DE102011055716A1

DE102011055716A1 - Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE102011055716A1
Application number: DE102011055716A
Authority: DE
Inventors: Hirotoshi Aoki; Hiroaki Takada
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-05-31
Also published as: JP4951149B1; JP2012130240A; CN102480235A; CN102480235B

Abstract

Ein Schaltnetzteil mit einem Primärstromkreis und einem Sekundärstromkreis, wobei der Primärstromkreis eine erste Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet und glättet, eine Primärwicklung, eine Schaltvorrichtung, eine Steuerschaltung, die die Schaltvorrichtung EIN/AUS-steuert, und eine Leistungsversorgungseinheit enthält, die Leistung zur Ansteuerung der Steuereinheit liefert, und wobei der Sekundärstromkreis eine Sekundärwicklung, eine zweite Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine an der Sekundärwicklung erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet, und eine Übertragungseinheit enthält, die konfiguriert ist, ein Steuersignal, das einen Betriebszustand eines Laststromkreises betrifft, zu empfangen, und das Steuersignal an die Stromerzeugungseinheit überträgt, und wobei die Übertragungseinheit und die Leistungsversorgungseinheit voneinander isoliert sind, und die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zum Ansteuern der Steuerschaltung in Erwiderung auf das Steuersignal auf EIN oder AUS schaltet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, das eine Versorgungswechselspannung in eine Versorgungsgleichspannung wandelt, insbesondere ein Schaltnetzteil, das die Funktion hat, den Betrieb eines Primärstromkreises in Erwiderung auf einen Zustand eines Laststromkreises zu steuern, an dem eine Ausgangsspannung einer Sekundärseite anliegt.
In letzter Zeit ist ein Schaltnetzteil in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten weitläufig zum Einsatz gekommen. Das Schaltnetzteil enthält eine Gleichrichterschaltung, die mit einer Wechselstromquelle (handelsübliche Stromquelle) verbunden ist, einen Glättungskondensator, der die von der Gleichrichterschaltung ausgegebene, gleichgerichtete Ausgangsgröße glättet, einen Transformator, dem von dem Glättungskondensator eine Gleichspannung zugeführt wird, und eine Schaltvorrichtung, der die Gleichspannung von dem Glättungskondensator über eine Primärwicklung des Wandlers zugeführt wird. Durch Steuern der Spannung, die an einer Sekundärwicklung durch EIN/AUS-Steuern der Vorrichtung induziert wird, wird eine Ausgangsgleichspannung erzeugt. Ein Leistungssteuer-DC, der beispielsweise in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung 2009-153234A (im Folgenden als Patentdokument #1 bezeichnet) offenbart ist, wird zur EIN/AUS-Steuerung der Schaltvorrichtung verwendet. Der in dem Patentdokument #1 offenbarte Leistungssteuer-IC ist so konfiguriert, dass er die Schwankung der sekundärseitig ausgegebenen Gleichspannung überwacht und die EIN/AUS-Zeit der Schaltvorrichtung entsprechend der Schwankung der Ausgangsgleichspannung gesteuert, so dass eine stabile Ausgangsgleichspannung erzielt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem in dem Patentdokument #1 offenbarten Leistungssteuer-IC wird selbst dann, wenn der sekundärseitige Laststromkreis in einem Bereitschaftszustand ist und dadurch die Leistungsversorgung des Lastschaltkreises nicht benötigt wird oder wenn der Laststromkreis nicht mit der Sekundärseite verbunden ist, der Leistungssteuer-IC konstant betrieben und dadurch Strom verbraucht.
Die vorliegende Erfindung stellt in vorteilhafter Weise ein hocheffizientes Schaltnetzteil bereit, das im Stande ist, einen unwirtschaftlichen Stromverbrauch zu verhindern, indem ein Leistungssteuer-IC in Erwiderung auf einen Zustand eines sekundärseitigen Lastschaltkreises gesteuert wird.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Schaltnetzteil mit einem Primärstromkreis und einem Sekundärstromkreis vorgesehen. Der Primärstromkreis enthält: eine erste Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet und glättet; eine Primärwicklung mit einem Ende, an das eine Spannung aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung angelegt wird; eine Schaltvorrichtung, die mit einem anderen Ende der Primärwicklung verbunden ist und einen durch die Primärwicklung fließenden Strom auf EIN oder AUS schaltet; eine Steuerschaltung, die die Schaltvorrichtung EIN/AUS-steuert; und eine Leistungsversorgungseinheit, die Leistung zur Ansteuerung der Steuereinheit liefert. Der Sekundärstromkreis enthält: eine Sekundärwicklung; eine zweite Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine an der Sekundärwicklung erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet; und eine Übertragungseinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal, das einen Betriebszustand eines Laststromkreises betrifft, von dem Laststromkreis zu empfangen, der durch eine Ausgangsspannung der zweiten Gleichstromerzeugungsschaltung angesteuert wird, und das Steuersignal an die Stromerzeugungseinheit überträgt. In dieser Konfiguration sind die Übertragungseinheit und die Leistungsversorgungseinheit voneinander isoliert sind; und die Leistungsversorgungseinheit schaltet die Leistung zum Ansteuern der Steuerschaltung in Erwiderung auf das von der Übertragungseinheit übertragene Steuersignal auf EIN oder AUS.
Mit dieser Konfiguration wird es möglich, die Steuerschaltung in Erwiderung auf das Steuersignal, das den Betriebszustand des Laststromkreises betrifft, nur anzusteuern, wenn eine Leistungsversorgung der Steuerschaltung erforderlich ist. Deshalb wird es möglich, ein hocheffizientes Schaltnetzteil zu realisieren, das verglichen mit einer herkömmlichen Konfiguration die Eigenschaft eines geringen Energieverlustes aufweist.
In mindestens einem Aspekt kann die Leistungsversorgungseinheit enthalten: eine Hilfsprimärwicklung; eine dritte Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine an der Hilfsprimärwicklung erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet; und eine Aktivierungsschaltung, die einen Strom aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung an die dritte Gleichstromerzeugungsschaltung liefert, wenn eine Spannung der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist. In diesem Fall werden Ausgangsgrößen der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung und der Aktivierungsschaltung in Erwiderung auf das von der Übertragungseinheit übertragene Steuersignal EIN/AUS-gesteuert.
In mindestens einem Aspekt kann die Aktivierungsschaltung die Zufuhr des Stroms aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung an die dritte Gleichstromerzeugungsschaltung stoppen, wenn die Spannung der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung höher als die vorbestimmte Spannung ist.
Mit dieser Konfiguration wird es möglich, die Steuerschaltung stabil zu aktivieren und einen Verlust an Leistung zu vermeiden, die von der Aktivierungsschaltung verbraucht werden würde, wenn die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung auf AUS geschaltet ist.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit ein erstes und ein zweites lichtaussendendes Element enthalten, von denen ein jedes Licht mit einer vorbestimmten Lichtmenge auf Grundlage des Steuersignals erzeugt. Die Leistungsversorgungseinheit kann einen ersten Lichtempfänger, der die Ausgangsgröße der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung in Erwiderung auf eine Lichtmenge von Licht, die von dem ersten lichtemittierenden Element empfangen wird, EIN/AUS-steuert, und einen zweiten Lichtempfänger enthalten, der die Ausgangsgröße der Aktivierungsschaltung in Erwiderung auf eine Lichtmenge von Licht, die von dem zweiten lichtemittierenden Element empfangen wird, EIN/AUS-steuert.
In mindestens einem Aspekt können das erste lichtemittierende Element und der erste Lichtempfänger einen ersten Lichtkoppler bilden und das zweite lichtemittierende Element und der zweite Lichtempfänger einen zweiten Lichtkoppler bilden.
Mit dieser Konfiguration wird es möglich, das Steuersignal, das dem Sekundärstromkreis von dem Laststromkreis zugeführt wird, sicher an den Primärstromkreis zu übertragen, während die Isolation zwischen dem Primärstromkreis und dem Sekundärstromkreis aufrechterhalten wird.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit erfassen, ob eine Spannung des Steuersignals kleiner als ein vorbestimmter Spannungswert ist. In diesem Fall schaltet die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung aus, wenn die Spannung der Steuerschaltung kleiner als der vorbestimmte Spannungswert ist.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit erfassen, ob eine Spannung des Steuersignals höher als eine vorbestimmte Spannung ist. In diesem Fall schaltet die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung aus, wenn die Spannung der Steuerschaltung höher als der vorbestimmte Spannungswert ist.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit eine Relaiseinheit enthalten, die in Abhängigkeit des Steuersignals auf EIN oder AUS schaltet. Die Relaiseinheit nimmt eine EIN/AUS-Steuerung der Ausgangsgröße der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung und der Ausgangsgröße der Aktivierungsschaltung vor.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit einen Impulstransformator enthalten, der auf Grundlage des aus dem Laststromkreis stammenden Steuersignals eine Spannung ausgibt. Die von dem Impulstransformator ausgegebene Spannung wird verwendet, die Leistung zur Ansteuerung der Steuereinheit auf EIN oder AUS zu schalten.
In mindestens einem Aspekt kann die Übertragungseinheit eine Impulswandlereinheit enthalten, die das Steuersignal in ein Impulssignal wandelt. Das von der Impulswandlereinheit ausgegebene Impulssignal wird dem Impulstransformator zugeführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
3 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer zweiten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
4 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer dritten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
5 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer vierten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
6 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
7 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
8 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer zweiten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
9 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer dritten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
10 ist ein Schaltplan, der den Aufbau eines Schaltnetzteils nach einer vierten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Schaltplan eines Schaltnetzteils 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Schaltnetzteil 1 ist konfiguriert, eine Wechselstromleistung, die einem Primärstromkreis zugeführt wird, mit einem Transformator 400 zu wandeln und aus einem Sekundärstromkreis eine konstante Gleichstromleistung auszugeben. Der Transformator 400 enthält eine Primärwicklung 120, eine Hilfsprimärwicklung 150 und eine Sekundärwicklung 220. Der Primärstromkreis enthält eine Diodenbrückenschaltung 110, einen Kondensator 115, die Primärwicklung 120, einen FET 125, Widerstände 126 und 127, einen Steuer-IC 130, eine Hilfsprimärwicklung 150, Dioden 155 und 160, einen Kondensator 145 und Fototransistoren 140, 165, 170. Der Sekundärstromkreis des Schaltnetzteils 100 enthält die Sekundärwicklung 220, eine Diode 210, einen Kondensator 215, einen Widerstand 225, eine Leuchtdiode 230, einen Nebenschlussregler 235, Widerstände 240, 245 sowie einen Widerstand 310 und Leuchtdioden 230 und 330, die eine Signalerfassungsschaltung 300 bilden. Die Leuchtdiode 230 und der Fototransistor 140 bilden einen Lichtkoppler 200, wie in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und Licht, das von der Leuchtdiode 230 ausgesendet wird, wird von dem Fototransistor 140 empfangen und fotoelektrisch umgesetzt. Zudem bilden die Leuchtdiode 320 und der Fototransistor 170 einen Lichtkoppler 325, wie in 1 durch eine Strichpunktlinie angedeutet ist. Die Leuchtdiode 330 und der Fototransistor 165 bilden einen Lichtkoppler 335, wie in 1 durch eine Strichpunktlinie angedeutet ist. Das von der Leuchtdiode 320 ausgesendete Licht und das von der Leuchtdiode 335 ausgesendete Licht werden von den Lichtkopplern 170 bzw. 165 empfangen und fotoelektrisch umgesetzt. Obgleich die tatsächliche Schaltungsanordnung des Netzteils 1 Komponenten wie ein Rauschfilter enthält, sind diese Komponenten der Einfachheit halber in 1 nicht dargestellt.
Die handelsübliche Netzspannung (Wechselspannung 100–220 V), die an die Diodenschaltung 100 angelegt wird, wird von der Diodenbrückenschaltung 110 gleichgerichtet und von dem Glättungskondensator 115 geglättet, wodurch zwischen Anschlüssen des Kondensators 115 eine Primärgleichspannung V1 erzeugt wird. Ein negativer Anschluss des Kondensators 115 ist mit einer negativen Anschlussseite der Diodenbrückenschaltung 110 verbunden und als Erdungspegel (GND1) des Primärschaltkreises definiert. Die Primärgleichspannung V1 wird an ein Ende der Primärwicklung 120 des Transformators 400 und an einen Kollektor des Fototransistors 170 angelegt. Ein Emitter des Fototransistors 170 ist mit einem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden.
Das andere Ende der Primärwicklung 120 ist mit einem Drain-Anschluss des FET 125 verbunden. Ein Source-Anschluss des FET 125 ist über die Widerstände 126 bzw. 127 mit dem GND1-Anschluss (Erde) und einem IS-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden. Ein Gate-Anschluss des FET 125 ist mit einem OUT-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden.
Der FET 125 ist beispielsweise ein Leistungs-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Durch die an den Gate-Anschluss des FET 125 angelegte Spannung wird der zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des FET 125 fließende Strom gesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der FET 125 ein MOSFET vom N-Typ und so konfiguriert, dass ein Strom (d. h. Schaltzustand EIN) zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode fließt, wenn die an den Gate-Anschluss angelegte Spannung zunimmt.
Der Steuer-IC 130 ist ein zum EIN/AUS-Steuern des FET 125 bestimmter IC. Der Steuer-IC 130 erzeugt in einer vorbestimmten Frequenz Schaltimpulse und gibt die Schaltimpulse aus dem OUT-Anschluss aus. Wird der Schaltimpuls dem Gate-Anschluss des FET 125 zugeführt, so schaltet der FET 125 auf EIN und der durch die Primärgleichspannung V1 verursachte Strom (Primärstrom) fließt durch die Primärwicklung 120, den FET 125 und den Widerstand 126 zum GND1-Anschluss (Erde) des Primärstromkreises. Durch intermittierendes EIN/AUS-Steuern des FET 125 mittels des Steuer-IC 130 wird an der Hilfsprimärwicklung 150 und der Sekundärwicklung 220 die intermittierende Spannung induziert.
Die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung wird von der Diode 155 gleichgerichtet, von dem Kondensator 145 geglättet und an einen Kollektor des Fototransistors 165 angelegt. Ein Emitter des Fototransistors 165 ist mit einem Vcc-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden. Die Diode 160 ist zwischen den Emitter und den Kollektor des Fototransistors 165 geschaltet. Dies bedeutet, dass der Steuer-IC 130 so betrieben wird, dass der Steuer-IC 130 über den Fototransistor 165 mit der von dem Kondensator 165 geglätteten Spannung beaufschlagt wird. Da an der Hilfsprimärwicklung 150 keine Spannung induziert wird, wenn das Schaltnetzteil 1 aktiviert ist, wird der Steuer-IC 130 durch einen Strom aktiviert, der von der Primärgleichspannung V1 verursacht wird, die dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 über den Fototransistor 170 zugeführt wird.
Mit dem IS-Anschluss des Steuer-IC 130 ist der Source-Anschluss des FET 125 über den Widerstand 127 verbunden. Der FET 125 und der Widerstand 126 bilden einen sogenannten Sourcefolger, und die Spannung des Source-Anschlusses des FET 125 ist proportional zu dem durch den FET 125 fließenden Strom. Der Steuer-IC 130 erfasst einen Überstrom, indem er die an seinen IS-Anschluss angelegte Spannung überwacht.
Der Kollektor des Fototransistors 140 ist mit dem FB-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden, und der Emitter des Fototransistors 140 ist mit dem GND-Anschluss 1 verbunden. Wie später beschrieben empfängt der Fototransistor 140 Licht von der Leuchtdiode 230, deren ausgegebene Lichtmenge sich in Abhängigkeit des Spannungswertes der Sekundärgleichspannung V2 (DC-Ausgang) ändert, und erzeugt in Erwiderung auf die empfangene Lichtmenge einen durch ihn fließenden Strom, indem er das empfangene Licht fotoelektrisch wandelt. Der Steuer-IC 130 erfasst den Spannungswert der Sekundärgleichspannung V2 aus dem durch den Fototransistor 140 fließenden Strom und ändert ein Tastverhältnis der dem FET 125 zugeführten Schaltimpulse so, dass der Spannungswert der Sekundärgleichspannung V2 auf einem konstanten Wert gehalten wird (d. h. so, dass der durch die Leuchtdiode 230 fließende Strom konstant wird). Wie oben beschrieben, wird der Spannungswert der Sekundärgleichspannung V2 auf den Primärstromkreis zurückgeführt, der von der Sekundärseite elektrisch isoliert ist.
Die an den beiden Anschlüssen der Sekundärwicklung 220 intermittierend induzierte Spannung wird durch die Diode 210 gleichgerichtet und von dem Kondensator 215 geglättet, um die Sekundärgleichspannung V2 zu erzeugen. Dann wird die Sekundärgleichspannung V2 dem Laststromkreis (nicht gezeigt) als eine Gleichstromausgangsgröße (Spannungsdifferenz zwischen einem V-Anschluss und einem GND-Anschluss) zugeführt.
Die Leuchtdiode 230, der Nebenschlussregler 235 und die Widerstände 225, 240 und 245 bilden eine Sekundärspannungs-Überwachungsschaltung.
Der Nebenschlussregler 235 ist ein Element, das konfiguriert ist, den durch den Nebenschlussregler 235 fließenden Strom durch die Spannung eines Referenzanschlusses zu steuern. Die Widerstände 240 und 245 sind zwischen die Sekundärgleichspannung V2 und den GND2-Anschluss (Erde) des Sekundärstromkreises eingesetzt, und die Spannung an einem Verbindungspunkt der Widerstände 240 und 245 wird an den Referenzanschluss des Nebenschlussreglers 235 angelegt. Ist die Spannung des Referenzanschlusses des Nebenschlussreglers 235 kleiner als ein vorbestimmter Wert, so wird der durch den Nebenschlussregler 235 fließende Strom klein. Ist dagegen die Spannung des Referenzanschlusses des Nebenschlussreglers 235 größer als der vorbestimmte Wert, so wird der durch den Nebenschlussregler 235 fließende Strom groß. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Spannung, die durch Teilen der Sekundärgleichspannung V2 mit den Widerständen 240 und 245 definiert ist, an den Referenzanschluss des Nebenschlussreglers 235 angelegt wird, ändert sich die von der Leuchtdiode 230 ausgesendete Lichtmenge in Abhängigkeit des Spannungswertes der Sekundärgleichspannung V2.
Die Signalerfassungsschaltung 300 enthält den Widerstand 310 und die Leuchtdioden 320 und 330. In dem Ausführungsbeispiel ist an dem Sekundärstromkreis des Schaltnetzteils 1 der Laststromkreis angeschlossen, der durch die Sekundärgleichspannung V2 aktiviert wird. Der Laststromkreis ist konfiguriert, ein Leistungssteuersignal auszugeben, welches anzeigt, ob es erforderlich ist, dem Laststromkreis Leistung aus dem Schaltnetzteil 1 zuzuführen. Das Leistungssteuersignal ändert sich in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Laststromkreises. Ist beispielsweise der Stromverbrauch des Laststromkreises klein und deshalb eine Leistungsversorgung des Laststromkreises nicht erforderlich (z. B. wenn sich der Laststromkreis in einem Schlafzustand oder einem Bereitschaftszustand befindet), so wird das Leistungssteuersignal „Tief” von dem Laststromkreis ausgegeben. Ist dagegen der Stromverbrauch des Laststromkreises groß und es deshalb erforderlich, den Laststromkreis mit Strom zu versorgen (z. B. wenn elektrische Ladung benötigt wird oder sich der Laststromkreis in einem Normalzustand befindet), so wird das Leistungssteuersignal „Hoch” von dem Laststromkreis ausgegeben. In dem Ausführungsbeispiel ist das Schaltnetzteil 1 so konfiguriert, dass es das Leistungssteuersignal, welches einem SIG-Anschluss, der ein Ende des Widerstandes 310 ist, von dem Laststromkreis zugeführt wird, zwischen einem Normalmodus, in dem der Steuer-IC 130 mit Strom versorgt wird, und einem Bereitschaftsmodus umschaltet, in dem die Leistungsversorgung des Steuer-IC 130 gestoppt wird. Wird das Leistungssteuersignal „Tief” von dem Laststromkreis ausgegeben, so wird das Schaltnetzteil 1 in den Bereitschaftsmodus versetzt, um den Stromverbrauch des Schaltnetzteils 1 zum Stillstand zu bringen. Die Signalerfassungsschaltung 300 ist eine Schaltung, die dazu dient, das Leistungssteuersignal zu erfassen.
Im Folgenden werden der Normalmodus und der Bereitschaftsmodus des Schaltnetzteils 1 gemäß Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben. Der Widerstand 310 und die Leuchtdioden 320 und 330 der Signalerfassungsschaltung 300 sind in Reihe geschaltet. Wird das Leistungssteuersignal höher als eine vorbestimmte Spannung (d. h. ist das Leistungssteuersignal in „Hoch”), so fließt der Strom aus dem Laststromkreis über die Widerstände 310 und die Leuchtdioden 320 und 330 zu dem GND2-Anschluss (Erde) des Sekundärstromkreises. Infolge dieses Stroms sendet jede der Leuchtdioden 320 und 330 Licht in einer vorbestimmten Lichtmenge aus. Wie oben beschrieben, bilden die Leuchtdiode 320 und der Fototransistor 170 den Lichtkoppler 325, und die Leuchtdiode 330 und der Fototransistor 165 bilden den Lichtkoppler 335. Das von der Leuchtdiode 320 ausgesendete Licht wird von dem Fototransistor 170 empfangen, wodurch der Fototransistor 170 eingeschaltet wird. Das von der Leuchtdiode 330 ausgesendete Licht wird von dem Fototransistor 165 empfangen, wodurch der Fototransistor 165 eingeschaltet wird. Sind die Fototransistoren 170 und 165 eingeschaltet, so wird das Schaltnetzteil 1 in den Normalmodus versetzt, in dem der Steuer-IC 130 aktiviert und die Gleichstromausgabe bereitgestellt wird (d. h. der Lastschaltkreis mit Strom versorgt wird).
Wird das Leistungsversorgungssignal kleiner als die vorbestimmte Spannung (d. h. ist das Leistungssteuersignal „Tief”), so wird der Strom, der aus dem Laststromkreis über den Widerstand 310 und die Leuchtdioden 320 und 330 zu dem GND2-Anschluss (Erde) des Sekundärstromkreises fließt, Null, wodurch die Leuchtdioden 320 und 330 erlöschen. Da die Fototransistoren 165 und 170 ausgeschaltet werden, wird die Leistungsversorgung des Steuer-IC 130 gestoppt, und das Schaltnetzteil 1 wird in den Bereitschaftsmodus versetzt, in dem die Leistungsversorgung des Laststromkreises gestoppt wird. Da das Isolationsvermögen zwischen dem Primärstromkreis und dem Sekundärstromkreis im Hinblick auf einen Sicherheitsstandard erforderlich ist, ist das Schaltnetzteil 1 in dem Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass das Leistungssteuersignal, welches der Signalerfassungsschaltung 300 von dem Laststromkreis zugeführt wird, über die Lichtkoppler 325 und 335 an den Primärstromkreis gesendet wird.
Wie oben beschrieben, wird in dem Normalmodus der durch die Primärgleichspannung V1 verursachte Strom (Primärstrom) über den Fototransistor 170 dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 zugeführt, und der Kondensator 145 ist über den Fototransistor 165 mit dem Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 verbunden. Da zum Zeitpunkt der Aktivierung des Steuer-IC 130 keine Spannung an der Hilfsprimärwicklung 150 induziert wird, wird zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators 145 keine Spannung erzeugt. In diesem Fall ist es nicht möglich, den Steuer-IC 130 zu betreiben. Aus diesem Grunde wird zum Zeitpunkt der Aktivierung des Steuer-IC 130 der Strom (Primärstrom) genutzt, der durch die dem VH-Anschluss zugeführte Primärgleichspannung V1 verursacht wird. Im Einzelnen beinhaltet der Steuer-IC 130 eine Aktivierungsschaltung (nicht gezeigt), und der Steuer-IC 130 gibt über den Fototransistor 170 den Strom, der dem VH-Anschluss zugeführt wird, an den Leistungsanschluss Vcc aus. Der von dem Leistungsanschluss Vcc ausgegebene Strom fließt über die Diode 160 in den Kondensator 145, lädt den Kondensator 145 und erhöht dabei das Potential des Plus-Anschlusses des Kondensators 145. Wird das Potential des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 größer und erreicht die Betriebsspannung des Steuer-IC 130, so beginnt der Steuer-IC 130, richtig zu arbeiten, und es wird, wie oben beschrieben die Spannung an der Hilfsprimärwicklung 150 induziert. Wird an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung eine stabile Spannung erzeugt, so stoppt die Aktivierungsschaltung des Steuer-IC 130 das Laden des Kondensators 145, und der Steuer-IC 130 wird durch die Spannung an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 betrieben, die durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung erzeugt wird. Der Steuer-IC 130 wird so aktiviert, und das Schaltnetzteil 1 arbeitet, wie oben beschrieben, in dem Normalmodus, in dem die Gleichstromausgabe bereitgestellt wird.
In dem Bereitschaftsmodus schalten dagegen die Fototransistoren 170 und 165 aus. Im Ergebnis wird so der Strom, der dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 über den Fototransistor 170 zugeführt wird, abgeschaltet, und auch die Spannungsversorgung des Leistungsanschlusses Vcc des Steuer-IC 130 wird abgeschaltet. Damit stoppt nahezu die gesamte Schaltungsanordnung des Steuer-IC 130, und der Stromverbrauch in dem Steuer-IC 130 wird nahezu Null.
Wie oben beschrieben, schaltet in dem Schaltnetzteil 1 gemäß Ausführungsbeispiel der Betriebsmodus auf Grundlage des Leistungssteuersignals, das der Signalerfassungsschaltung 300 von dem Laststromkreis zugeführt wird, zwischen dem Normalmodus und dem Bereitschaftsmodus. Deshalb wird es möglich, den Stromverbrauch zu minimieren, indem auf den Bereitschaftsmodus gewechselt wird, wenn eine Leistungsversorgung des Laststromkreises nicht erforderlich ist.
Vorstehend wurde das Schaltnetzteil 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass an dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise kann jeder der Fototransistoren 165 und 170 als Foto-MOSFET ausgebildet sein. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Steuer-IC 130 den VH-Anschluss zur Aktivierung des Steuer-IC 130. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt.
2 ist ein Schaltplan, der eine Abwandlung des Schaltnetzteils 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Der Unterschied zwischen dieser Abwandlung (Schaltnetzteil 1M) und dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel (Schaltnetzteil 1) besteht darin, dass ein Steuer-IC 130M, der den VH-Anschluss nicht aufweist, verwendet wird, dass die Diode 160 nicht verwendet wird, und dass auf der Kollektorseite des Fototransistors 170 zusätzlich ein Widerstand 175 vorgesehen ist. In der folgenden Erläuterung der Abwandlung liegt der Schwerpunkt in dem Unterschied zwischen dieser Abwandlung und dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. In 2 sind Elemente, die im Wesentlichen die gleichen wie in 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
In dem in dieser Abwandlung vorgesehenen Normalmodus weicht der Betrieb des Steuer-IC 130M zum Zeitpunkt der Aktivierung von dem ersten Ausführungsbeispiel ab. Sind die Fototransistoren 170 und 165 eingeschaltet, so wird der durch die Primärgleichspannung V1 verursachte Strom (Primärstrom) über den Widerstand 175 und den Fototransistor 170 dem Kondensator 145 zugeführt, und der Plus-Anschluss des Kondensators 145 ist über den Fototransistor 165 mit dem Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130M verbunden. Da an der Hilfsprimärwicklung 150 zum Zeitpunkt der Aktivierung des Steuer-IC 130M keine Spannung induziert wird, wird zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators 145 keine Spannung erzeugt und der Steuer-IC 130M kann nicht aktiviert werden. In dem Schaltnetzteil 1M gemäß dieser Abwandlung wird ein Strom (Primärstrom), der durch die dem Kondensator 145 zugeführte Primärgleichspannung V1 verursacht wird, zur Aktivierung des Steuer-IC 130M genutzt. Im Einzelnen wird der Kondensator 145, wenn der Steuer-IC 130M aktiviert wird, durch den über den Widerstand 175 und den Fototransistor 170 fließenden Strom geladen, und das Potential des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 nimmt zu. Nimmt das Potential des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 zu und erreicht dadurch die Betriebsspannung des Steuer-IC 130M, so beginnt der Steuer-IC 130M, normal zu arbeiten. So wird an der Hilfsprimärwicklung 150 eine Spannung induziert. Wird an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung eine stabile Spannung erzeugt, so wird der Steuer-IC 130M durch die Spannung des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 betrieben, die durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung erzeugt wird. Ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird also der Steuer-IC 130M aktiviert, und das Schaltnetzteil 1M arbeitet in dem Normalmodus, in dem die Gleichstromausgabe bereitgestellt wird. Da der Betrieb des Schaltnetzteils 1M in dem Bereitschaftsmodus der gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wird er im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Wie oben beschrieben ist es in dieser Abwandlung selbst dann, wenn der Steuer-IC (130) nicht den VH-Anschluss aufweist, möglich, das Schaltnetzteil so zu konfigurieren, dass der Modus auf Grundlage des Leistungssteuersignals, das der Signalerfassungsschaltung 300 von dem Laststromkreis zugeführt wird, zwischen dem Normalmodus und dem Bereitschaftsmodus umschaltet. So können die Vorteile erzielt werden, die gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind.
3 veranschaulicht eine zweite Abwandlung des in 1 gezeigten Schaltnetzteils 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel. Die zweite Abwandlung (Schaltnetzteil 1a) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 1 dadurch, dass anstelle der Fototransistoren 170 und 165 die Foto-MOSFET 170a bzw. 165a verwendet werden, und dass die Diode 160 nicht verwendet wird. Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 1 gezeigten sind, sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals erläutert. In der folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der zweiten Abwandlung und dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Foto-MOSFET 170a arbeitet in gleicher Weise wie der Fototransistor 170, und der Foto-MOSFET 165a arbeitet in gleicher Weise wie der Fototransistor 165. Die Diode 160 ist durch eine Körperdiode des Foto-MOSFET 165a ersetzt. Deshalb können in der zweiten Abwandlung die gleichen Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
4 veranschaulicht eine dritte Abwandlung des in 1 gezeigten Schaltnetzteils 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel. Die dritte Abwandlung (Schaltnetzteil 1b) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 1 dadurch, dass anstelle der Fototransistoren 170 und 165 ein Relais R1 (enthaltend Relais R1_1 und R1_2) verwendet wird, und dass eine Signalerfassungsschaltung 300b konfiguriert ist, das Relais 1 anzusteuern. Deshalb sind Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 1 gezeigten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben. In der folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der dritten Abwandlung und dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie in 4 gezeigt, ist das Relais R1 als zweipoliger Schalter konfiguriert. Wird das Relais R1 angesteuert, so werden deshalb beide Relais R1_1 und R1_2 auf EIN geschaltet. Wird das Relais R1 nicht angesteuert, so sind beide Relais R1_1 und R1_2 auf AUS geschaltet. Wie in 4 gezeigt, enthält die Signalerfassungsschaltung 300b das Relais R1, eine Diode 341, Widerstände 351 bis 353 und einen Transistor 361. Ist in dieser Konfiguration das Leistungssteuersignal SIG „Hoch”, so schaltet der Transistor 361 auf EIN, und das Relais R1 wird angesteuert. In diesem Fall werden die Relais R1_1 und R1_2 auf EIN geschaltet, und dadurch wird der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 wird an den Plus-Anschluss des Kondensators 145 angeschlossen.
Ist andererseits das Leistungssteuersignal SIG „Tief”, so ist der Transistor 161 auf AUS geschaltet (d. h. der Transistor 161 steuert das Relais R1 nicht an). Deshalb sind in diesem Fall die Relais R1_1 und R1_2 auf AUS geschaltet.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Schaltnetzteils 1b können die gleichen Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
5 veranschaulicht eine vierte Abwandlung des in 1 gezeigten Schaltnetzteils 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel. Die vierte Abwandlung (Schaltnetzteil 1c) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 1 dadurch, dass ein Impulstransformator T1 verwendet wird, um die Primärseite gegenüber der Sekundärseite zu isolieren. Deshalb werden Elemente, die im Wesentlichen gleich denen in 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. In der folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der vierten Abwandlung und dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Kollektor eines Transistors 501 mit dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden, ein Emitter des Transistors 501 ist an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und eine Basis des Transistors 501 ist über einen Widerstand 512 mit einem Kollektor eines Transistors 500 verbunden. Ein Widerstand 511 ist zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 501 geschaltet. Ein Emitter des Transistors 500 ist mit dem GND1-Anschluss verbunden, und eine Basis des Transistors 500 ist über einen Widerstand 513 mit einem Anschluss eines Kondensators 392 verbunden. Ein Kollektor eines Transistors 503 ist mit dem Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 verbunden, ein Emitter des Transistors 503 ist mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden, und eine Basis des Transistors 503 ist über einen Widerstand 522 mit einem Kollektor eines Transistors 502 verbunden. Ein Widerstand 521 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 503 geschaltet. Ein Emitter des Transistors 502 ist mit dem GND1-Anschluss verbunden und eine Basis des Transistors 502 ist über einen Widerstand 523 mit dem Anschluss des Kondensators 392 verbunden.
Eine Impulswandlerschaltung 371 ist so konfiguriert, dass sie Impulse mit einer vorbestimmen Frequenz erzeugt, wenn ihr das Leistungssteuersignal SIG mit dem Pegel „Hoch” zugeführt wird. Ist das Leistungssteuersignal SIG „Tief”, so gibt die Impulswandlerschaltung 371 keine Impulse aus. In 5 ist ein Beispiel der Impulswandlerschaltung 371 zusätzlich in einem kleinen, rechteckigen Bereich dargestellt, der mit einer gestachelten Linie angegeben ist.
Ist das Leistungssteuersignal „Hoch”, so werden in dieser Konfiguration Impulse über einen Widerstand 395 und einen Kondensator 391 dem Impulstransformator T1 zugeführt, und der Impulstransformator T1 gibt über eine Diode 381 in Richtung des Kondensators 392 Impulse aus, welchen die umgewandelte Amplitude aufweisen. Dann wird der Kondensator 392 geladen, und es wird ein Hochpegelsignal an die Transistoren 500 und 502 angelegt. Die Transistoren 500 und 502 werden daraufhin auf EIN geschaltet, wodurch die Transistoren 501 und 502 auf EIN geschaltet werden. Ist das Leistungssteuersignal SIG „Hoch”, so ist deshalb der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 ist mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden.
Ist andererseits das Leistungssteuersignal „Tief”, so wird von dem Impulstransformator T1 kein Impuls ausgegeben, und die Transistoren 500, 501, 502 und 503 sind auf AUS geschaltet.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Schaltnetzteils 1c werden die gleichen Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Impulswandlerschaltung 371 weggelassen werden kann, wenn das Leistungssteuersignal SIG dem Sekundärstromkreis von dem Laststromkreis in Form eines Impulssignals zugeführt wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
6 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration eines Schaltnetzteils 2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In 6 sind Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 1 gezeigten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Schaltnetzteil 2 eine erste Umkehrschaltung, die einen Transistor 171 und Widerstände 172 und 173 enthält, und eine zweite Umkehrschaltung hat, die einen Transistor 166 und einen Widerstand 167 enthält, und dass das Schaltnetzteil 2 in den Bereitschaftsmodus versetzt wird, wenn das Leistungssteuersignal „Hoch” ist, und in den Normalmodus versetzt wird, wenn das Leistungssteuersignal „Tief” ist. Dies bedeutet, dass in den Sekundärstromkreis des Schaltnetzteils 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel der Laststromkreis, der im Stande ist, das Leistungssteuersignal auszugeben, wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels angeschlossen ist. Jedoch stellt der Laststromkreis das Leistungssteuersignal mit dem Pegel „Hoch” bereit, wenn die Leistungsversorgung nicht erforderlich ist (z. B. wenn sich der Laststromkreis in dem Schlafzustand oder in dem Bereitschaftszustand befindet), während der Laststromkreis das Leistungssteuersignal mit dem Pegel „Tief” bereitstellt, wenn die Leistungsversorgung erforderlich ist (z. B. wenn sich der Laststromkreis in einem normalen Betriebszustand befindet). In der folgenden Beschreibung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel.
Mit dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 ist gemäß zweitem Ausführungsbeispiel der Emitter des Transistors 171 verbunden. Der Kollektor des Transistors 171 ist an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen. Der Widerstand 172 ist zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 171 geschaltet, und der Widerstand 173 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 171 geschaltet. Die Basis des Transistors 171 ist mit dem Kollektor des Fototransistors 170 verbunden, und der Emitter des Fototransistors 170 ist mit dem GND1-Anschluss (Erde) des Primärstromkreises verbunden. Da der über den Widerstand 172 aus der Primärgleichspannung V1 gelieferte Strom in die Basis des Transistors 171 fließt, wenn der Fototransistor 170 ausgeschaltet ist, schaltet der Transistor 171 ein, und der durch die Primärgleichspannung V1 erzeugte Strom (Primärstrom) fließt in den VH-Anschluss. Andererseits fließt der über den Widerstand 172 aus der Primärgleichspannung V1 gelieferte Strom über den Fototransistor 170 in den GND1-Anschluss (Erde) des Primärstromkreises, wenn der Fototransistor 170 eingeschaltet ist, der Transistor 171 schaltet aus und der in dem VH-Anschluss fließende Strom wird abgeschaltet.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist mit dem Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 der Emitter des Transistors 166 verbunden. Der Kollektor des Transistors 166 ist mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden. Der Widerstand 167 ist zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 166 geschaltet. Die Basis des Transistors 166 ist mit dem Kollektor des Fototransistors 165 verbunden, und der Emitter des Fototransistors 165 ist mit dem GND1-Anschluss (Erde) des Primärstromkreises verbunden. Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels ist der Leistungsanschluss Vcc des Leistungs-IC 130 über die Diode 160 mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden. Da der über den Widerstand 167 aus dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 gelieferte Strom in die Basis des Transistors 166 fließt, wenn der Fototransistor 165 ausgeschaltet ist, schaltet der Transistor 166 ein, und die Spannung des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 wird an den Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 angelegt. Andererseits fließt der über den Widerstand 167 von dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 gelieferte Strom über den Fototransistor 165 in den GND1-Anschluss (Erde) des Primärstromkreises, wenn der Fototransistor 165 eingeschaltet ist, der Transistor 166 schaltet aus, und die Spannung des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 wird nicht an den Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 angelegt.
Wie oben beschrieben, werden in dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Fototransistoren 170 und 165 auf EIN geschaltet werden, die Basisströme der Transistoren 171 und 166 auf AUS geschaltet (die Ströme fließen in Richtung der Fototransistoren 170 und 165), und die Transistoren 171 und 166 schalten auf AUS. Übersteigt das Leistungssteuersignal die vorbestimmte Spannung (d. h. ist das Leistungssteuersignal „Hoch”), so wird deshalb in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Leistungsversorgung des Steuer-IC 130 abgeschaltet, und das Schaltnetzteil 2 wird in den Bereitschaftsmodus versetzt, in dem die Leistungsversorgung des Laststromkreises gestoppt wird. Da der Betrieb in dem Bereitschaftsmodus des zweiten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleich dem des ersten Ausführungsbeispiels ist, wird dieser nicht nochmals beschrieben.
Wird andererseits das Leistungssteuersignal kleiner als die vorbestimmte Spannung (d. h. ist das Leistungssteuersignal „Tief”), so wird der Strom, der über den Widerstand 310 und die Leuchtdioden 320 und 330 aus dem Laststromkreis in den GND2-Anschluss (Erde) des Sekundärstromkreises fließt, Null, und die Leuchtdioden 320 und 330 erlöschen. Da die Fototransistoren 170 und 165 auf AUS schalten, werden dann die Basisströme der Transistoren 171 und 166 über die Widerstände 172 bzw. 167 zugeführt und dadurch die Transistoren 171 und 166 auf EIN geschaltet. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird deshalb, wenn das Leistungssteuersignal kleiner als die vorbestimmte Spannung wird (d. h. wenn das Leistungssteuersignal „Tief” ist), der Steuer-IC 130 aktiviert und das Schaltnetzteil 2 in den Normalzustand versetzt, in dem die Gleichstromausgabe bereitgestellt wird (der Laststromkreis mit Strom versorgt wird). Da der Betrieb in dem Normalmodus im Wesentlichen gleich dem des ersten Ausführungsbeispiels ist, wird dieser nicht nochmals erläutert.
Wie oben beschrieben, wird das Schaltnetzteil 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel in den Bereitschaftsmodus versetzt, wenn das aus dem Laststromkreis stammende Leistungssteuersignal „Hoch” ist, und das Schaltnetzteil in den Normalmodus versetzt, wenn das aus dem Laststromkreis stammende Leistungssteuersignal „Tief” (oder offen) ist. Selbst wenn der Laststromkreis, der das Leistungssteuersignal nicht ausgibt, mit dem Schaltnetzteil 2 verbunden ist, ist deshalb das Schaltnetzteil 2 im Stande, im Normalmodus zu arbeiten und den Laststromkreis mit Strom zu versorgen.
Vorstehend wurde das Schaltnetzteil 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt und kann innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung abgewandelt werden. Beispielsweise können die Transistoren 171 und 176 als MOSFETs ausgebildet sein. Der Steuer-IC 130 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass er wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels den VH-Anschluss aufweist. Jedoch ist das zweite Ausführungsbeispiel nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt.
7 ist ein Schaltplan, der eine Abwandlung des Schaltnetzteils 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel zeigt. In 7 sind Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 6 gezeigten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben. In dieser Abwandlung wird der Steuer-IC 130M, der den VH-Anschluss nicht aufweist, wie im Falle der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet. Die in 7 gezeigte Abwandlung unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Diode 160 nicht verwendet wird.
Der Normalmodus dieser Abwandlung unterscheidet sich von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel hinsichtlich des Betriebs des Steuer-IC 130M zum Zeitpunkt der Aktivierung. Werden die Fototransistoren 170 und 165 auf AUS geschaltet, so schalten die Transistoren 171 und 166 auf EIN, und der durch die Primärgleichspannung D1 verursachte Strom (Primärstrom) wird über den Transistor 171 dem Kondensator 145 zugeführt, und die Spannung des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 wird über den Transistor 166 an den Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130M angelegt. Da an der Hilfsprimärwicklung 150 keine Spannung induziert wird, wenn der Steuer-IC 130M aktiviert ist, wird zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators 145 keine Spannung erzeugt, wodurch der Steuer-IC 130M nicht aktiviert werden kann. Deshalb nutzt das Schaltnetzteil 2M gemäß dieser Abwandlung den Strom (Primärstrom), der durch die dem Kondensator 145 zugeführte Primärgleichspannung V1 verursacht wird, um den Steuer-IC 130M zu aktivieren. Wird der Steuer-IC 130M aktiviert, so wird im Einzelnen der Kondensator 145 durch den durch den Transistor 171 fließenden Strom geladen, um das Potential an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 zu erhöhen. Wird das Potential des Plus-Anschlusses des Kondensators 145 erhöht und erreicht die Betriebsspannung des Steuer-IC 130M, so beginnt der Steuer-IC 130M, richtig zu arbeiten, wodurch eine Spannung an der Hilfsprimärwicklung 150 induziert wird. Ist an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung eine stabile Spannung erzeugt, so wird der Steuer-IC 130M durch die Spannung an dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 angesteuert, die durch die an der Hilfsprimärwicklung 150 induzierte Spannung erzeugt wird. Wie in den Fällen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels wird so der Steuer-IC 130M aktiviert, und das Schaltnetzteil 2M arbeitet in dem Normalmodus, in dem die Gleichstromausgabe vorgesehen ist. Da der Betrieb in dem Bereitschaftsmodus dieser Abwandlung im Wesentlichen gleich dem des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wird dieser im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Wie oben beschrieben, ist es in dieser Abwandlung möglich, auf Grundlage des Leistungssteuersignals, das der Signalerfassungsschaltung 300 von dem Laststromkreis geliefert wird, zwischen dem Bereitschaftsmodus und dem Normalmodus umzuschalten, selbst wenn der Steuer-IC 130M den VH-Anschluss nicht aufweist. So können die gleichen Vorteile wie in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
In dem oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird das Leistungssteuersignal von dem Laststromkreis ausgegeben, der durch die Sekundärgleichspannung V2 der Schaltnetzteile 1 und 2 aktiviert wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann das Leistungssteuersignal von einer anderen Schaltung als dem Laststromkreis erzeugt werden, der durch die Sekundärgleichspannung V2 aktiviert wird.
8 veranschaulicht eine zweite Abwandlung des in 6 gezeigten Schaltnetzteils 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel. Die zweite Abwandlung (Schaltnetzteil 2a) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 2 dadurch, dass anstelle der Fototransistoren 170 und 165 Foto-MOSFETs 170a bzw. 165a verwendet werden. Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 6 gezeigten sind, sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals erläutert. In der folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der zweiten Abwandlung und dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Der Foto-MOSFET 170a arbeitet in gleicher Weise wie der Fototransistor 170, und der Foto-MOSFET 165a arbeitet in gleicher Weise wie der Fototransistor 165. Deshalb können in der zweiten Abwandlung die gleichen Vorteile wie in dem in 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
9 veranschaulicht eine dritte Abwandlung des in 6 gezeigten Schaltnetzteils 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel. Die dritte Abwandlung (Schaltnetzteil 2b) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 2 dadurch, dass das Relais R1 (enthaltend die Relais R1_1 und R1_2) anstelle der Fototransistoren 170 und 165 verwendet werden, und dass die Signalerfassungsschaltung 300b konfiguriert ist, das Relais 1 anzusteuern. Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 6 gezeigten sind, sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals beschrieben. In der Folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der dritten Abwandlung und dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Wie in 9 gezeigt, ist das Relais R1 als zweipoliger Schalter konfiguriert. Wird das Relais R1 angesteuert, so werden deshalb beide Relais R1_1 und R1_2 auf EIN geschaltet. Wird das Relais R1 nicht angesteuert, so sind beide Relais R1_1 und R1_2 auf AUS geschaltet. Wie in 9 gezeigt, enthält die Signalerfassungsschaltung 300b das Relais R1, die Diode 341, die Widerstände 351 bis 353 und den Transistor 363. Ist in dieser Konfiguration das Leistungssteuersignal SIG „Hoch”, so schaltet der Transistor 361 auf EIN, und das Relais R1 wird angesteuert. In diesem Fall werden die Relais R_1 und R1_2 auf EIN geschaltet, und die Transistoren 171 und 166 werden auf AUS geschaltet. Deshalb ist in diesem Fall der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 nicht an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 ist nicht mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden.
Ist andererseits das Leistungssteuersignal SIG „Tief”, so wird der Transistor 361 ausgeschaltet (d. h. der Transistor 361 steuert das Relais R1 nicht an). Deshalb sind in diesem Fall die Relais R1_1 und R1_2 ausgeschaltet. In diesem Fall sind die Relais R1_1 und R1_2 auf AUS geschaltet, und die Transistoren 171 und 166 sind auf EIN geschaltet. Der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 ist deshalb in diesem Fall an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 ist mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Schaltnetzteils 2b können die gleichen Vorteile wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
10 veranschaulicht eine vierte Abwandlung des in 6 gezeigten Schaltnetzteils 2 gemäß zweitem Ausführungsbeispiel. Die vierte Abwandlung (Schaltnetzteil 2c) unterscheidet sich von dem Schaltnetzteil 2 dadurch, dass ein Impulstransformator T1 verwendet wird, um die Primärseite gegenüber der Sekundärseite zu isolieren. Elemente, die im Wesentlichen gleich den in 6 gezeigten sind, sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden nicht nochmals erläutert. In der Folgenden Erläuterung liegt der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen der vierten Abwandlung und dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Wie in 10 gezeigt, ist der Emitter des Transistors 171 mit dem VH-Anschluss des Steuer-IC 130 verbunden, der Kollektor des Transistors 171 ist an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und die Basis des Transistors 171 ist mit dem Kollektor des Transistors 500 verbunden. Der Widerstand 172 ist zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors 171 geschaltet. Der Emitter des Transistors 500 ist mit dem GND1-Anschluss verbunden, und die Basis des Transistors 500 ist über einen Widerstand 513 mit einem Anschluss des Kondensators 392 verbunden. Der Emitter des Transistors 166 ist mit dem Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 verbunden, der Kollektor des Transistors 166 ist mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden, und die Basis des Transistors 166 ist mit dem Kollektor des Transistors 502 verbunden. Der Widerstand 167 ist zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 166 geschaltet. Der Emitter des Transistors 502 ist mit dem GND1-Anschluss verbunden, und die Basis des Transistors 502 ist über den Widerstand 523 mit dem Anschluss des Kondensators 392 verbunden.
Die Impulswandlerschaltung 371 ist so konfiguriert, dass sie Impulse mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, wenn ihr das Leistungssteuersignal SIG mit dem Pegel „Hoch” zugeführt wird. Ist das Leistungssteuersignal SIG „Tief”, so gibt die Impulswandlerschaltung 371 keine Impulse aus. In 10 ist ein Beispiel der Impulswandlerschaltung 371 zusätzlich in einem kleinen, rechteckigen Bereich gezeigt, der durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
Ist das Leistungssteuersignal „Hoch”, so werden in dieser Konfiguration dem Impulstransformator T1 über den Widerstand 395 und den Kondensator 391 Impulse zugeführt, und der Impulstransformator T1 gibt über die Diode 381 Impulse, die die gewandelte Amplitude aufweisen, in Richtung des Kondensators 392 aus. Der Kondensator 392 wird dann geladen, und es wird ein Hochpegelsignal an die Transistoren 500 und 502 angelegt. Anschließend werden die Transistoren 500 und 502 auf EIN geschaltet und dadurch die Transistoren 171 und 166 auf AUS geschaltet. Ist das Leistungssteuersignal SIG „Hoch”, so ist demnach der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 nicht an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen, und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 ist nicht mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden.
Ist andererseits das Leistungssteuersignal „Tief”, so wird von dem Impulstransformator T1 kein Impuls ausgegeben, und die Transistoren 500 und 502 sind auf AUS geschaltet. In diesem Fall sind die Transistoren 171 und 166 auf EIN geschaltet, und dadurch ist der VH-Anschluss des Steuer-IC 130 an die Primärgleichspannung V1 angeschlossen und der Leistungsanschluss Vcc des Steuer-IC 130 mit dem Plus-Anschluss des Kondensators 145 verbunden.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Schaltnetzteils 2c werden die gleichen Vorteile wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erzielt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Impulswandlerschaltung 371 weggelassen werden kann, wenn das Leistungssteuersignal SIG in Form eines Impulssignals dem Sekundärstromkreis von dem Laststromkreis zugeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-153234 A [0002]

Claims

Schaltnetzteil mit einem Primärstromkreis und einem Sekundärstromkreis, wobei der Primärstromkreis enthält: eine erste Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet und glättet; eine Primärwicklung mit einem Ende, an das eine Spannung aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung angelegt wird; eine Schaltvorrichtung, die mit einem anderen Ende der Primärwicklung verbunden ist und einen durch die Primärwicklung fließenden Strom auf EIN oder AUS schaltet; eine Steuerschaltung, die die Schaltvorrichtung EIN/AUS-steuert; und eine Leistungsversorgungseinheit, die Leistung zur Ansteuerung der Steuereinheit liefert, wobei der Sekundärstromkreis enthält: eine Sekundärwicklung; eine zweite Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine an der Sekundärwicklung erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet; und eine Übertragungseinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal, das einen Betriebszustand eines Laststromkreises betrifft, von dem Laststromkreis zu empfangen, der durch eine Ausgangsspannung der zweiten Gleichstromerzeugungsschaltung angesteuert wird, und das Steuersignal an die Stromerzeugungseinheit überträgt, wobei: die Übertragungseinheit und die Leistungsversorgungseinheit voneinander isoliert sind; und die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zum Ansteuern der Steuerschaltung in Erwiderung auf das von der Übertragungseinheit übertragene Steuersignal auf EIN oder AUS schaltet.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei die Leistungsversorgungseinheit enthält: eine Hilfsprimärwicklung; eine dritte Gleichstromerzeugungsschaltung, die eine an der Hilfsprimärwicklung erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet; und eine Aktivierungsschaltung, die einen Strom aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung an die dritte Gleichstromerzeugungsschaltung liefert, wenn eine Spannung der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist, wobei Ausgangsgrößen der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung in Erwiderung auf das von der Übertragungseinheit übertragene Steuersignal EIN/AUS-gesteuert werden.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2, wobei die Aktivierungsschaltung die Zufuhr des Stroms aus der ersten Gleichstromerzeugungsschaltung an die dritte Gleichstromerzeugungsschaltung stoppt, wenn die Spannung der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung höher als die vorbestimmte Spannung ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei: die Übertragungseinheit ein erstes und ein zweites lichtemittierendes Element enthält, von denen ein jedes Licht einer vorbestimmten Lichtmenge auf Grundlage des Steuersignals erzeugt; und die Leistungsversorgungseinheit einen ersten Lichtempfänger, der Ausgangsgröße der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung in Erwiderung auf eine Lichtmenge von Licht steuert EIN/AUS-steuert, das von dem ersten lichtemittierenden Element empfangen wird, und einen zweiten Lichtempfänger enthält, der die Ausgangsgröße der Aktivierungsschaltung in Erwiderung auf eine Lichtmenge von Licht EIN/AUS-steuert, das von dem zweiten lichtemittierenden Element empfangen wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, wobei das erste lichtemittierende Element und der erste Lichtempfänger einen ersten Lichtkoppler bilden und das zweite lichtemittierende Element und der zweite Lichtempfänger einen zweiten Lichtkoppler bilden.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Übertragungseinheit erfasst, ob eine Spannung des Steuersignals kleiner als ein vorbestimmter Spannungswert ist; wobei die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung ausschaltet, wenn die Spannung der Steuerschaltung kleiner als der vorbestimmte Spannungswert ist.
Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Übertragungseinheit erfasst, ob eine Spannung des Steuersignals höher als ein vorbestimmter Spannungswert ist; wobei die Leistungsversorgungseinheit die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung ausschaltet, wenn die Spannung der Steuerschaltung höher als der vorbestimmte Spannungswert ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2, wobei: die Übertragungseinheit eine Relaiseinheit enthält, die in Abhängigkeit des Steuersignals auf EIN oder AUS schaltet, die Relaiseinheit die Ausgangsgröße der dritten Gleichstromerzeugungsschaltung und die Ausgangsgröße der Aktivierungsschaltung EIN/AUS-steuert.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei: die Übertragungseinheit einen Impulstransformator enthält, der auf Grundlage des von dem Laststromkreis stammenden Steuersignals eine Spannung ausgibt; und die von dem Impulstransformator ausgegebene Spannung verwendet wird, die Leistung zur Ansteuerung der Steuerschaltung auf EIN oder AUS zu schalten.
Schaltnetzteil nach Anspruch 9, wobei: die Übertragungseinheit eine Impulswandlereinheit enthält, die das Steuersignal in ein Impulssignal wandelt; und das von der Impulswandlereinheit ausgegebene Impulssignal dem Impulstransformator zugeführt wird.