DE10325519B4

DE10325519B4 - Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltwandler

Info

Publication number: DE10325519B4
Application number: DE10325519A
Authority: DE
Inventors: Martin Feldtkeller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: US20050017764A1; DE10325519A1; US7696794B2

Abstract

Ansteuerschaltung zur Bereitstellung eines Ansteuersignals (S3) für einen Schalter in einem Schaltwandler abhängig von einem Regelsignal (S2), die folgende Merkmale aufweist:
– eine erste Eingangsklemme (K1) zum Zuführen des Regelsignals (S2),
– einen Versorgungsanschluss (K2) zum Anlegen einer Versorgungsspannung (Vcc),
– eine Ausgangsklemme (K3) zum Bereitstellen des Ansteuersignals (S3),
– wenigstens zwei Gruppen (22, 30) von Schaltungskomponenten, wobei jede Gruppe (22, 30) wenigstens eine Schaltungskomponente aufweist und wobei die Schaltungskomponenten miteinander gekoppelt und dazu ausgebildet sind, das Ansteuersignal (S3) aus dem Regelsignal (S2) bereitzustellen, wobei eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) über die erste Eingangsklemme (K1) erfolgt und eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe (30) über den Versorgungsanschluss (K2) erfolgt,
– einen ersten Spannungsregler (40; 41), der zwischen den Versorgungsanschluss (K2) und die Eingangsklemme (K1) gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, eine Grundversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) sicherzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltwandler.
Viele elektronische Geräte, beispielsweise Computerperipheriegeräte, Notebooks, tragbare Unterhaltungselektronikgeräte oder Musikinstrumente haben kein eingebautes Netzteil, sondern werden über einen Adapter mit einer Niedervolt-Gleichspannung versorgt. Das Gerät selbst verfügt üblicherweise zwar über einen Ein-/Ausschalter, dieser sitzt jedoch nach dem Netzteil, so dass durch das Netzteil auch bei ausgeschaltetem Verbraucher Strom aufgenommen wird, solange dies an das Stromnetz angeschlossen ist.
Es gibt derzeit Bestrebungen des Gesetzgebers, den Stromverbrauch derartiger Netzteile im Standby-Betrieb, also bei ausgeschaltetem Verbraucher, von derzeit etwa 2 W auf 0,5 W und dann weiter auf 0,1 W zu reduzieren, was erhebliche Anforderungen an die in den Netzteilen verwendeten Steuerschaltungen stellt, da das Netzteil auch im Standby-Betrieb eine geregelte Ausgangsspannung abgeben soll und insbesondere in der Lage sein soll, nach Einschalten des Verbrauchers kurzfristig ausreichend Leistung abzugeben.
Zur Bereitstellung von Ansteuersignalen für einen Schalter in einem Schaltnetzteil ist der Ansteuerschaltung ein von der bereitgestellten Ausgangsspannung abhängiges Regelsignal zugeführt. Bei Sperrwandler-Schaltnetzteilen, bei denen der Schalter in Reihe zur Primärspule eines Transformators geschaltet ist und bei denen Ausgangsklemmen zur Bereitstellung der Ausgangsspannung an die Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt sind, ist bei der Rückkopplung des sekundärseitigen Regelsignals auf die primärseitig angeordnete Ansteuerschaltung eine Potentialtrennung erforderlich, die üb licherweise mittels eines Optokopplers gewährleistet wird. Gerade bei niedriger Leistungsaufnahme einer angeschlossenen Last tragen derartige Optokoppler in erheblichem Maß zur Leistungsaufnahme des Schaltnetzteils und damit zur Verlustleistung bei, wie nachfolgend kurz anhand eines Schaltnetzteils nach dem Stand der Technik erläutert wird.
1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Sperrwandlerschaltnetzteils, das beispielsweise in Köstner/Möschwitzer: "Elektronische Schaltungen", Karl Hanser Verlag München, 1993, Seiten 286 bis 288, beschrieben ist.
Das Netzteil umfasst Eingangsklemmen EK1, EK2 zum Anlegen einer Netzspannung Un, und eine an die Eingangsklemmen EK1, EK2 gekoppelte Gleichrichteranordnung mit einem Brückengleichrichter BG und einem Eingangskondensator Cin, über dem eine gleichgerichtete Spannung Uin anliegt. Zur Wandlung dieser gleichgerichteten Eingangsspannung Uin in eine an Ausgangsklemmen AK1, AK2 zur Verfügung stehende geregelte Ausgangsspannung Uout steht ein Wandler mit einem Transformator TR zur Verfügung, dessen Primärspule Lp in Reihe zu einem als Halbleiterschalter ausgebildeten Schalters T geschaltet ist, wobei über dieser Reihenschaltung die Eingangsspannung Uin anliegt. Mit der Primärspule Lp ist eine Sekundärspule Ls des Transformators TR induktiv gekoppelt, wobei diese Sekundärspule Ls über eine Gleichrichteranordnung D1, C2 an die Ausgangsklemmen AK1, AK2 angeschlossen ist. Die Leistungsaufnahme dieses Netzteils und damit die Ausgangsspannung Uout ist abhängig vom Tastverhältnis eines eine Folge von Ansteuerimpulsen umfassenden Ansteuersignals S3, durch das der Halbleiterschalter T angesteuert ist. Bei einem festgetakteten Schaltnetzteil, bei dem der Schalter T in regelmäßigen Zeitabständen geschlossen wird, steigt die Leistungsaufnahme mit steigendem Duty-Cycle an, wobei der Duty-Cycle das Verhältnis zwischen Einschaltdauer des Halbleiterschalters T und der durch den Abstand zweier Einschaltzeitpunkte bestimmten Ansteuerperiode wiedergibt.
Das Ansteuersignal S3 wird durch eine Ansteuerschaltung 12 zur Verfügung gestellt, der ein von der Ausgangsspannung Uout abhängiges Regelsignal S2 zugeführt wird. Zur Erzeugung des Regelsignals ist sekundärseitig ein Regler 10 vorgesehen, der an die Ausgangsklemmen Ak1, AK2 angeschlossen ist und der ein Regelsignal S1 zur Verfügung stellt, das mittels eines Optokopplers 11 an die Primärseite übertragen wird. Das sekundärseitige Regelsignal S1 und das primärseitige Regelsignal 52 sind dabei idealerweise proportional zueinander. Der Regler 10 besitzt beispielsweise ein Integral-Verhalten (I-Regler) oder ein Proportional-Integral-Verhalten (PI-Regler).
Wegen der einfacheren Verschaltung des Reglers ist es üblich, den Optokoppler 11 mit einem negativen Regelsinn zu betreiben, d. h. ein Regelsignal S1 bzw. S2 zu erzeugen, das um so größer ist, je geringer die an die Ausgangsklemmen AK1, AK2 abzugebende Leistung ist. Im Standby-Betrieb, also bei Leerlauf an den Ausgangsklemmen Ak1, AK2 oder bei nur sehr geringer Leistungsaufnahme einer in 1 gestrichelt dargestellten Last Z ist damit das Regelsignal S1 besonders groß und damit die Stromaufnahme des Optokopplers 11 besonders hoch.
Zur Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung 12 wird intern eine Versorgungsspannung Vcc generiert, die beispielsweise durch eine nicht näher dargestellte mit der Primärspule Lp gekoppelte Hilfsspule mit nachgeschalteter Gleichrichterschaltung bereitgestellt wird, wie beispielsweise in Köstner/Möschwitzer, a. a. O., beschrieben ist. Die Versorgungsspannung Vcc muss dabei ausreichend groß sein, um auch im Standby-Betrieb eine Ansteuerung des Halbleiterschalters T gewährleisten zu können. Eine Verringerung der Versorgungsspannung Vcc, woraus auch eine Verringerung der Verlustleistung des Optokopplers 11 resultieren würde ist hierdurch begrenzt.
Eine bekannte Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des Halbleiterschalters in einem Schaltnetzteil ist eine Ansteuerschaltung des Typs ICE2AS01, der Anmelderin. Im Datenblatt dieser Ansteuerschaltung ist ebenfalls ein Schaltnetzteil gemäß 1 erläutert. Bei dieser Ansteuerschaltung beträgt der maximale Optokopplerstrom etwa 1,5 mA, woraus bei einer intern generierten Versorgungsspannung Vcc von 15 V eine durch den Optokoppler hervorgerufen Verlustleistung von 22,5 mW resultiert.
In der Steuerschaltung des Typs TDA 16850 der Anmelderin wird eine Regelung mit einem positiven Regelsinn verwendet, so dass bei niedriger Leistungsaufnahme einer Last ein kleines Regelsignal über den Optokoppler an die Ansteuerschaltung übertragen wird. Hiermit ist jedoch eine höhere Komplexität der Schaltung, insbesondere des Reglers 10 verbunden.
Aus der EP 0 585 789 B1 ist es bekannt, den Optokopplerstrom der Regelschleife zur Stromversorgung der Steuerschaltung zu verwenden, um dadurch die Anzahl der Anschlüsse der Ansteuerschaltung zu reduzieren und die Schaltung in einem kostengünstigen TO-220-Gehäuse mit nur drei Anschlussgins unterbringen zu können. Bei dieser Schaltung muss der Optokoppler jedoch so dimensioniert sein, dass er stets von einem zum Versorgen der Steuerschaltung ausreichenden Strom durchflossen wird. Bei negativem Regelsinn beträgt der Optokopplerstrom im Standby-Betrieb dabei ein mehrfaches der für die Steuerschaltung erforderlichen Stromaufnahme. Eine niedrige Standby-Leistungsaufnahme ist bei dieser Schaltung damit nicht möglich.
In dem Datenblatt SG1524/SG2524/SG3524, LinFinity Microelectronics, 4/90 Rev. 2/94 ist eine Ansteuerschaltung für einen Schalter für einen Schaltwandler beschrieben, die einen Versorgungsanschluss zum Anlegen einer Versorgungsspannung aufweist. Dem Versorgungsanschluss ist ein Spannungsregler nachgeschaltet, der eine Gleichspannung von 5V für interne Schaltungskomponenten der Ansteuerschaltung bereitstellt. Einigen der Schaltungskomponenten der Ansteuerschaltung ist die an der Anschlussklemme zur Verfügung stehende Eingangsspannung unmittelbar zugeführt, während andere Schaltungskomponenten über den Spannungsregler mit einer Versorgungsspannung versorgt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltnetzteil zur Verfügung zu stellen, der eine niedrige Leistungsaufnahme im Standby-Betrieb besitzt.
Dieser Aufgabe wird durch eine Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung zur Bereitstellung eines Ansteuersignals für einen Schalter in einem Schaltwandler abhängig von einem Regelsignal umfasst eine erste Eingangsklemme zur Zuführung des Regelsignals, einen Versorgungsanschluss zum Anlegen einer Versorgungsspannung und eine Ausgangsklemme zum Bereitstellen des Ansteuersignals. Die Ansteuerschaltung umfasst weiterhin Schaltungskomponenten, die miteinander gekoppelt und dazu ausgebildet sind, das Ansteuersignal aus dem Regelsignal bereitzustellen. Diese Schaltungskomponenten sind in wenigstens zwei Gruppen unterteilt, wobei jeder Gruppe wenigstens eine Schaltungskomponente zugeordnet ist. Die Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe erfolgt dabei über die erste Eingangsklemme, und damit durch das – üblicherweise von einem Optokoppler zur Verfügung gestellte – Regelsignal. Die Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe erfolgt über den Versorgungsanschluss, an dem eine Versorgungsspannung anlegbar ist.
Die Zuordnung der Schaltungskomponenten zu der ersten oder zweiten Gruppe erfolgt vorzugsweise abhängig davon, welche Versorgungsspannung die einzelnen Schaltungskomponenten benötigen. Dabei werden Schaltungskomponenten, die eine niedrige Versorgungsspannung benötigen, der ersten Gruppe zugeordnet, und damit über das Regelsignal versorgt, während Schaltungskomponenten, die eine größere Versorgungsspannung benötigen, der zweiten Gruppe zugeordnet sind, und damit über den Versorgungsanschluss der Ansteuerschaltung versorgt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung wird das Regelsignal in herkömmlicher Weise zur Einstellung des Duty-Cycles des zu erzeugenden Ansteuersignals verwendet. Außerdem wird das Regelsignal zur Spannungsversorgung ausgewählter Schal tungskomponenten, die eine niedrigere Versorgungsspannung benötigen, verwendet. Da Schaltungskomponenten, die eine höhere Versorgungsspannung benötigen, über den Versorgungsanschluss, und damit nicht durch das Regelsignal, versorgt werden, ist eine Verstärkung des Regelsignals zum Zweck der Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung gegenüber herkömmlichen Schaltnetzteilen nicht erforderlich. Wegen der gleichzeitigen Verwendung des Regelsignals als Informationsträger und als Spannungsversorgungssignal ist die Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung gegenüber herkömmlichen Ansteuerschaltungen reduziert.
Die Zuordnung der Schaltungskomponenten der Ansteuerschaltung zu der ersten oder zweiten Gruppe erfolgt abhängig von der benötigten Versorgungsspannung bzw. abhängig von der Strom- oder Leistungsaufnahme dieser Schaltungskomponenten und ist unabhängig davon, welchen Zweck die einzelnen Schaltungskomponenten erfüllen. Das erfindungsgemäße Konzept ist auf beliebige herkömmliche Ansteuerschaltungen anwendbar, wozu die Schaltungskomponenten der Ansteuerschaltung entsprechend ihrer benötigten Versorgungsspannung bzw. ihrer Stromaufnahme in wenigstens zwei Gruppen unterteilt werden, und wozu die Versorgung der Komponenten mit niedriger benötigter Versorgungsspannung bzw. niedriger Leistungsaufnahme über das Regelsignal und die Versorgung der übrigen Komponenten über den Versorgungsanschluss der Ansteuerschaltung erfolgt.
Schaltungskomponenten, die beispielsweise der ersten, durch das Regelsignal versorgten Gruppe von Schaltungskomponenten zugeordnet werden, sind analoge Schaltungskomponenten, wie beispielsweise Referenzspannungserzeuger, Signalgeneratoren, Komparatoren, Operationsverstärker oder Spannungsteiler, deren benötigte Versorgungsspannungen üblicherweise im Bereich von etwa 5 V liegen. Schaltungskomponenten, die der zweiten Gruppe zugeordnet sind, und die damit über den Versorgungsanschluss mit einer externen Versorgungsspannung versorgt werden, sind beispielsweise digitale Schaltungskomponenten, wie Flip-Flop oder Logik-Gatter, und insbesondere Treiberschaltungen, die dazu dienen, zweiwertige Logiksignale auf geeignete Ansteuerpegel zur Ansteuerung des Schalters in dem Schaltnetzteil zur Verfügung zu stellen. Derartige Treiberschaltungen benötigen üblicherweise eine Versorgungsspannung von mehr als 10 V. Die digitalen Schaltungskomponenten werden vorzugsweise deshalb über den Versorgungsanschluss versorgt, weil sie eine impulsförmige Stromaufnahme besitzen, die bei Versorgung über das Regelsignal zu Störungen des Regelsignals führen würde.
Vorzugsweise ist ein erster Spannungsregler vorhanden, der zwischen den Versorgungsanschluss und die Eingangsklemme gekoppelt ist und der parallel zu dem Regelsignal eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe gewährleistet, wobei dieser erste Spannungsregler dazu ausgebildet ist, eine Grundversorgung der Schaltungskomponenten sicherzustellen. Ist beispielsweise das Regelsignal so klein, dass keine ausreichende Spannungsversorgung der Komponenten der ersten Gruppe über das Regelsignal gewährleistet ist, so übernimmt der erste Spannungsregler einen Teil der Versorgung dieser Komponenten. Der Anteil, den der erste Spannungsregler an der Versorgung dieser Komponenten der ersten Gruppe übernimmt, sinkt mit steigendem Regelsignal. Wegen des ersten Spannungsreglers, der eine Versorgung der Schaltungskomponenten auch dann sicherstellt, wenn das Regelsignal sehr klein ist, kann bei der erfindungsgemäßen Schaltung darauf verzichtet werden, die Dimensionierung des üblicherweise durch einen Optokoppler gelieferten Regelsignals abhängig von der Leistungsaufnahme der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe zu wählen.
Der erste Spannungsregler ist beispielsweise als Zenerdiode ausgebildet, die zwischen den Versorgungsanschluss und einen Spannungsversorgungsknoten geschaltet ist, wobei die erste Eingangsklemme mit dem Regelsignal ebenfalls an diesen Span nungsversorgungsknoten gekoppelt ist, über den die Komponenten der ersten Gruppe versorgt werden.
Vorteilhafterweise steht ein zweiter Spannungsregler zur Verfügung, der aus einer an dem ersten Spannungsversorgungsknoten anliegenden, durch das Regelsignal und den ersten Spannungsregler bereitgestellten Spannung, eine geregelte Versorgungsspannung für die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe bereitstellt.
Die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe können unmittelbar in den Versorgungsanschluss der Ansteuerschaltung angeschlossen sein und/oder den Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe kann ein dritter Spannungsregler zugeordnet sein, der eine geregelte Spannung aus einer an dem Versorgungsanschluss anliegenden Versorgungsspannung bereitstellt, um einzelne oder alle Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe mit einer geregelten Versorgungsspannung zu versorgen.
Zu den Kosten bei der Herstellung eines Schaltnetzteils tragen unter Anderem in nicht unerheblichen Umfang die Kosten für das Gehäuse der Ansteuerschaltung bei, welche die integrierten Schaltungskomponenten umgibt. Dabei gilt, dass die Gehäusekosten um so geringer sind, je weniger Anschlüsse das Gehäuse aufweist. Um einerseits die Anzahl der erforderlichen externen Anschlüsse bei dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil zu reduzieren, andererseits jedoch eine Schnittstelle nach außen zu schaffen, um Informationen über das Schaltnetzteil von außen abgreifen zu können, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, den ersten Spannungsregler einstellbar auszubilden, so dass er abhängig von einem Einstellsignal wenigstens zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen bereitstellt. Da der erste Spannungsregler zwischen den Versorgungsanschluss und die Eingangsklemme gekoppelt ist, kann zwischen dem Versorgungsanschluss und der Eingangsklemme von außen durch Abgreifen der Spannung zwischen diesen Anschlüssen ermittelt werden, welche Versorgungsspannung der erste Spannungsregler gerade liefert. Eine Änderung der Versorgungsspannung des ersten Spannungsreglers ist hinsichtlich der Funktion der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe unkritisch, wenn zwischen den ersten Spannungsregler und diese Schaltungskomponenten ein zweiter Spannungsregler zur Verfügung steht, der über einen gewissen Spannungsbereich der durch den ersten Spannungsregler bereitgestellten Versorgungsspannung in der Lage ist, eine geregelte Versorgungsspannung für die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe zur Verfügung zu stellen.
Das Einstellsignal, durch welches die durch den ersten Spannungsregler bereitgestellte Spannung bzw. die über dem Spannungsregler anliegende Spannung eingestellt wird, ist vorzugsweise ein in der Ansteuerschaltung erzeugtes Zustandssignal, welches angibt, ob sich das Netzteil in einem Normalbetrieb oder im Standby-Betrieb befindet.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die Eingangsklemme als Eingangsschnittstelle für einen Testbetrieb des Schaltnetzteils zu verwenden. Bei dieser Ausführungsform ist in der Ansteuerschaltung ein Testbaustein enthalten, der an die Eingangsklemme und an einzelne Schaltungskomponenten oder Gruppen von Schaltungskomponenten in der Ansteuerschaltung gekoppelt ist. Dieser Testbaustein erhält Testdaten über die Eingangsschnittstelle zum Testen der in der Ansteuerschaltung vorhandenen Schaltungskomponenten. Informationen über das Testergebnis können in zuvor erläuterter Weise ausgegeben werden, indem der erste Spannungsregler abhängig von einem auszugebenden, vorzugsweise binären Signal eine erste und eine zweite Versorgungsspannung liefert, wobei zwischen dem Versorgungsanschluss und der Eingangsklemme aus dem Verlauf der zwischen diesen Klemmen anliegenden Spannung das binäre auszugebenden Signal ermittelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigen:
1 ein Schaltnetzteil nach dem Stand der Technik,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltnetzteil, die mehrere Gruppen von Schaltungskomponenten umfasst,
3 ein Ausführungsbeispiel für eine innere Verschaltung von Schaltungskomponenten einer ersten und einer zweiten Gruppe in der Ansteuerschaltung,
4 beispielhafte zeitlicher Verläufe ausgewählter, in der Schaltung gemäß 3 vorkommender Signale,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung,
7 ein Ausführungsbeispiel eines ersten Spannungsreglers der Ansteuerschaltung,
8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines ersten Spannungsreglers der Ansteuerschaltung.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung in einem Schaltnetzteil, wobei zum besseren Verständnis der Verwendung einer solchen Ansteuerschaltung in einem Schaltnetzteil Ein- und Ausgangsklemmen sowie Ein- und Ausgangssignale der Ansteuerschaltung gemäß 2 entsprechend der Ein- und Ausgangs klemmen und Ein- und Ausgangssignale der Ansteuerschaltung 12 gemäß 1 bezeichnet sind.
Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung umfasst eine Eingangsklemme K1 zum Zuführen eines von einer Ausgangsspannung des Netzteils abhängigen Regelsignals S2, das beispielsweise durch einen Optokoppler 11 geliefert wird, wie in 2 beispielhaft dargestellt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst weiterhin eine Ausgangsklemme K3, zur Bereitstellung eines Ansteuersignals S3 für einen Schalter in dem Schaltwandler bzw. Schaltnetzteil. Die Ansteuerschaltung umfasst weiterhin einen Versorgungsanschluss K2 zum Anlegen einer externen Versorgungsspannung Vcc, die auf beliebige herkömmliche Weise in einem Schaltnetzteil erzeugt werden kann.
In der Ansteuerschaltung sind zwei Gruppen von Schaltungskomponenten vorhanden, die in 2 schematisch durch Blöcke dargestellt sind, die die Bezugszeichen 22 und 30 tragen. Diese Schaltungskomponenten sind miteinander gekoppelt und dazu ausgebildet, aus einem von dem Regelsignal S2 abgeleiteten Regelsignal S50 das Ansteuersignal S3 bereitzustellen. Die in 2 zwischen den Schaltungsgruppen 22, 30 dargestellte Verbindung veranschaulicht lediglich schematisch die Kopplung der den einzelnen Schaltungsgruppen 22, 30 zugeordneten Schaltungskomponenten. Die Zuordnung einzelner Schaltungskomponenten zu den Gruppen 22, 30 erfolgt unabhängig von deren Funktion in der Ansteuerschaltung, sondern abhängig von deren Stromaufnahme und/oder benötigter Versorgungsspannung. Die Strom- bzw. Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 erfolgt ausschließlich über die an dem Versorgungsanschluss K2 anliegende Versorgungsspannung Vcc. Dagegen erfolgt die Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 durch das an der Eingangsklemme K1 anliegende Regelsignal S2. Vorzugsweise erfolgt die Spannungsversorgung dieser Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 parallel zu der Spannungsversorgung über das Regelsig nal S2 über den Versorgungsanschluss K2. Hierzu ist ein erster Spannungsregler 40 vorhanden, der zwischen den Versorgungsanschluss K2 und einen internen Spannungsversorgungsknoten N1 geschaltet ist und ausreichend Leistung bereitstellt, um eine Differenz zwischen der über das Regelsignal S2 erhaltenen Leistung und der tatsächlichen Leistungsaufnahme der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 22 auszugleichen.
Die erste Eingangsklemme K1 ist ebenfalls an den internen Spannungsversorgungsknoten N1 gekoppelt, an dem eine Versorgungsspannung V1 zur Verfügung steht, die durch das Regelsignal S2 und durch den ersten Spannungsregler 40 geliefert wird. Die Eingangsklemme K1 ist in dem Ausführungsbeispiel über eine Strommessanordnung 50 an den internen Spannungsversorgungsknoten N1 gekoppelt, wobei die Strommessanordnung 50 dazu dient, das interne Regelsignal S50 bereitzustellen, das vorzugsweise proportional zu dem Regelsignal S2 ist. Die Strommessanordnung 50 kann in hinlänglich bekannter Weise beispielsweise mittels einer Stromspiegelanordnung realisiert werden.
An den internen Spannungsversorgungsknoten N1 ist in dem Ausführungsbeispiel ein zweiter Spannungsregler 21 angeschlossen, der aus der Versorgungsspannung V1 eine geregelte Versorgungsspannung V2 zur Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 22 bereitstellt.
In dem Ausführungsbeispiel ist der zweiten Gruppe von Schaltungskomponenten 30 ein dritter Spannungsregler 31 zugeordnet, der an den Versorgungsanschluss K2 angeschlossen ist und der für einige der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30, die in 2 gemeinsam mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet sind, eine geregelte Versorgungsspannung V3 bereitstellt. Andere Schaltungskomponenten dieser zweiten Gruppe 30, die gemeinsam mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet sind, sind unmittelbar an den Versorgungsanschluss K2 angeschlossen. Die Schaltungskomponenten, die unmittelbar an den Ver sorgungsanschluss K2 angeschlossen sind, umfassen beispielsweise eine Treiberschaltung, die dazu dient, ein in der Ansteuerschaltung erzeugtes Logiksignal S32, nach dessen Maßgabe der Schalter (Bezugszeichen T in 1) geschlossen und geöffnet werden soll, auf ein zur Ansteuerung des Schalters, beispielsweise eines MOSFET, geeignetes Potential umzusetzen.
Der erste Spannungsregler 40 umfasst bezugnehmend auf 7 beispielsweise eine Zenerdiode Z1, die in Sperrrichtung zwischen den Versorgungsanschluss K2 und den Spannungsversorgungsknoten N1 geschaltet ist. Durch einen derartigen ersten Spannungsregler 40 ist sichergestellt, dass das Versorgungspotential V1 an dem Versorgungsknoten N1 nicht unter einen Wert absinkt, der kleiner ist als die Differenz der von außen an den Versorgungsanschluss K2 angelegten Versorgungsspannung Vcc und der Durchbruchsspannung der Zenerdiode Z1. Diese minimale Versorgungsspannung V1 ist dabei so gewählt, dass eine ausreichende Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 gewährleistet ist.
Die Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 erfolgt bei einem Schaltnetzteil mit einer Regelschleife mit negativen Regelsinn wie folgt:
Bei einer Regelschleife mit negativen Regelsinn steigt das Regelsignal S2 mit abnehmender Leistungsaufnahme einer durch das Schaltnetzteil versorgten Last an und erreicht im Standby-Betrieb seinen größten Wert. Unter der Annahme, dass die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 22 unabhängig vom Betriebszustand der Ansteuerschaltung eine annähernd konstante Leistungsaufnahme besitzen, trägt das Regelsignal S2 im Standby-Betrieb in stärkerem Maße zur Spannungsversorgung dieser Schaltungskomponenten bei, als im Normalbetrieb bei einer hohen Leistungsaufnahme einer angeschlossenen Last, wenn das Regelsignal S2 entsprechend klein ist. Abhängig vom Wert des durch den Optokoppler 11 gelieferten Regelsignals S2 und der Leistungsaufnahme der Schaltungskomponenten der ers ten Gruppe 22 kann das Regelsignal S2 im Standby-Betrieb ausreichend sein, um die gesamte Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 zu gewährleisten. Sinkt bei absinkendem Regelsignal S2 die Versorgungsspannung V1 unter den oben erläuterten von der Versorgungsspannung Vcc und der Durchbruchsspannung der Zenerdiode Z1 abhängigen Minimalwert ab, so wird die Spannungsversorgung dieser Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 22 zunehmend durch den ersten Spannungsregler 40 und damit über den Versorgungsanschluss K2 gewährleistet.
Bei der Ansteuerschaltung gemäß 2 wird das Regelsignal S2 vollständig zur Spannungsversorgung von Schaltungskomponenten 22 der Ansteuerschaltung genutzt, wobei dieses Regelsignal S2 jedoch nicht an die geforderte Leistungsaufnahme dieser Schaltungskomponenten 22 angepasst werden muss, da die Differenz zwischen der von dem Regelsignal S2 gelieferten Leistung und der durch die Schaltungskomponenten 22 tatsächlich benötigten Leistung durch den ersten Spannungsregler 40 bereitgestellt wird.
Wie bereits erläutert sind die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 vorzugsweise solche Schaltungskomponenten, die unabhängig vom Betriebszustand des Schaltnetzteils eine wenigstens annähernd konstante Leistungsaufnahme besitzen. Derartige Schaltungskomponenten sind beispielsweise die in jeder Schaltnetzteilansteuerschaltung vorkommenden analogen Schaltungskomponenten, wie Referenzspannungserzeuger, Operationsverstärker, Komparatoren oder Spannungsteiler. Die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 sind vorzugsweise digitale Schaltungskomponenten oder Schaltungskomponenten mit einer impulsförmigen Stromaufnahme, wie beispielsweise die bereits erläuterte Treiberschaltung 33. Die Leistungsaufnahme dieser Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 ist auch vom Betriebszustand des Schaltnetzteils abhängig. So ist es hinlänglich bekannt im Standby-Betrieb Schaltnetzteile im sogenannten Burst-Modus zu betreiben, bei dem beabstandet durch Schaltpausen mehrere aufeinanderfolgende Ansteuerimpulse erzeugt werden. Eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 über das Regelsignal S2 ist schon deshalb nachteilig, weil die impulsförmige Strom- bzw. Leistungsaufnahme dieser Schaltungskomponenten das eingehende Regelsignal S2 für die weitere Auswertung verfälschen würde, was bei den Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22, die eine annähernd konstante Leistungs- bzw. Stromaufnahme besitzen, nicht der Fall ist.
Das erfindungsgemäße Konzept kann auf beliebige Ansteuerschaltungen für Schaltnetzteile angewendet werden, indem die in der Ansteuerschaltung vorhandenen Schaltungskomponenten nach deren erforderlichen Spannungsversorgung und Stromaufnahmecharakteristik unterteilt werden und indem Schaltungskomponenten mit annähernd gleichbleibender Leistungs- bzw. Stromaufnahme der ersten Gruppe 22 zugeordnet und damit über das Regelsignal S2 und den ersten Spannungsregler 40 versorgt werden und Schaltungskomponenten mit impulsförmiger Leistungs- oder Stromaufnahme über die Versorgungsspannung Vcc versorgt werden.
Die Unterteilung der Schaltungskomponenten einer Schaltnetzteilansteuerschaltung in Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 und Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 wird nachfolgend in 3 anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels einer Ansteuerschaltung erläutert.
Die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 umfassen in dem Ausführungsbeispiel analoge Schaltungskomponenten, nämlich einen Spannungsteiler 225, eine Referenzspannungsquelle 220, einen Operationsverstärker 221, einen Taktgenerator 223, einen Sägezahngenerator 224 und einen Komparator 222. Dem Spannungsteiler 225 ist das interne Regelsignal 550 zugeführt, wobei ein durch den Spannungsteiler heruntergeteiltes Signal S225 mittels eines Operationsverstärkers 221 von einem durch die Referenzspannungsquelle 220 bereitgestellten Refe renzsignal Vref subtrahiert wird, um ein Regelsignal S222 zur Verfügung zu stellen. Der Taktsignalgenerator 223 stellt ein Taktsignal CLK zur Verfügung, nach dessen Maßgabe der Sägezahngenerator 224 ein Sägezahnsignal S224 erzeugt, das einem Eingang des Komparators 222 zugeführt. Dem anderen Eingang des Komparators 222 ist das vom Ausgang des Operationsverstärkers 221 anliegende Regelsignal zugeführt. Wie in 4 dargestellt ist, erzeugt der Sägezahngenerator 224 ein Sägezahnsignal S224 im Takt des Taktsignals CLK. Das Regelsignal S221 ist abhängig von dem internen Regelsignal S50, wobei gilt, dass dieses Regelsignal S221 um so kleiner ist, je größer das Regelsignal S50 ist.
Die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 umfassen in dem Ausführungsbeispiel ein RS-Flip-Flop 320, dessen Setz-Eingang S das Taktsignal CLK zugeführt ist und dessen Rücksetzeingang R das Komparatorausgangssignal S222 zugeführt ist. Das Flip-Flop S wird mit jedem Takt des Taktsignals CLK gesetzt und wird zurückgesetzt, wenn das Sägezahnsignal S224 auf den Wert des Regelsignals S221 angestiegen ist. Bei einer Regelschleife mit negativem Regelsinn steigt das Regelsignal S50 mit abnehmender Leistungsaufnahme einer an das Netzteil angeschlossenen Last an und erreicht bei Leerlauf der Last seinen Maximalwert. Im Gegenzug sinkt das Regelsignal S221 mit abnehmender Leistungsaufnahme dieser Last ab, wodurch die Dauer der Ansteuerimpulse des durch das Flip-Flop 320 bereitgestellten pulsweitenmodulierten Signals S32 mit abnehmender Leistungsaufnahme der Last abnimmt, um dadurch die Ausgangsspannung (Uout in 1) auf einen konstanten Wert zu regeln. Die Abhängigkeit der Dauer dieser Ansteuerimpulse von dem Regelsignal S221 ist in 4 veranschaulicht, wobei in 4 zum Zwecke der Veranschaulichung das Regelsignal S221 kontinuierlich ansteigt, woraus ersichtlich ist, dass bei kleinem Regelsignal S221 ein kürzerer Ansteuerimpuls als bei einem größeren Regelsignal 221 resultiert.
Das Sägezahnsignal kann in hinlänglich bekannter Weise auch dadurch erzeugt werden, dass in Reihe zu dem Schalter (T in 1) ein Stromfühlwiderstand geschaltet wird, wobei eine über diesem Stromfühlwiderstand anliegenden Spannung der Ansteuerschaltung zugeführt wird. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform eine zusätzliche Anschlussklemme der Ansteuerschaltung erforderlich.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 durch die von dem zweiten Spannungsregler 21 gemäß 2 bereitgestellte Versorgungsspannung V2 versorgt werden, wenngleich Versorgungsanschlüsse dieser Komponenten dieser 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt sind. Von den Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 wird beispielsweise das Flip-Flop 320 durch die von dem Spannungsregler 31 gemäß 2 bereitgestellte Versorgungsspannung V3 versorgt, während der das Logiksignal S32 in ein geeignetes Ansteuersignal S3 umsetzende Treiber 33 unmittelbar durch die Versorgungsspannung Vcc versorgt wird.
Die in 3 dargestellten Teilschaltungen der Ansteuerschaltung stellen nur ein einfaches Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung dar, um die Unterteilung der Schaltungskomponenten einer solchen Ansteuerschaltung in wenigstens zwei Gruppen 22, 30 besser verständlich zu machen. So wurde beispielsweise darauf verzichtet, Schaltungskomponenten darzustellen, die im Standby-Betrieb beispielsweise Ansteuersignale im sogenannten Burst-Modus erzeugen, wenngleich solche Schaltungskomponenten selbstverständlich vorhanden sein können.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltnetzteil, wobei sich diese Ansteuerschaltung von der in 2 dargestellten dadurch unterscheidet, dass ein einstellbarer erster Spannungsregler 41 vorhanden ist, der ab hängig von einem Einstellsignal ST die an dem internen Knoten N1 anliegende Versorgungsspannung V1 bereitstellt.
Dieser Spannungsregler 41 besteht bezugnehmend auf 8 im einfachsten Fall aus einer Reihenschaltung zweier Zenerdioden Z1, Z2 von denen eine mittels eines Schalters SW abhängig von einem Einstellsignal ST kurzgeschlossen werden kann. Unter der Annahme, dass der erste Spannungsregler 41 stets zur Versorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 beiträgt, ist das Versorgungspotential V1 stets abhängig von der Differenz zwischen der Versorgungsspannung Vcc und der über dem Spannungsregler 41 abfallenden Spannung, wobei diese Spannung abhängig davon ob die zweite Zenerdiode Z2 überbrückt wird einen ersten und einen zweiten Wert annimmt. Die über dem ersten Spannungsregler 41 anliegende Spannung Vd kann zwischen dem Versorgungsanschluss K2 und der Eingangsklemme K1 abgegriffen werden. Variationen der Versorgungsspannung V1 abhängig von der Einstellung des Spannungsreglers 41 beeinflussen die Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe 22 wegen des zwischengeschalteten zweiten Spannungsreglers 21 nicht, wobei dieser Spannungsregler 21 dazu ausgebildet ist, die Versorgungsspannung V2 über den möglichen Schwankungsbereich der Versorgungsspannung V1 konstant zu halten.
Die Einstellung des Spannungsreglers 41 dient zur Bereitstellung von Informationen in Form der Spannung Vd zwischen dem Versorgungsanschluss K2 und der Eingangsklemme K1. Das Einstellsignal, über welches der Spannungsabfall über dem Regler 41 eingestellt wird, ist beispielsweise ein in der Ansteuerschaltung erzeugtes Zustandssignal, welches angibt, ob sich die Ansteuerschaltung im Normalbetrieb oder im Standby-Betrieb befindet. In dem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass dieses Zustandssignal ST durch die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe 30 erzeugt wird. Dieses Zustandssignal ST kann bezugnehmend auf die 3 und 4 beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Dauer der An steuerimpulse S32 ausgewertet wird, wobei abhängig von der Dauer dieser Ansteuerimpulse in den Standby-Betrieb gewechselt wird, was durch das zweiwertige Zustandssignal ST entsprechend angezeigt wird.
Die zwischen dem Versorgungsanschluss K2 und der Eingangsklemme K1 in Form der Spannung Vd abgreifbare Information bezüglich des Betriebszustandes der Ansteuerschaltung kann beispielsweise in weiteren Schaltungskomponenten eines Schaltnetzteils verwendet werden. Beispielhaft sei hier auf Schaltnetzteile verwiesen, die neben einem in 1 dargestellten Gleichspannungswandler eien Power Factor Controller (PFC) umfassen, der die durch den Gleichspannungswandler in die Ausgangsspannung gewandelte Gleichspannung aus einer Netzspannung zur Verfügung stellt. Die durch die Ansteuerschaltung des Gleichspannungswandlers bereitgestellte Information bezüglich des Betriebszustandes kann dafür genutzt werden, den PFC im Standby-Betrieb abzuschalten, um dadurch die Leistungsaufnahme der Gesamtschaltung, die den Power Factor Controller und den nachgeschalteten Gleichspannungswandler umfasst, zu reduzieren. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass die anhand der Figuren erläuterte Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des Schalters in einem Gleichspannungswandler selbstverständlich auch eine integrierte Ansteuerschaltung sein kann, die sowohl zur Ansteuerung eines Schalters in einem PFC als auch zur Ansteuerung des Schalters in einem dem PFC nachgeschalteten Gleichspannungswandler dient. Derartige integrierte Ansteuerschaltungen sind beispielsweise Ansteuerschaltungen des Typs TDA16888 der Infineon Technologies AG.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, die sich von den Ansteuerschaltungen gemäß der 2 und 5 dadurch unterscheidet, dass eine Testschaltung 60 zum Testen von in der Ansteuerschaltung vorhandenen Schaltungskomponenten vorgesehen ist. Die Möglichkeit zum Test dieser Schaltungskomponenten ist in 6 schematisch dadurch veranschaulicht, dass Signalein- und -ausgänge der Testschaltung 60 an die Schaltungskomponenten der ersten und zweiten Gruppe 22, 30 angeschlossen sind. 6 zeigt die Ansteuerschaltung 60 im Testbetrieb, bei dem eine externe, beispielsweise Testmuster generierende Schaltung 100 an den Versorgungsanschluss K2, die Eingangsklemme K1 und an einen weiteren Anschluss K4, der an die interne Testschaltung 60 angeschlossen ist, angeschlossen ist.
Der Testschaltung 60 wird über die Eingangsklemme K1 von der externen Testschaltung 10 ein zweiwertiges Signal zugeführt. Hierzu wird der Eingangsklemme K1 durch die externe Testschaltung 100 ein Strom I1 eingeprägt, dessen Stromrichtung entgegengesetzt ist zu der Stromrichtung eines Stromes der bei anliegendem Regelsignal (S2 in den 2 und 5) erzeugt wird. Zur Erfassung dieses negativen Stromes I1 ist an die Eingangsklemme K1 eine zweite Strommesseinheit 70 angeschlossen, die ein von diesem Eingangsstrom I1, der zwei unterschiedliche Amplituden annehmen kann, abhängiges Signal S70 erzeugt, das der Testschaltung 60 zugeführt ist. Um außerhalb des Testbetriebes zu vermeiden, dass der Testschaltung 60 über die Strommessanordnung 70 ein Signal zugeführt wird, ist in Reihe zu der Strommessanordnung 70, die zwischen die Eingangklemme K1 und den Spannungsversorgungsknoten N1 gekoppelt ist, ein als Diode ausgebildetes Gleichrichterelement 82 geschaltet. Entsprechend ist bei diesem Ausführungsbeispiel in Reihe zu der ersten Strommessanordnung 50 ein entgegengesetzt zu dem Gleichrichterelement 82 geschaltetes, als Diode ausgebildetes Gleichrichterelement 81 geschaltet, um zu verhindern, dass während des Testbetriebes durch die Strommessanordnung 50 ein der ersten Gruppe 22 von Schaltungskomponenten zugeführtes Signal S50 erzeugt wird.
Abhängig von dem der Testschaltung 60 zugeführten Signal S60 werden Tests ausgewählter Schaltungskomponenten durch die Testschaltung 60 durchgeführt. Zur Ausgabe der Testergebnisse dient in dem Ausführungsbeispiel ein einstellbarer Spannungsregler 41, der durch die Testschaltung 60 angesteuert wird, so dass abhängig von dem durch die Testschaltung 60 gelieferten Ansteuersignal zwischen dem Versorgungsanschluss K2 und der Eingangsklemme K1 im Testbetrieb eine erste oder eine zweite Spannung Vd anliegt, die durch die Testschaltung gelieferte Testinformationen repräsentiert.
Die der Testschaltung 60 über den Eingang K1 zugeführten Informationen und die von der Testschaltung gelieferten über die Klemmen K1, K2 ausgegebenen Informationen können in beliebiger herkömmlicher Weise kodiert werden. Während des Testbetriebes besteht beispielsweise die Möglichkeit, zunächst Testsignale der Testschaltung 60 zuzuführen und anschließend die externe Testschaltung 11 "auf Empfang" umzuschalten, um die von der Testschaltung 60 gelieferten Ergebnisse über die Klemmen K1, K2 zu erhalten.
Die Möglichkeit der Ausgabe von Informationen aus der Testschaltung über die Klemmen K1, K2 beschränkt sich nicht auf binäre Signale. Durch geeignete Ausführung des ersten Spannungsreglers 41 eignet sich dieser auch zur Ausgabe analoger Signale. Werden im Verlauf des Tests bekannte Referenzspannungen über die Testschaltung 60, den Spannungsregler 41 und die Klemmen K1, K2 ausgegeben, so können die dabei gemessenen Spannungswerte an den Klemmen K1, K2 zur Kalibrierung aller weiteren Messungen verwendet werden.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Ansteuerschaltung eine weitere Anschlussklemme K4 auf, die im Betrieb der Ansteuerschaltung in einem Schaltnetzteil beispielsweise dafür vorgesehen ist, ein Signal zu empfangen, das die Entmagnetisierung des Transformators anzeigt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Anschlussklemme K4 in der Ansteuerschaltung ebenfalls an die Testschaltung 60 und außen an die externe Testschaltung 100 angeschlossen.. Im Testbetrieb kann über die Anschlussklemme K4 beispielsweise ein Taktsignal übertragen werden, das zur Synchronisierung des über die Klemme K1 übertragenen binären Signales dient. Bei der Ansteuerschaltung gemäß 6 ist ein Test der Ansteuerschaltung möglich, ohne dass separate Ein- und Ausgänge zur Zuführung von Testsignalen erforderlich sind, was die Herstellungskosten der Ansteuerschaltung, insbesondere im Hinblick auf die mit der Anzahl der Anschlüsse steigenden Gehäusekosten, minimiert.

AK1, AK2: Ausgangsklemmen
BG: Brückengleichrichter
C1: Kondensator
Cin: Eingangskondensator
CLK: Taktsignal
D1: Diode
EK1, EK2: Eingangsklemmen
GND: Bezugspotential
K1: Eingangklemme
K2: Versorgungsanschluss
K3: Ausgangsklemme
K4: Anschlussklemmen
LED: Leuchtdiode
Lp: Primärspule
Ls: Sekundärspule
N1: Spannungsversorgungsknoten
PT: Phototransistor
S1, S2: Regelsignale
S221: Operationsverstärkerausgangssignal
S222: Komparatorausgangssignal
S224: Sägezahnsignal
S225: Spannungsteilersignal
S3: Ansteuersignal
S32: pulsweitenmoduliertes Signal
S50, S70: Strommesssignale
ST: Einstellsignal
SW: Schalter
T: Halbleiterschalter, MOSFET
TR: Transformator
Uin: Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers
Un: Netzspannung
Uout: Ausgangsspannung
V1, V2, V3: Versorgungsspannungen
Vcc: Versorgungsspannung
Vref: Referenzspannung
Z: Last
Z1, Z2: Zenerdioden
10: Regler
11: Optokoppler
12: Ansteuerschaltung
21: zweiter Spannungsregler
22: Schaltungskomponenten einer ersten Gruppe
30: Schaltungkomponenten einer zweiten Gruppe
31: dritter Spannungsregler
32: Komponenten der zweiten Gruppe
33: Komponenten der zweiten Gruppe, Treiberschaltung
60: Testschaltung
40, 41: erster Spannungsregler
100: externe Testschaltung
50, 70: Strommessanordnungen
81, 82: Gleichrichterelemente, Dioden
220: Referenzspannungsquelle
221: Operationsverstärker
222: Komparator
223: Taktgenerator
224: Sägezahngenerator
225: Spannungsteiler
320: RS-Flip-Flop

Claims

Ansteuerschaltung zur Bereitstellung eines Ansteuersignals (S3) für einen Schalter in einem Schaltwandler abhängig von einem Regelsignal (S2), die folgende Merkmale aufweist: – eine erste Eingangsklemme (K1) zum Zuführen des Regelsignals (S2), – einen Versorgungsanschluss (K2) zum Anlegen einer Versorgungsspannung (Vcc), – eine Ausgangsklemme (K3) zum Bereitstellen des Ansteuersignals (S3), – wenigstens zwei Gruppen (22, 30) von Schaltungskomponenten, wobei jede Gruppe (22, 30) wenigstens eine Schaltungskomponente aufweist und wobei die Schaltungskomponenten miteinander gekoppelt und dazu ausgebildet sind, das Ansteuersignal (S3) aus dem Regelsignal (S2) bereitzustellen, wobei eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) über die erste Eingangsklemme (K1) erfolgt und eine Spannungsversorgung der Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe (30) über den Versorgungsanschluss (K2) erfolgt, – einen ersten Spannungsregler (40; 41), der zwischen den Versorgungsanschluss (K2) und die Eingangsklemme (K1) gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, eine Grundversorgung der Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) sicherzustellen.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei der die Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) analoge Schaltungskomponenten umfassen.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, bei der die analogen Schaltungskomponenten wenigstens eine der folgenden Komponenten umfassen: Referenzspannungserzeuger (220), Signalgenera tor (224), Komparator (222), Operationsverstärker (221) oder Spannungsteiler (223).
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe (30) digitale Schaltungskomponenten umfassen.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 4, bei der die digitalen Schaltungskomponenten wenigstens eine der folgenden Komponenten umfassen: Flip-Flop (320), Logikgatter.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Eingangsklemme (K1) an einen ersten Versorgungsknoten (N1) gekoppelt ist, an dem ein erstes Versorgungspotential zur Verfügung steht, und bei der ein zweiter Spannungsregler (21) vorhanden ist, der den Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) zugeordnet ist und der eine geregelte Versorgungsspannung (V2) für diese Schaltungskomponenten der ersten Gruppe (22) bereitstellt.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, bei der der erste Spannungsregler (40; 41) zwischen den Versorgungsanschluss (K2) und den Versorgungsknoten (N1) geschaltet ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei bei der ein dritter Spannungsregler (31) vorhanden ist, der den Schaltungskomponenten der zweiten Gruppe (30) zugeordnet ist und der eine geregelte Versorgungsspannung (V3) für Schaltungskomponenten (32) der zweiten Gruppe (30) bereitstellt.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der erste Spannungsregler (40; 41) ein Gleichrichterelement aufweist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 8, bei der der erste Spannungsregler (40; 41) eine Zenerdiode (Z1) als Gleichrichterelement aufweist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der erste Spannungsregler (41) einstellbar ist und ein von einem Einstellsignal abhängiges Potential (V1) bereitstellt.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die wenigstens einen ersten und einen zweiten Betriebszustand annehmen kann, wobei ein den Betriebszustand anzeigendes Zustandssignal (ST) zur Verfügung steht, das dem ersten Spannungsregler (41) als Einstellsignal zugeführt ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine an die erste Eingangsklemme (K1) und an wenigstens eine der der Gruppen (22, 32) von Schaltungskomponenten gekoppelte Test-Schaltung (60) aufweist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 11 und 13, bei dem die Test-Schaltung (60) ein Einstellsignal für den Spannungsregler (41) bereitstellt.