auf hohem Potential ist, wenn Q2 nicht schnell genug abgeschaltet würde.The shutdown of the second transistor Q 2 is controlled in one embodiment in that the transistor Q 2 is also associated with a variable timer. Alternatively, a single timer may be provided, which is then always assigned to the transistor just turned on. These solutions effectively prevent both transistors from being driven when U 21 'is at high potential, if Q 2 were not turned off fast enough.

Natürlich kann die gezeigte Logik auch komplementär ausgestaltet sein, etwa derart, dass nicht ein Abfallen einer Spannung eines Zeitgliedes unter einer Schwelle geprüft wird, sondern dass ein Überschreiten einer Schwelle geprüft wird. Darüber hinaus kann diese Funktion natürlich auch durch andere Elemente (analog und/oder digital) als ein Zeitglied gelöst werden.Of course, the logic shown may also be designed to be complementary, such that not a drop of a voltage of a timer under a threshold is checked, but that exceeding a threshold is checked. In addition, this function can of course be solved by other elements (analog and / or digital) as a timer.

4 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung. Die Schaltnetzteilvorrichtung umfasst ein Schaltnetzteil 1 und eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 2 zur Ansteuerung des Schaltnetzteils 1. Das Schaltnetzteil 1 umfasst einen Wandlertransformator 10, der eine auf der Primärseite bereitgestellte Eingangsspannung U1 in eine auf der Sekundärseite ausgegebene Ausgangsspannung U2 wandelt. Das Schaltnetzteil 1 umfasst ferner, auf der Primärseite des Transformators 10, eine Schalteinheit 11, die von einer Steuereinheit 12 des Schaltnetzteils 1 angesteuert wird und aus einer von einer Spannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung U0 (beispielsweise eine Netzspannung des elektrischen Versorgungsnetzes) die Eingangsspannung U1 des Transformators 10 erzeugt. Dazu wird die Versorgungsspannung U0 entsprechend einer Schaltfrequenz an- und ausgeschaltet, wobei bevorzugt die Versorgungsspannung U0 zunächst gleichgerichtet und geglättet wird, sodass ein geschalteter Ansteuerstrom I1 bzw. eine geschaltete Ansteuerspannung U1 am Ausgang der Schalteinheit 11 erzeugt wird. Die Steuerung des Schalteinheit 11 erfolgt mittels einer Transformator-Steuereinheit 12. Ein solches Schaltnetzteil 1 wird häufig auch als primärgetaktetes Schaltnetzteil bezeichnet. 4 shows a block diagram of a first embodiment of a switching power supply device according to the invention. The switching power supply device includes a switching power supply 1 and a circuit arrangement according to the invention 2 for controlling the switching power supply 1 , The switching power supply 1 includes a converter transformer 10 which converts an input voltage U 1 provided on the primary side into an output voltage U 2 output on the secondary side. The switching power supply 1 further comprises, on the primary side of the transformer 10 , a switching unit 11 by a control unit 12 of the switching power supply 1 is driven and from one of a voltage source 3 Provided supply voltage U 0 (for example, a mains voltage of the electrical supply network), the input voltage U 1 of the transformer 10 generated. For this purpose, the supply voltage U 0 is switched on and off according to a switching frequency, preferably the supply voltage U 0 is first rectified and smoothed, so that a switched drive current I1 and a switched drive voltage U 1 at the output of the switching unit 11 is produced. The control of the switching unit 11 done by means of a transformer control unit 12 , Such a switching power supply 1 is often referred to as primary switched mode power supply.

Auf der Sekundärseite des Transformators 10 umfasst das Schaltnetzteil 1 eine Gleichrichterschaltung 13 zur Gleichrichtung der Ausgangsspannung U2, so dass an der Last L ein gleichgerichteter Laststrom IL bzw. eine gleichgerichtete Lastspannung bereitgestellt wird. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Schaltnetzteils sind allgemein bekannt und sollen deshalb an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.On the secondary side of the transformer 10 includes the switching power supply 1 a rectifier circuit 13 for rectification of the output voltage U 2 , so that a rectified load current I L or a rectified load voltage is provided at the load L. The basic structure and operation of such a switching power supply are well known and should therefore not be further explained at this point.

Zur Ansteuerung der Gleichrichterschaltung 13, die erfindungsgemäß als Synchrongleichrichter ausgeschaltet ist (bspw. wie in 2 gezeigt), ist in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 2 eine Gleichrichter-Steuereinheit 31 und eine Zeitsteuereinheit 32 vorgesehen. Mittels der Gleichrichter-Steuereinheit 31 werden die Signale zur Steuerung des Synchrongleichrichters 13 erzeugt, also insbesondere die Transistoransteuersignale (SQ1d, SQ2d in 3g). Um die Ansteuerung der Transistoren (Q1, Q2 in 2) an die jeweilige Schaltfrequenz anzupassen, ist als Zeitsteuereinheit 32 bspw. ein variables Zeitglied vorgesehen, das, wie anhand von 3g beschrieben wurde, arbeitet und dessen Zeitverzögerung variabel, also an die jeweilige Schaltfrequenz anpassbar, ist. Solche variablen Zeitglieder sind grundsätzlich bekannt.For controlling the rectifier circuit 13 , which is turned off according to the invention as a synchronous rectifier (eg. As in 2 shown) is in the circuit arrangement according to the invention 2 a rectifier control unit 31 and a timer unit 32 intended. By means of the rectifier control unit 31 The signals are used to control the synchronous rectifier 13 generates, so in particular the Transistoransteuersignale (S Q1d , S Q2d in 3g ). To control the transistors (Q 1 , Q 2 in 2 ) to adapt to the respective switching frequency is as a timing unit 32 For example, a variable timer provided, as, based on 3g has been described, operates and its time delay variable, so adaptable to the respective switching frequency is. Such variable timing elements are known in principle.

Ein Ausführungsbeispiel für ein solches variables Zeitglied 32 ist beispielhaft in 5 gezeigt, welches im Wesentlichen zwei Kondensatoren C1, C2 einen Transistor Tr und einen Widerstand R umfasst. Über den Transistor Tr ist die Abfallzeit des Zeitgliedes variabel einstellbar. Natürlich können auch andere Ausführungsformen von Zeitgliedern eingesetzt werden, die diese Funktionalität aufweisen und mit denen sich die Abfallzeit variabel gestalten lässt. Mit einer solchen Zeitsteuereinheit 32 lassen sich grundsätzlich die Schaltzeiten und damit die Dauern bestimmter Schaltzustände der Transistoren T1, T2 einstellen.An embodiment of such a variable timer 32 is exemplary in 5 which essentially comprises two capacitors C 1 , C 2, a transistor Tr and a resistor R. About the transistor Tr, the fall time of the timer is variably adjustable. Of course, other embodiments of timers can be used, which have this functionality and with which the fall time can be varied. With such a timing unit 32 In principle, the switching times and thus the durations of certain switching states of the transistors T1, T2 can be set.

In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erhält die Zeitsteuereinheit 32, ständig oder nur bei Veränderung, eine Information von der Transformator-Steuereinheit 12, welches unmittelbar die aktuelle Schaltfrequenz, ein von der Schaltfrequenz abgeleitetes Informationssignal betreffend die Schaltfrequenz oder eine Veränderung der Schaltfrequenz mitteilt. Basierend darauf verändert die Zeitsteuereinheit 32 dann die Abschaltzeiten wenigstens eines Transistors während der Freilaufphase, bspw. durch Veränderung der Abfallzeit des Zeitgliedes und/oder der Veränderung einer Abschaltschwelle, deren im Unterschreiten überprüft wird zur Abschaltung wenigstens eines der Transistoren.In the in 4 The embodiment shown receives the time control unit 32 , constantly or only on change, information from the transformer control unit 12 which immediately notifies the current switching frequency, an information signal derived from the switching frequency relating to the switching frequency or a change in the switching frequency. Based on this, the timing unit changes 32 then the switch-off of at least one transistor during the freewheeling phase, for example. By changing the fall time of the timer and / or changing a switch-off, which is checked in falling below for switching off at least one of the transistors.

Bei Einsatz eines variablen Zeitgliedes wird also erfindungsgemäß die Verzögerungszeit im Synchrongleichrichter bei einer Erhöhung der Schaltfrequenz, bspw. um eine kurzzeitige Leistungserhöhung des Schaltnetzteils zu bewirken, erreicht. Dazu wird, sobald die Kriterien für die kurzzeitige Leistungserhöhung bzw. die Erhöhung der Schaltfrequenz eingetreten sind, das Zeitglied auf eine kürzere Ansteuerzeit umgeschaltet. Diese Umschaltung erfolgt gleichzeitig mit der Erhöhung der Schaltfrequenz oder kurze Zeit davor.When using a variable timing element according to the invention, the delay time in the synchronous rectifier with an increase in the switching frequency, for example. To effect a short-term increase in power of the switching power supply is achieved. For this purpose, as soon as the criteria for the short-term power increase or the increase of the switching frequency have occurred, the timer is switched over to a shorter activation time. This switching occurs simultaneously with the increase in the switching frequency or a short time before.

Dadurch wird erreicht, dass nicht beide Transistoren des Synchrongleichrichters angesteuert sind, auch wenn sich das Schaltnetzteil nicht in der Freilaufphase befindet. Außerhalb der Freilaufphase wird von der Primärseite über den Transformator Leistung übertragen. Würden dann beide Transistoren des Synchrongleichrichters angesteuert, wäre der Transformator sekundärseitig kurzgeschlossen, was bei üblicher Dimensionierung der Komponenten nach wenigen Schaltzyklen zur Zerstörung des Netzteiles führen würde.This ensures that not both transistors of the synchronous rectifier are driven, even if the switching power supply is not in the freewheeling phase. Outside the freewheel phase, power is transmitted from the primary side through the transformer. If both transistors of the synchronous rectifier were then activated, the transformer would be short-circuited on the secondary side, which would lead to the destruction of the power supply in the case of customary dimensioning of the components after a few switching cycles.

Nachdem die Schaltfrequenzerhöhung wieder rückgängig gemacht wurde, wird wieder auf eine längere Ansteuerzeit umgeschaltet. Dies kann auch eine gewisse Zeit nach der Reduzierung der Schaltfrequenz erfolgen, da hier nicht unmittelbar die Zerstörung des Netzteils droht, sondern lediglich mehr Verlustleistung anfällt.After the switching frequency increase has been reversed, is switched back to a longer activation time. This can also take some time after the reduction of Switching frequency, since not directly threatened by the destruction of the power supply, but only more power loss occurs.

Erfindungsgemäß wird somit der Vorteil des höheren Wirkungsgrades von Synchrongleichrichtern (gegenüber Diodengleichrichtern) auch für Netzteile mit variabler Schaltfrequenz, also bspw. mit kurzzeitiger Leistungserhöhung, nutzbar, ohne dass dafür ein größerer zusätzlicher Aufwand, also bspw. eine aufwändige Ansteuerschaltung mit Hilfswicklungen, benötigt werden.According to the invention, the advantage of the higher efficiency of synchronous rectifiers (compared to diode rectifiers) for power supplies with variable switching frequency, ie, for example, with short-term power increase, usable, without requiring a major additional effort, ie, for example, a complex drive circuit with auxiliary windings are required.

Ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung ist in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 2 zur Ansteuerung des Schaltnetzteils 1 eine Lastmesseinheit 21, mit der eine zu dem Laststrom IL proportionale Lastmessgröße SL gemessen wird. Im einfachsten Fall kann diese Lastmesseinheit 21 ein einfacher Lastmesswiderstand sein, der eine zu dem Laststrom IL direkt proportionale Lastmessspannung im Sekundärstromkreis als Lastmessgröße SL misst.A block diagram of a further embodiment of a switching power supply device according to the invention is shown in FIG 6 shown. In this embodiment, the circuit arrangement according to the invention 2 for controlling the switching power supply 1 a load measuring unit 21 with which a load variable S L proportional to the load current I L is measured. In the simplest case, this load measuring unit 21 a simple load measuring resistor, which measures a directly to the load current I L load measuring voltage in the secondary circuit as a load measurement S L.

Diese Lastmessgröße SL wird als eine Eingangsgröße einer Schwellwerteinheit 22 zugeführt, die als weitere Eingangsgröße einen ersten Schwellwert S1 erhält. Für den Fall, dass die Lastmessgröße SL eine Lastmessspannung ist, ist der erste Schwellwert S1 ein Spannungsschwellwert. In dieser Schwellwerteinheit 22 wird geprüft, ob die gemessene Lastmessgröße SL den ersten Schwellwert S1 überschreitet. Wenn dies der Fall ist, wird dies entsprechend einer nachgeschalteten Steuersignalerzeugungseinheit 23 gemeldet, beispielsweise über ein entsprechendes Meldesignal M oder indem ein entsprechender Pegel auf der Verbindungsleitung zwischen der Schwellwerteinheit 22 und der Steuersignalerzeugungseinheit 23 signifikant verändert wird, beispielsweise hochgesetzt wird.This load measurement variable S L is considered as an input of a threshold unit 22 supplied, which receives as a further input variable, a first threshold S 1 . In the event that the load measurement variable S L is a load measurement voltage, the first threshold value S 1 is a voltage threshold value. In this threshold unit 22 it is checked whether the measured load measured variable S L exceeds the first threshold value S 1 . If this is the case, this will be according to a downstream control signal generating unit 23 reported, for example via a corresponding message signal M or by a corresponding level on the connecting line between the threshold value unit 22 and the control signal generation unit 23 is significantly changed, for example, is set high.

Die Steuersignalerzeugungseinheit 23, die nachfolgend noch anhand der 7 näher erläutert werden wird, erzeugt dann ein Frequenzsteuersignal F, welches über eine Potentialtrennungseinheit 24, beispielsweise einen Optokoppler, der Steuereinheit 12 zugeführt wird. Dieses Frequenzsteuersignal F veranlasst die Steuereinheit 12, die Schalteinheit 11 so zu steuern, dass die Ansteuerfrequenz erhöht wird, was dazu führt, dass über den Transformator 10 eine größere Leistung übertragen und an der Last L bereitgestellt wird.The control signal generation unit 23 , which are described below on the basis of 7 will be explained in more detail, then generates a frequency control signal F, which via a potential separation unit 24 , For example, an optocoupler, the control unit 12 is supplied. This frequency control signal F causes the control unit 12 , the switching unit 11 To control so that the drive frequency is increased, resulting in that over the transformer 10 a larger power is transmitted and provided to the load L.

Wenn die gemessene Lastmessgröße SL den ersten Schwellwert S1 überschreitet, erzeugt die Steuersignalerzeugungseinheit 23 ferner ein erstes Strombegrenzungssignal B1, welches ebenfalls über die Potentialtrennungseinheit 24 der Steuereinheit 12 zugeführt wird. Dadurch wird die Steuereinheit 12 veranlasst, die Schalteinheit 11 so anzusteuern, dass eine maximale Daueransteuerfrequenz nicht überschritten wird, um somit den Laststrom auf einen maximalen Dauerlaststrom zu begrenzen und damit auch die über einen längeren Zeitraum übertragene Leistung auf die Sekundärseite zu begrenzen, um einer Schädigung von Bauteilen des Schaltnetzteils bzw. der Last zu verhindern. Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, wird dieses erste Strombegrenzungssignal B1 verzögert ausgegeben, so dass kurzzeitig ein über dem maximalen Dauerlaststrom fließender Laststrom in der Last fließen kann.When the measured load quantity S L exceeds the first threshold value S 1 , the control signal generating unit generates 23 Furthermore, a first current limiting signal B 1 , which also via the potential separation unit 24 the control unit 12 is supplied. This will be the control unit 12 causes the switching unit 11 to control so that a maximum Daueransteuerfrequenz is not exceeded, thus limiting the load current to a maximum continuous load current and thus limit the power transmitted over a longer period of time to the secondary side to prevent damage to components of the switching power supply or the load , As will be explained below, this first current-limiting signal B 1 is output with a delay, so that for a short time a load current flowing above the maximum continuous load current can flow in the load.

Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung ist es somit möglich, ohne den Transformator 10 in seiner Dimensionierung zu vergrößern, für kurze Zeit eine deutlich größere Leistung als die Nennleistung des Transformators zu übertragen. Die Kosten und der zusätzliche Raumbedarf für eine eventuell nötige größere Dimensionierung anderer Bauteile der Schaltnetzteilvorrichtung, insbesondere der Schalteinheit 11 (dort werden bevorzugt Thyristoren oder Transistoren bei hohen Schaltfrequenzen bis zu beispielsweise 100 kHz eingesetzt), sind dabei deutlich geringer als beim Einsatz eines größer dimensionierten Transformators 10.With this embodiment of the switching power supply device according to the invention, it is thus possible without the transformer 10 in its dimensioning, to transmit for a short time a significantly greater power than the rated power of the transformer. The cost and the additional space required for any necessary larger dimensioning of other components of the switching power supply device, in particular the switching unit 11 (Thyristors or transistors are preferably used at high switching frequencies up to, for example, 100 kHz), which are significantly lower than when using a larger-sized transformer 10 ,

Zur Ansteuerung der Gleichrichterschaltung 13 weist die Schaltungsanordnung 2 ferner die anhand der 5 bereits erläuterten Einheiten 31, 32 auf. Das von der Steuersignalserzeugungseinheit 23 ausgegebene Frequenzsteuersignal F oder das von der Schwellwerteinheit 22 ausgegebene Meldesignal M wird dabei der Zeitsteuereinheit 32 zugeführt als Information über die aktuelle Schaltfrequenz bzw. eine Schaltfrequenzänderung. Ferner wird Der Spannungsabfall über dem Gleichrichter-Element Q1 bzw. Q2, das abstrakt in der Gleichrichter-Steuereinheit 31 enthalten, gemessen, was grundsätzlich in gleicher Weise geschieht wie bei bekannten Gleichrichter-Ansteuerschaltungen.For controlling the rectifier circuit 13 has the circuit arrangement 2 Furthermore, the basis of the 5 already explained units 31 . 32 on. That from the control signal generation unit 23 output frequency control signal F or that of the threshold value unit 22 output message signal M is the time control unit 32 supplied as information about the current switching frequency or a switching frequency change. Further, the voltage drop across the rectifier element Q1 and Q2, respectively, becomes abstract in the rectifier control unit 31 contained, measured, which basically takes place in the same manner as in known rectifier drive circuits.

In 7 ist eine nähere Ausgestaltung der Steuersignalerzeugungseinheit 23 gezeigt. Zur Erzeugung des Frequenzsteuersignals F weist die Steuersignalerzeugungseinheit 23 zunächst eine Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit 231 auf. Dieses Signal F kann ein einfacher Steuerbefehl sein, der die Steuereinheit 12 anweist, die Schaltfrequenz zu erhöhen. Ferner weist die Steuersignalerzeugungseinheit eine erste Strombegrenzungssignalerzeugungseinheit 232 auf, die das Strombegrenzungssignal B1 erzeugt. Dieses Signal wird jedoch nicht sofort an die Steuereinheit 12 ausgegeben, sondern wird mittels einer Verzögerungseinheit 233 erst verzögert ausgegeben, beispielsweise nach einigen Sekunden, um erst danach die Begrenzung des Laststroms (bzw. der übertragenen Leistung) auf den maximalen Dauerlaststrom zu bewirken, davor einen aber einen größeren Laststrom bzw. eine größere übertragene Leistung zuzulassen. Das erste Strombegrenzungssignal B1 weist dazu die Steuereinheit 12 an, die Schaltfrequenz wieder zu reduzieren bzw. auf eine maximale Dauerschaltfrequenz zu begrenzen, um Schäden an irgendwelchen Bauteilen des Schaltnetzteils zu verhindern.In 7 is a detailed embodiment of the control signal generating unit 23 shown. For generating the frequency control signal F, the control signal generating unit 23 first a frequency control signal generating unit 231 on. This signal F may be a simple control command involving the control unit 12 instructs to increase the switching frequency. Furthermore, the control signal generation unit has a first current limit signal generation unit 232 on, which generates the current limiting signal B 1 . However, this signal is not sent immediately to the control unit 12 but is output by means of a delay unit 233 Only after a delay, for example after a few seconds, until then the limitation of the load current (or the transmitted power) on to cause the maximum continuous load current, but before allowing a larger load current or a larger transmitted power. The first current limiting signal B 1 has for this purpose the control unit 12 to reduce the switching frequency again or to limit a maximum continuous switching frequency to prevent damage to any components of the switching power supply.

In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die erste Schwellwerteinheit 22 so ausgebildet, dass sie indirekt prüft, ob der Laststrom IL das 1,2-fache des Nennstroms übersteigt. Wenn dies der Fall ist, wird dies mittels des Meldesignals M der Steuersignalerzeugungseinheit 23 angezeigt. Diese erzeugt dann sofort das Frequenzsteuersignal F, das auch unmittelbar an die Steuereinheit 12 weitergegeben wird, die daraufhin die Schalteinheit 11 so ansteuert, dass die Schaltfrequenz hochgeregelt wird. Die Schaltfrequenz kann dabei beispielsweise auf das Doppelte der Schaltfrequenz bei Nennstrom erhöht werden.In an example embodiment, the first threshold unit is 22 designed so that it indirectly checks whether the load current I L exceeds 1.2 times the rated current. If this is the case, this is done by means of the message signal M of the control signal generating unit 23 displayed. This then generates immediately the frequency control signal F, which also directly to the control unit 12 is passed on, which then the switching unit 11 controls so that the switching frequency is up-regulated. The switching frequency can be increased, for example, to twice the switching frequency at rated current.

Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Schaltfrequenz abhängig von der Stromstärke des Laststroms IL hochgeregelt wird. Dazu ist die erste Schwelleinheit 22 so ausgestaltet, dass das Meldesignal M auch eine Information darüber enthält, um wie viel der aktuelle Laststrom den Nennstrom übersteigt, so dass die Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit 231 das Frequenzsteuersignal F entsprechend erzeugt, wozu es also eine Information enthält, um wie viel die Steuereinheit die Schaltfrequenz anheben soll.However, it is preferably provided that the switching frequency is regulated up depending on the current intensity of the load current I L. This is the first threshold unit 22 configured so that the message signal M also contains information about how much the current load current exceeds the rated current, so that the frequency control signal generating unit 231 generates the frequency control signal F accordingly, for which it contains information about how much the control unit should raise the switching frequency.

Die Verzögerungseinheit 233 ist beispielhaft so ausgestaltet, dass sie das erste Strombegrenzungssignal B1 erst nach einer Verzögerungszeit von beispielsweise 10 Sekunden ausgibt. Danach wird die Steuereinheit 12 mittels des ersten Strombegrenzungssignals B1 angewiesen, die Schaltfrequenz wieder auf einen Wert zu verringern, dass ein maximaler Dauerlaststrom, der zu keiner Schädigung von Bauteilen führen kann, nicht überschritten wird. Beispielsweise wird dadurch die Schaltfrequenz auf einen Wert reduziert, bei dem Laststrom IL nur dem 1,2-fachen des Nennstroms entspricht.The delay unit 233 is exemplary designed such that it outputs the first current limiting signal B 1 only after a delay time of, for example, 10 seconds. After that, the control unit 12 By means of the first current limiting signal B 1 instructed to reduce the switching frequency back to a value that a maximum continuous load current, which can not lead to damage of components, is not exceeded. For example, this reduces the switching frequency to a value at which load current I L corresponds to only 1.2 times the rated current.

Die vorstehend genannten Werte, insbesondere für den ersten Schwellwert, die Verzögerungszeit und den maximalen Dauerlaststrom, sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Bevorzugt werden diese Werte durch entsprechende Dimensionierung von Bauelementen bzw. entsprechende Programmierung je nach Anwendungszweck fest vorgegeben. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Werte für den Benutzer individuell variabel sind, beispielsweise mittels eines entsprechenden Controllers umprogrammierbar sind oder durch die Verwendung entsprechender variabler Bauelemente. Bevorzugte Werte für den ersten Schwellwert liegen im Bereich zwischen dem 1,0- und 2,2-fachen des Nennstroms, insbesondere im Bereich zwischen dem 1,2- und 1,5-fachen des Nennstroms. Bevorzugte Werte für die Verzögerungszeit der Verzögerungseinheit liegen im Bereich zwischen 1 und 20 Sekunden, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 10 Sekunden. Bevorzugte Werte für den maximalen Dauerlaststrom liegen im Bereich zwischen dem 1,0- und 1,5-fachen des Nennstroms.The above-mentioned values, in particular for the first threshold value, the delay time and the maximum continuous load current, are only to be understood as examples. These values are preferably predefined by appropriate dimensioning of components or appropriate programming depending on the intended use. However, it is also conceivable that these values are individually variable for the user, for example, by means of a corresponding controller are reprogrammable or by the use of appropriate variable components. Preferred values for the first threshold are in the range between 1.0 and 2.2 times the rated current, in particular in the range between 1.2 and 1.5 times the rated current. Preferred values for the delay time of the delay unit are in the range between 1 and 20 seconds, in particular in the range between 5 and 10 seconds. Preferred values for the maximum continuous load current are in the range between 1.0 and 1.5 times the rated current.

In einer Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass die Verzögerungseinheit so ausgebildet ist, dass sie das erste Strombegrenzungssignal B1 nicht nach einer fest vorgegebenen Verzögerungszeit ausgibt, sondern dass die Verzögerungszeit abhängig ist von dem Grad der Erhöhung des Laststroms IL. Insbesondere ist die Verzögerungseinheit 233 bevorzugt so ausgebildet, dass die übertragene Leistung multipliziert mit der Zeitdauer der erhöhten Leistungsübertragung in etwa gleich bleibt. Das bedeutet etwa, als Beispiel, dass bei einer Steigerung der übertragenen Leistung um 100% die Verzögerungszeit 5 Sekunden betragen kann, während bei einer Steigerung der übertragenen Leistung um nur 50% die Verzögerungszeit 10 Sekunden betragen kann. Die Verzögerungszeit wird bei dieser Ausgestaltung also abhängig von dem aktuellen Laststrom IL bestimmt und ist nicht fest vorgegeben. Dazu wird auch bei dieser Weiterbildung mit dem Meldesignal M eine Information über den aktuellen Laststrom IL an die Steuersignalerzeugungseinheit 23 übertragen.In a further development, it can also be provided that the delay unit is designed so that it does not output the first current limiting signal B 1 after a fixed predetermined delay time, but that the delay time is dependent on the degree of increase of the load current I L. In particular, the delay unit 233 preferably designed such that the transmitted power multiplied by the time duration of the increased power transmission remains approximately the same. This means, for example, that if the transmitted power is increased by 100%, the delay time can be 5 seconds, while if the transmitted power is increased by only 50%, the delay time 10 Can be seconds. The delay time is thus determined in this embodiment, depending on the current load current I L and is not fixed. For this purpose, information about the current load current I L to the control signal generating unit is also in this development with the message signal M. 23 transfer.

Die Steuersignalerzeugungseinheit 23 ist ferner bevorzugt so ausgelegt, dass ein wiederholter erhöhter Laststrom erst nach einer bestimmten Zeit zur Verfügung steht. Damit wird das Schaltnetzteil 1 vor thermischer Überlastung geschützt.The control signal generation unit 23 is also preferably designed so that a repeated increased load current is available only after a certain time. This will be the switching power supply 1 protected against thermal overload.

Der für die Übertragung der Signale von der Steuersignalerzeugungseinheit 23 an die Steuereinheit 12 vorgesehene Optokoppler 24 ist häufig bei Schaltnetzteilen für einen von der Spannungsregelung unabhängigen Überspannungsschutz bei Ausfall der Spannungsregelung vorhanden. Vorteilhaft wird deshalb für den erfindungsgemäßen Zweck der Signalübertragung an die Steuereinheit kein gesonderter Optokoppler eingesetzt, sondern es kann der vorhandene Optokoppler für den ursprünglichen Zweck und zusätzlich für die Übertragung der Signale eingesetzt werden.The for the transmission of the signals from the control signal generating unit 23 to the control unit 12 provided optocouplers 24 is often available in switching power supplies for a voltage regulation independent overvoltage protection in case of voltage control failure. Advantageously, therefore, no separate optocoupler is used for the purpose of the invention signal transmission to the control unit, but it can be used for the original purpose and additionally for the transmission of the signals, the existing optocoupler.

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltnetzteilvorrichtung ist in 8 gezeigt. Bei dieser Ausgestaltung weist die Schaltungsanordnung 2 zur Ansteuerung des Schaltnetzteils 1 zusätzlich zu den in 1 gezeigten Elementen eine Überstromschutzeinheit 25 auf. Diese enthält eine zweite Schwellwerteinheit 251, der ebenfalls die von der Lastmesseinheit 21 gemessehe Lastmessgröße SL zugeführt wird und die prüft, ob diese Lastmessgröße einen zweiten Schwellwert S2 überschreitet. Dadurch wird indirekt (oder direkt, sofern die Lastmessgröße direkt der Laststrom ist) geprüft, ob der Laststrom IL eine bestimmte Schwelle überschreitet, die beispielsweise im Bereich zwischen dem 2- bis 3-fachen des Nennstroms, vorzugsweise dem 2,0- bis 2,3-fachen des Nennstroms beträgt. Wenn dies der Fall ist, wird ein entsprechendes Überstromindikatorsignal V an eine zweite Strombegrenzungssignalerzeugungseinheit 252 der Überstromeinheit 25 ausgegeben, die dann ein zweites Strombegrenzungssignal B2 erzeugt und über die Potentialtrennungseinheit 24 an die Steuereinheit 12 ausgibt. Mittels dieses zweiten Strombegrenzungssignals B2 wird der Laststrom auf einen Überlaststrom begrenzt, der grundsätzlich größer ist als der maximale Dauerlaststrom, aber zu keinem Zeitpunkt überschritten werden darf, da dadurch Bauteile beschädigt werden könnten. Die Steuereinheit 12 wird also durch das zweite Strombegrenzungssignal B2 angewiesen, den Laststrom nicht über einen maximalen Laststrom zu erhöhen, d. h., der Laststrom würde so auf diesen maximalen Laststrom begrenzt, der je nach Anwendung beispielsweise dem 2- bis 3-fachen des Nennstromes entspricht. Damit wird auch ein effektiver Kurzschlussschutz gewährleistet.Another embodiment of a switching power supply device according to the invention is in 8th shown. In this embodiment, the circuit arrangement 2 for controlling the switching power supply 1 in addition to the in 1 shown elements an overcurrent protection unit 25 on. This contains a second threshold unit 251 , which is also that of the load measuring unit 21 gemessehe Load measured variable S L is supplied and checks whether this load measurement exceeds a second threshold S 2 . This indirectly (or directly, if the load is measured directly the load current) is checked whether the load current I L exceeds a certain threshold, for example, in the range between 2 to 3 times the rated current, preferably 2.0 to 2 , 3 times the rated current. If so, a corresponding overcurrent indicator signal V is applied to a second current limit signal generation unit 252 the overcurrent unit 25 output, which then generates a second current limiting signal B 2 and the potential separation unit 24 to the control unit 12 outputs. By means of this second current limiting signal B 2 of the load current is limited to an overload current, which is generally greater than the maximum continuous load current, but may not be exceeded at any time, as this could damage components. The control unit 12 So is instructed by the second current limiting signal B 2 , not to increase the load current over a maximum load current, ie, the load current would be limited to this maximum load current, which corresponds, depending on the application, for example, 2 to 3 times the rated current. This also ensures effective short-circuit protection.

Bei dieser Ausführungsform ist ferner keine Zeitsteuereinheit 32 vorgesehen, sondern nur eine Gleichrichter-Steuereinheit 31, die bspw. als digital programmierbare Einheit ausgestaltet sein kann. Basierend auf einem mit der Schaltfrequenz in Zusammenhang stehendem Signal, bspw. dem Meldesignal M, kann diese unmittelbar die Transistoren der Gleichrichterschaltung 13 steuern bzw. entsprechende Ansteuerelemente für deren Steuerung entsprechend ansteuern, um die erfindungsgemäße Wirkungsweise zu erzielen.Further, in this embodiment, there is no timing unit 32 provided, but only a rectifier control unit 31 , which can be configured, for example, as a digitally programmable unit. Based on a signal associated with the switching frequency, for example, the message signal M, this can directly the transistors of the rectifier circuit 13 control or corresponding control elements for the control accordingly control to achieve the effect of the invention.

Weitere Ausführungsformen hinsichtlich der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in der DE 10 2007 007 249 A1 , insbesondere dort in den 4 bis 7 gezeigt. Der Erfindungsgedanke kann auch bei solchen Ausführungsformen eingesetzt werden. Auf die Beschreibung dieser Ausführungsformen in diesem Dokument wird hiermit explizit Bezug genommen.Other embodiments with regard to the embodiment of the circuit arrangement according to the invention are in the DE 10 2007 007 249 A1 , especially there in the 4 to 7 shown. The inventive concept can also be used in such embodiments. The description of these embodiments in this document is hereby incorporated by reference.

Erfindungsgemäß wird somit erreicht, dass unabhängig von der Schaltfrequenz Beschädigungen oder Zerstörungen eines Schaltnetzteils mit einem Synchrongleichrichter vermieden wird.According to the invention is thus achieved that regardless of the switching frequency damage or destruction of a switching power supply with a synchronous rectifier is avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007007249 A1 [0004, 0015, 0021, 0021, 0076] DE 102007007249 A1 [0004, 0015, 0021, 0021, 0076]
  • US 7082043 [0007] US7082043 [0007]
  • US 6859373 [0007, 0015, 0040] US 6859373 [0007, 0015, 0040]
  • US 708243 [0039] US 708243 [0039]

Claims (15)

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils, wobei das Schaltnetzteil (1) einen Transformator (10) zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Primärseite auf eine Sekundärseite, eine Schalteinheit (11) zum Schalten eines Ansteuerstroms zur Ansteuerung der Primärseite des Transformators (10) entsprechend einer Schaltfrequenz, eine Transformator-Steuereinheit (12) zur Steuerung der Schaltfrequenz und eine Gleichrichterschaltung (13) mit zwei Transistoren zur Gleichrichtung einer an der Sekundärseite des Transformators (10) anliegenden Sekundärspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung eine Gleichrichter-Steuereinheit (31) zur Ansteuerung der zwei Transistoren der Gleichrichterschaltung aufweist, wobei in der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung zumindest zeitweise beide Transistoren in leitenden Zustand versetzt werden und unabhängig von der Schaltfrequenz vor Ende der Freilaufphase ein Transistor in nichtleitenden Zustand versetzt wird.Circuit arrangement for controlling a switching power supply, wherein the switching power supply ( 1 ) a transformer ( 10 ) for transmitting electrical power from a primary side to a secondary side, a switching unit ( 11 ) for switching a drive current for driving the primary side of the transformer ( 10 ) according to a switching frequency, a transformer control unit ( 12 ) for controlling the switching frequency and a rectifier circuit ( 13 ) with two transistors for rectifying one on the secondary side of the transformer ( 10 ) has secondary voltage, characterized in that the circuit arrangement a rectifier control unit ( 31 ) for driving the two transistors of the rectifier circuit, wherein in the freewheeling phase of the rectifier circuit, at least temporarily both transistors are put in a conducting state and regardless of the switching frequency before the end of the freewheeling phase, a transistor is set in a non-conducting state. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuereinheit (32) zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts während der Freilaufphase, zu dem der eine Transistor durch entsprechende Ansteuerung in nichtleitenden Zustand versetzt wird.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized by a time control unit ( 32 ) for setting the transistor turn-off timing during the freewheeling phase to which the one transistor is set by non-conducting state by appropriate control. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz oder einem von der Schaltfrequenz abgeleiteten Schaltfrequenzsignal ausgestaltet.Circuit arrangement according to Claim 2, characterized in that the time control unit ( 32 ) configured to set the transistor turn-off timing in response to the switching frequency or a switching frequency signal derived from the switching frequency. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) ein variables Zeitglied aufweist. Circuit arrangement according to Claim 2 or 3, characterized in that the time control unit ( 32 ) has a variable timer. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) Mittel aufweist zur Prüfung, ob die an dem Zeitglied anliegende Zeitgliedspannung eine Abschaltschwelle unterschreitet, und dass die Gleichrichter-Steuereinheit (31) ausgestaltet ist zur Versetzung des Transistors während der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung in nichtleitenden Zustand, wenn die an dem Zeitglied anliegende Zeitgliedspannung die Abschaltschwelle unterschreitet.Circuit arrangement according to Claim 4, characterized in that the time control unit ( 32 ) Means for checking whether the voltage applied to the timer timer voltage falls below a switch-off threshold, and that the rectifier control unit ( 31 ) is configured for the displacement of the transistor during the freewheeling phase of the rectifier circuit in a non-conductive state when the voltage applied to the timer timer voltage falls below the switch-off. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter-Steuereinheit (31) ausgestaltet ist zur Ansteuerung der zwei Transistoren der Gleichrichterschaltung derart, dass außerhalb der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung jeweils nur einer der beiden Transistoren in leitenden Zustand versetzt wird.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the rectifier control unit ( 31 ) is designed to drive the two transistors of the rectifier circuit such that outside of the freewheeling phase of the rectifier circuit only one of the two transistors is set in the conductive state. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit (20) zur Erzeugung eines Frequenzsteuersignals zum Bewirken einer kurzzeitigen Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms der Primärseite des Transformators und zur Ausgabe des Frequenzsteuersignals an die Transformator-Steuereinheit (12) des Schaltnetzteils, um eine kurzzeitige Erhöhung der Leistungsübertragung des Schaltnetzteils zu bewirken.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a frequency control signal generating unit ( 20 ) for generating a frequency control signal for causing a short-term increase in the switching frequency of the drive current of the primary side of the transformer and for outputting the frequency control signal to the transformer control unit ( 12 ) of the switching power supply to cause a short-term increase in the power transmission of the switching power supply. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzsteuersignalerzeugungseinheit (20) aufweist: – eine Lastmesseinheit (21) zur Messung einer zu einem durch eine Last (L) auf der Sekundärseite fließenden Laststrom proportionalen Lastmessgröße, – eine Schwellwerteinheit (22) zur Prüfung, ob die gemessene Lastmessgröße einen ersten Schwellwert überschreitet, – eine Steuersignalerzeugungseinheit (23) zur Erzeugung, wenn die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, eines Frequenzsteuersignals (F) zum Bewirken einer kurzzeitigen Erhöhung der Schaltfrequenz des Ansteuerstroms und zur Erzeugung, wenn die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, eines ersten Strombegrenzungssignals zum Bewirken einer Begrenzung des Laststroms auf einen maximalen Dauerlaststrom und zur Ausgabe des Frequenzsteuersignals und des ersten Strombegrenzungssignals an die Transformator-Steuereinheit (12).Circuit arrangement according to Claim 7, characterized in that the frequency control signal generating unit ( 20 ): - a load measuring unit ( 21 ) for measuring a load variable proportional to a load current flowing through a load (L) on the secondary side, - a threshold value unit ( 22 ) for checking whether the measured load measured variable exceeds a first threshold value, - a control signal generating unit ( 23 ) for generating, when the measured load measure exceeds the first threshold, a frequency control signal (F) for causing a momentary increase in the switching frequency of the drive current and for generating, when the measured load measure exceeds the first threshold, a first current limit signal for effecting a limitation of the load current a maximum continuous load current and for outputting the frequency control signal and the first current limiting signal to the transformer control unit ( 12 ). Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter-Steuereinheit (31) ausgestaltet ist zur Versetzung des Transistors während der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung in nichtleitenden Zustand in Abhängigkeit von einem von der Lastmesseinheit (21) erhaltenen Meldesignal (M), dass die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, oder in Abhängigkeit von dem Frequenzsteuersignal (F).Circuit arrangement according to Claim 8, characterized in that the rectifier control unit ( 31 ) is configured for offsetting the transistor during the freewheeling phase of the rectifier circuit in a non-conducting state as a function of one of the load measuring unit ( 21 ), that the measured load quantity exceeds the first threshold value or in dependence on the frequency control signal (F). Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) ausgestaltet ist zur Einstellung des Transistorabschaltzeitpunkts in Abhängigkeit von einem von der Lastmesseinheit (21) erhaltenen Meldesignal (M), dass die gemessene Lastmessgröße den ersten Schwellwert überschreitet, oder in Abhängigkeit von dem Frequenzsteuersignal (F).Circuit arrangement according to Claims 2 and 8, characterized in that the time control unit ( 32 ) is configured to set the transistor turn-off timing in dependence on one of the load measuring unit ( 21 ), that the measured load quantity exceeds the first threshold value or in dependence on the frequency control signal (F). Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) ausgestaltet ist zur Einstellung der Transistorabschaltzeitdauer, während der der eine Transistor in nichtleitendem Zustand versetzt bleibt. Circuit arrangement according to Claim 2, characterized in that the time control unit ( 32 ) is configured to adjust the transistor turn-off period during which the one transistor is left in a non-conductive state. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinheit (32) die Transistorabschaltzeitdauer derart einstellt, dass der eine Transistor höchstens für eine Zeitdauer in nichtleitendem Zustand versetzt bleibt, die 25%, insbesondere 20%, der Schaltperiode nicht überschreitet und/oder im Bereich von 20 ns bis 2 μs, insbesondere im Bereich von 50 ns bis 100 ns, liegt.Circuit arrangement according to Claim 2, characterized in that the time control unit ( 32 ) sets the transistor turn-off period such that the one transistor remains in a non-conducting state at most for a period not exceeding 25%, in particular 20%, of the switching period and / or in the range of 20 ns to 2 μs, in particular in the range of 50 ns to 100 ns, lies. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung (13) ein Synchrongleichrichter ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the rectifier circuit ( 13 ) is a synchronous rectifier. Schaltnetzteilvorrichtung mit: – einem Schaltnetzteil mit einem Transformator (10) zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Primärseite auf eine Sekundärseite, einer Schalteinheit (11) zum Schalten eines Ansteuerstroms zur Ansteuerung der Primärseite des Transformators (10) entsprechend einer Schaltfrequenz, einer Transformator-Steuereinheit (12) zur Steuerung der Schaltfrequenz und einer Gleichrichterschaltung (13) mit zwei Transistoren zur Gleichrichtung einer an der Sekundärseite des Transformators (10) anliegenden Sekundärspannung, und – einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Schaltnetzteils nach einem der vorstehenden Ansprüche.Switching power supply device comprising: - a switching power supply with a transformer ( 10 ) for transmitting electrical power from a primary side to a secondary side, a switching unit ( 11 ) for switching a drive current for driving the primary side of the transformer ( 10 ) corresponding to a switching frequency, a transformer control unit ( 12 ) for controlling the switching frequency and a rectifier circuit ( 13 ) with two transistors for rectifying one on the secondary side of the transformer ( 10 ) adjacent secondary voltage, and - a circuit arrangement for controlling the switching power supply according to one of the preceding claims. Verfahren zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils, wobei das Schaltnetzteil (1) einen Transformator (10) zur Übertragung elektrischer Leistung von einer Primärseite auf eine Sekundärseite, eine Schalteinheit (11) zum Schalten eines Ansteuerstroms zur Ansteuerung der Primärseite des Transformators (10) entsprechend einer Schaltfrequenz, eine Transformator-Steuereinheit (12) zur Steuerung der Schaltfrequenz und eine Gleichrichterschaltung (13) mit zwei Transistoren zur Gleichrichtung einer an der Sekundärseite des Transformators (10) anliegenden Sekundärspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Transistoren der Gleichrichterschaltung derart angesteuert werden, dass in der Freilaufphase der Gleichrichterschaltung zumindest zeitweise beide Transistoren in leitenden Zustand versetzt werden und unabhängig von der Schaltfrequenz vor Ende der Freilaufphase ein Transistor in nichtleitenden Zustand versetzt wird.Method for controlling a switching power supply, wherein the switching power supply ( 1 ) a transformer ( 10 ) for transmitting electrical power from a primary side to a secondary side, a switching unit ( 11 ) for switching a drive current for driving the primary side of the transformer ( 10 ) according to a switching frequency, a transformer control unit ( 12 ) for controlling the switching frequency and a rectifier circuit ( 13 ) with two transistors for rectifying one on the secondary side of the transformer ( 10 Having applied secondary voltage, characterized in that the two transistors of the rectifier circuit are driven such that in the freewheeling phase of the rectifier circuit at least temporarily both transistors are put in a conducting state and regardless of the switching frequency before the end of the freewheeling phase, a transistor is set in a non-conductive state.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US708243A (en) 1901-05-01 1902-09-02 Thomas W R Mccabe Winding-key head.
US6400584B1 (en) * 2001-03-23 2002-06-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two stage switching power supply for connecting an AC power source to a load
US6859373B1 (en) 2001-12-28 2005-02-22 Broadband Telcom Power, Inc. Switching-mode power converter with complementary synchronous rectification
US7082043B2 (en) 2004-03-16 2006-07-25 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Drive circuit for a synchronous rectifier, method of providing drive signals thereto and power converter incorporating the same
US20060209575A1 (en) * 2003-02-04 2006-09-21 Michael Archer Fixed frequency resonant converter
DE102007007249A1 (en) 2007-02-14 2008-08-21 Block Transformatoren-Elektronik Gmbh & Co Kg Verden Circuit arrangement for controlling switched-mode power supply, has control signal generating unit generating current limiting signal for causing limitation of load current on steady load current and for outputting frequency control signal
US20080259649A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Philippe Marchand Switched mode power supply comprising a rectifier circuit
US20090175056A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Hang-Seok Choi Synchronous Rectifier

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US708243A (en) 1901-05-01 1902-09-02 Thomas W R Mccabe Winding-key head.
US6400584B1 (en) * 2001-03-23 2002-06-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two stage switching power supply for connecting an AC power source to a load
US6859373B1 (en) 2001-12-28 2005-02-22 Broadband Telcom Power, Inc. Switching-mode power converter with complementary synchronous rectification
US20060209575A1 (en) * 2003-02-04 2006-09-21 Michael Archer Fixed frequency resonant converter
US7082043B2 (en) 2004-03-16 2006-07-25 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Drive circuit for a synchronous rectifier, method of providing drive signals thereto and power converter incorporating the same
DE102007007249A1 (en) 2007-02-14 2008-08-21 Block Transformatoren-Elektronik Gmbh & Co Kg Verden Circuit arrangement for controlling switched-mode power supply, has control signal generating unit generating current limiting signal for causing limitation of load current on steady load current and for outputting frequency control signal
US20080259649A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Philippe Marchand Switched mode power supply comprising a rectifier circuit
US20090175056A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Hang-Seok Choi Synchronous Rectifier

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