DE10211229A1 - Getakteter Spannungswandler - Google Patents

Getakteter Spannungswandler

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Abstract

Ein besonderes Problem herkömmlicher Spannungswandler ist die Versorgung der Schwingschaltung im Fall des Anlaufs des Wandlers, also nach dem Einschalten der Versorgungsspannung. Nach dem Stand der Technik wird durch Aufladen einer R/C-Kombination und die geringe Stromaufnahme der Schwingschaltung im inaktiven Zustand die Versorgungsspannung soweit zur Verfügung gestellt, dass die Schwingschaltung sicher anschwingt. Danach versorgt man dann die Schwingschaltung aus einer Hilfswicklung des Transformators. DOLLAR A Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ohne die Verwendung einer zusätzlichen Wicklung und ohne einen Anlaufwiderstand einen optimalen Spannungswandler zu konstruieren. DOLLAR A Diese Aufgabe wird nach Fig. 2 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für die Versorgung der Schwingschaltung (1) zumindest im Anlauffall der neutrale Punkt (2) der primärseitigen Wicklung (3) so von der Speisespannung getrennt wird, dass der Versorgungsstrom zum Aufbau einer Spannung genutzt wird, die die Schwingschaltung speist.

Description

  • Getaktete Spannungswandler werden heute in einer Vielzahl von Spannungswandlern und Netzteilen eingesetzt. Ihr größter Vorteil liegt dabei in der geringen Verlustleistung und dem damit möglichen platzsparenden Aufbau. Ferner kann durch Verwendung sehr kleiner Transformatoren und hoher Schaltfrequenzen eine weitere Verkleinerung der Bauform und Verringerung des Gewichtes gegenüber längsgeregelten herkömmlichen Spannungswandlern erreicht werden.
  • Ein besonderes Problem ist bei diesen Wandlern die Versorgung der Schwingschaltung, insbesondere im Fall des Anlaufs des Wandlers, also nach dem Einschalten der Versorgungsspannung. Dieses insbesondere bei solchen Wandlern bei denen die Versorgungsspannung viel höher ist als die Spannung, die üblicherweise für die Schwingschaltung benutzt wird. Dieses liegt darin begründet, dass übliche integrierte Halbleiterschaltungen nur Spannungen von wenigen Volt bis zu einigen zehn Volt verkraften können.
  • In den oben geschilderten Fällen hilft man sich nach dem Stand der Technik damit (s. a. Fig. 1), dass durch Aufladen einer R/C-Kombination und geringer Stromaufnahme der Schwingschaltung im inaktiven Zustand die Versorgungsspannung der Schwingschaltung soweit zur Verfügung gestellt wird, dass die Schwingschaltung sicher anschwingt. Danach versorgt man dann die Schwingschaltung aus einer Hilfswicklung des Transformators. Hierbei zeigt Fig. 1 einen üblichen Spannungswandler nach dem Stand der Technik. Zur Vereinfachung ist nur die Primärseite dargestellt. Hierbei ist auch zu beachten, dass der nach dem Anlaufen der Schaltung überflüssige Widerstand R unnötige Verlustleistung verbraucht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde ohne die Verwendung einer zusätzlichen Wicklung und ohne einen Anlaufwiderstand R einen optimalen Spannungswandler zu konstruieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für die Versorgung der Schwingschaltung [1] zumindest im Anlauffall der neutrale Punkt [2] der primärseitigen Wicklung [3] so von der Speisespannung getrennt wird, dass der Versorgungsstrom zum Aufbau einer Spannung genutzt wird, die die Schwingschaltung speist.
  • Fig. 2 zeugt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung. Deutlich ist zu sehen, dass weder ein Anlaufwiderstand benötigt wird noch eine Hilfswicklung auf dem Transformator erforderlich ist. Der Versorgungsstrom der Schaltung kann im besten Fall nur aus dem Ladestrom der Kondensatoren bestehen.
  • Nach dem Anschwingen der Schwingschaltung kann nach Anspruch 2. die Schwingschaltung aus der Rückschlagspannung der primärseitigen Wicklung [3] versorgt werden und der neutrale Punkt [2] der primärseitigen Wicklung [3] wieder mit der Versorgungsspannung verbunden werden.
  • Diese Verbindung wird in der Beispielschaltung nach Fig. 2 durch den elektronischen Schalter [4] hergestellt. Hierdurch wird die Verlustleistung auf ein Minimum verringert.
  • Nach Anspruch 3. kann der Spannungswandler zusätzlich durch eine Schaltung ergänzt werden, so dass für die Detektion der Polarität der Eingangsspannung ein Optokoppler so angesteuert wird, dass der Versorgungsstrom des Optokopplers aus der Versorgungsspannung der Schwingschaltung entnommen wird.
  • Da für die Ansteuerung des Optokopplers im wesentlichen der Strom durch die LED maßgebend ist, sinkt die Verlustleistung durch Vorwiderstand und LED proportional zur benutzten Versorgungsspannung. Da die Versorgungsspannung der Schwingschaltung im Regelfall deutlich unter der Versorgungsspannung der Gesamtschaltung liegt, kann durch die Benutzung der Betriebsspannung der Schwingschaltung auch zum Betrieb des Optokopplers die Verlustleistung reduziert werden.

Claims (3)

1. Getakteter Spannungswandler dadurch gekennzeichnet, dass für die Versorgung der Schwingschaltung [1] zumindest im Anlauffall der neutrale Punkt [2] der primärseitigen Wicklung [3] so von der Speisespannung getrennt wird, dass der Versorgungsstrom zum Aufbau einer Spannung genutzt wird, die die Schwingschaltung speist.
2. Getakteter Spannungswandler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingschaltung nach dem Anschwingen aus der Rückschlagspannung der primärseitigen Wicklung [3] versorgt wird und der neutrale Punkt [2] der primärseitigen Wicklung [3] wieder mit der Versorgungsspannung verbunden wird.
3. Getakteter Spannungswandler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass für die Detektion der Polarität der Eingangsspannung ein Optokoppler so angesteuert wird, dass der Versorgungsstrom des Optokopplers aus der Versorgungsspannung der Schwingschaltung entnommen wird.
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