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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltleistungs-Zuführvorrichtung,
die die Rücksetzzeit
einer Verriegelungsschaltung verkürzen kann, indem sie schnell
eine elektrische Ladung eines Glättungskondensators
entlädt.
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Eine
Schaltungskonfiguration einer herkömmlichen Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt,
richtet eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung
RC1 eine über
einen Schalter SW1 eingegebene Eingangswechselspannung einer Wechselstromquelle
Vac gleich und glättet
ein Glättungskondensator
C1 die durch die Vollwellen-Gleichrichterschaltung RC1 gleichgerichtete Spannung.
Auf diese Weise wird die Eingangswechselspannung zu einer Gleichspannung
gewandelt. Mit beiden Enden des Glättungskondensators C1 ist eine
Reihenschaltung aus einer primären
Wicklung P1 (mit einer Wicklungsanzahl n1) eines Umsetzers T und
einem Schaltelement Q7 mit einem FET verbunden. Eine Steuereinheit 40 steuert
den Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 mit der Gleichspannung aus
dem Glättungskondensator
C1. Mit beiden Enden einer sekundären Wicklung S1 (mit einer
Wicklungsanzahl n2) des Umsetzers T ist eine Reihenschaltung aus
einer Diode D1 und einem Glättungskondensator
C3 verbunden, wobei eine Ausgabespannung des Glättungskondensators C3 zu einer nicht
gezeigten Last zugeführt
wird. Ein Detektor 43 erfasst eine Fehlerspannung der Ausgabespannung des
Glättungskondensators
C3 in Bezug auf Die Steuereinheit 40 wird nachfolgend im
Detail erläutert. Mit
beiden Enden des Glättungskondensators
C1 ist eine Reihenschaltung aus einem FET Q1, einem Widerstand R2
und einem Kondensator C2 verbunden, und zwischen einem Drain und
einem Gate des FET Q1 ist ein Widerstand R1 verbunden.
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Zwischen
einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator
C2 und einem Gate des FET Q1 ist ein FET Q2 verbunden, und zwischen
einem Drain und einer Source des FET Q2 ist eine Zener-Diode ZD1
verbunden. Zwischen dem Drain und dem Gate des FET Q2 ist ein Widerstand
R4 verbunden, zwischen dem Gate des FET Q2 und einem Ende des Kondensators
C2 ist ein FET Q3 verbunden und mit beiden Enden des Kondensators
C2 ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R3 und einem FET
Q4 verbunden.
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Mit
beiden Enden des Kondensators C2 sind eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand R5 und einem Widerstand R6 und eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand R7 und einem Widerstand R8 verbunden. Ein Komparator
CP1 ist ein Komparator mit einer Hysteresekennlinie, wobei eine
durch den Widerstand R5 und den Widerstand R6 geteilte Spannung
an einem positiven Anschluss eingegeben wird und eine Bezugsspannung
Vr1 an einem negativen Anschluss eingegeben wird. Wenn die Spannung
an dem positiven Anschluss gleich oder höher als ein erster Schwellwert
TH1 ist, nimmt die Ausgabe einen H-Pegel an und wird der Schwellwert
auf einen zweiten Schwellwert TH2 gesetzt, der niedriger als der erste
Schwellwert TH1 ist. Wenn die Spannung gleich oder niedriger als
der zweite Schwellwert TH2 ist, nimmt die Ausgabe einen L-Pegel
an und wird der Schwellwert zu dem ersten Schwellwert TH1 zurückgesetzt.
Die Ausgabe aus dem Komparator CP1 wird zu einer Basis des Transistors
Q6 und zu dem Gate des FET Q3 ausgegeben.
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In
einem Komparator CP2 wird eine durch den Widerstand R7 und den Widerstand
R8 geteilte Spannung an einem negativen Anschluss eingegeben, wird
eine Bezugsspannung Vr2 an einem positiven Anschluss eingegeben
und wird der Schwellwert auf einen dritten Schwellwert TH3 gesetzt,
der niedriger als der erste Schwellwert TH1 und der zweite Schwellwert
TH2 ist. Wenn die Spannung an dem negativen Anschluss den dritten
Schwellwert TH3 übersteigt,
nimmt die Ausgabe einen L-Pegel an; und wenn die Spannung gleich
oder niedriger als der dritte Schwellwert TH3 wird, nimmt die Ausgabe
den H-Pegel an. Die Ausgabe aus dem Komparator CP2 wird zu einer
Verriegelungsschaltung 41 ausgegeben.
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Ein
Widerstand R9 ist zwischen der Basis und einem Kollektor des Transistors
Q6 verbunden, und eine Zener-Diode ZD2 ist zwischen dem Kollektor
und einem Emitter des Transistors Q6 verbunden. Der Emitter des
Transistors Q6 ist mit einer Basis eines Transistors Q5 verbunden,
und ein Kollektor des Transistors Q5 ist mit dem Verbindungspunkt
zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2 verbunden. Ein
Widerstand R10 ist zwischen einer Basis und dem Kollektor des Transistors
Q5 verbunden, und ein Emitter des Transistors Q5 ist mit einem Oszillator 42 und
der Steuerschaltung 44 verbunden.
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Die
Verriegelungsschaltung 41 wird durch ein H-Pegel-Signal aus dem Komparator
CP2 zurückgesetzt
und gibt ein Oszillations-Stoppsignal zu dem Oszillator 42 aus,
um den Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 zu deaktivieren, wobei
sie den deaktivierten Zustand des Schaltelements Q7 aufrechterhält (setzt),
wenn ein Außer-Kontrolle-Erfassungssignal,
das einen anormalen Zustand angibt, von der Steuerschaltung 44 eingegeben
wird. Die Ausgabe aus der Verriegelungsschaltung 41 wird
zu dem Gate des FET Q4 ausgegeben. Die Steuerschaltung 44 erzeugt
ein Steuersignal, um das Schaltelement Q7 auf der Basis der Fehlerspannung
aus dem Detektor 43 ein/auszuschalten, und gibt dieses an
den Oszillator 42 aus. Der Oszillator 42 steuert den
Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 auf der Basis des Steuersignals
aus der Steuerschaltung 44 und des Signals aus der Verriegelungsschaltung 41.
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2 zeigt
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb jeder Komponente der herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
von 1 erläutert.
In 2 gibt Vac eine Spannung einer Wechselstromquelle
wieder, gibt VC1 eine Spannung eines Glättungskondensators C1 wieder
und gibt VLT eine Ausgabe der Verriegelungsschaltung 41 wieder,
gibt VQ1 eine Spannung des FET Q1 wieder, gibt VQ4 eine Spannung
des FET Q4 wieder, gibt VC2 eine Spannung des Kondensators C2 wieder,
gibt VCP1 eine Ausgabe aus dem Komparator CP1 wieder und gibt VCP2
eine Ausgabe aus dem Komparator CP2 wieder.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
von 1 erläutert.
Wenn der Schalter SW1 eingeschaltet wird, wird zuerst die Eingangswechselspannung
aus der Wechselstromquelle Vac in der Vollwellen- Gleichrichterschaltung RC1 gleichgerichtet
und durch den Glättungskondensator
C1 geglättet,
um die Wechselspannung zu einer Gleichspannung zu wandeln. Aufgrund
dieser Gleichspannung fließt
ein durch die Gate-Source-Spannung Vgs, die Zener-Diode ZD1 und
den Widerstand R2 bestimmter Konstantstrom durch den FET Q1 und
wird der Kondensator C2 geladen.
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Wenn
in dem Komparator CP1 die durch den Widerstand R5 und den Widerstand
R6 geteilte Spannung VC2 gleich oder größer als der erste Schwellwert
TH1 wird, nimmt die Ausgabe VCP1 den H-Pegel an und wird der Schwellwert auf
den zweiten Schwellwert TH2 gesetzt, der niedriger als der erste Schwellwert
TH1 ist. Und wenn die Spannung VC2 gleich oder niedriger als der
Schwellwert TH2 wird, nimmt die Ausgabe VCP1 den L-Pegel an und
wird der Schwellwert zu dem ersten Schwellwert TH1 zurückgesetzt.
Für den
Komparator CP2 wird der dritte Schwellwert TH3 gesetzt; wenn die
Spannung VC2 den dritten Schwellwert TH3 überschreitet, nimmt die Ausgabe
VCP2 den L-Pegel
an, und wenn die Spannung VC2 gleich oder niedriger als der dritte
Schwellwert TH3 wird, nimmt die Ausgabe VCP2 den H-Pegel an.
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Der
Kondensator C2 wird nicht direkt nach dem Einschalten des Schalters
SW1 aufgeladen, und ein Potential eines negativen Anschlusses des
Komparators CP2 ist niedrig. Deshalb nimmt die Ausgabe des Komparators
CP2 den H-Pegel an und wird die Verriegelungsschaltung 41 durch
den H-Pegel aus dem Komparator CP2 zurückgesetzt. Weil das Potential
des positiven Anschlusses des Komparators CP1 ebenfalls niedrig
ist, nimmt die Ausgabe des Komparators CP1 den L-Pegel an. Daraus resultiert, das
der Transistor Q6 eingeschaltet wird und der Transistor Q5 ausgeschaltet
wird, sodass die Gleichspannung des Glättungskondensators C1 nicht
zu dem Oszillator 42 und der Steuerschaltung 44 zugeführt wird.
Das Schaltelement Q7 befindet sich also in dem deaktivierten Zustand.
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Dann
wird der Kondensator C2 allmählich durch
den durch den FET Q1 fließenden
Strom geladen, und wenn die Spannung VC2 des Kondensators C2 den
dritten Schwellwert TH3 des Komparators CP2 überschreitet, nimmt die Ausgabe
CCP2 aus dem Komparator CP2 den L-Pegel an und wird die Verriegelungsschaltung 41 zu
einem Zustand geschaltet, um ein Setzsignal zu empfangen.
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Weiterhin
erreicht die Spannung VC2 des Kondensators C2 den ersten Schwellwert
TH1 des Komparators CP1 und nimmt die Ausgabe VCP1 des Komparators
CP1 den H-Pegel an. Daraus resultiert, dass der FET Q3 eingeschaltet
wird, der FET Q2 eingeschaltet wird und der FET Q1 ausgeschaltet
wird, sodass das Laden des Kondensators C2 gestoppt wird. Der Transistor
Q6 wird ausgeschaltet, und der Transistor Q5 wird eingeschaltet,
sodass die Gleichspannung aus dem Kondensators C2 zu dem Oszillator 42 und
der Steuerschaltung 44 über
den Transistor Q5 zugeführt
wird. Der Oszillator 42 und die Steuerschaltung 44 werden
aktiviert, und das Schaltelement Q7 beginnt auf ein Signal aus dem
Oszillator 42 hin mit dem Schaltbetrieb. Die Zeit zwischen dem
Einschalten des Schalters SW1 und dem Beginn des Schaltbetriebs
des Schaltelements Q7 wird als Aktivierungszeit bezeichnet. Der
durch den FET Q1 fließende
Strom und die Kapazität
des Kondensators C2 bestimmen die Aktivierungszeit.
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Wenn
dann das Schaltelement Q7 den Schaltbetrieb beginnt, wird die Energie
von einer primären
Seite zu einer sekundären
Seite durch den Umsetzer T übertragen,
wobei eine in der sekundären
Wicklung S1 des Umsetzers 1 erzeugte Spannung durch die
Diode D1 gleichgerichtet und durch den Glättungskondensator C3 geglättet wird,
um eine Gleichspannung auszugeben. Die Steuerschaltung 44 erzeugt
das Steuersignal auf der Basis der Fehlerspannung aus dem Detektor 43 und
steuert die Ausgangsspannung des Glättungskondensators C3 zu einer
vorbestimmten Spannung, indem sie die Ein-Breite des Schaltelements
Q7 durch das Steuersignal ändert.
Weiterhin wird ein durch eine tertiäre Wicklung P2 und eine Diode
D4 erzeugter Hilfsstrom zu dem Oszillator 42 und der Steuerschaltung 44 über den
Transistor Q5 zugeführt,
um den Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 fortzusetzen.
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Wenn
dann der Schalter SW1 ausgeschaltet wird, beginnt die Spannung VC1
des Glättungskondensators
C1 kleiner zu werden. Deshalb kann die Ausgabespannung des Glättungskondensators
C3 nicht zu der vorbestimmten Spannung gesteuert werden, wird die
Spannung des Hilfsstroms aus der tertiären Wicklung P2 kleiner und
wird auch die Spannung VC2 des Kondensators C2 kleiner. Wenn die Spannung
VC2 den Wert des zweiten Schwellwerts TH2 des Komparators CP1 annimmt,
wird die Ausgabe VCP1 des Komparators CP1 zu dem L-Pegel invertiert,
wird der Transistor Q6 eingeschaltet und wird der Transistor Q5
ausgeschaltet, sodass die Stromversorgung zu dem Oszillator 42 und
der Steuerschaltung 44 heruntergefahren wird, um den Schaltbetrieb
des Schaltelements Q7 zu deaktivieren. Außerdem wird der FET Q3 ausgeschaltet
und wird der FET Q2 eingeschaltet. Deshalb wird der FET Q1 eingeschaltet,
um das Laden des Kondensators C2 zu starten. Weil jedoch die Spannung
des Glättungskondensators
C1 niedrig ist, wird der Kondensator C2 nicht geladen und kann die
Steuerschaltung 44 den Betrieb nicht Wiederaufnehmen.
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Wenn
sich zum Zeitpunkt t1 die Ausgabespannung des Glättungskondensators C3 in einem anormalen
Zustand wie etwa einer Überspannung befindet,
erfasst der Detektor 43 den anormalen Zustand wie etwa
eine Überspannung
und gibt ein Anormalzustand-Erfassungssignal an die Steuerschaltung 44 aus.
Die Steuerschaltung 44 gibt das Außerkontrolle-Erfassungssignal
auf der Basis des Anormalzustand-Erfassungssignals
an die Verriegelungsschaltung 41 aus, um die Verriegelungsschaltung 41 zu
setzen. Auf diese Weise nimmt das Oszillations-Stoppsignal, das
die Ausgabe VLT der Verriegelungsschaltung 41 ist, den
H-Pegel an, wobei der Oszillator 42 in Reaktion auf das
Oszillations-Stoppsignal zu oszillieren aufhört und das Schaltelement Q7 den
Schaltbetrieb stoppt.
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Der
FET Q4 wird durch die Ausgabe VLT aus der Verriegelungsschaltung 41 eingeschaltet,
und die elektrische Ladung des Kondensators C2 wird über den
Widerstand R3 entladen. Deshalb wird die Spannung VC2 des Kondensators
C2 kleiner; und wenn der Wert des zweiten Schwellwerts TH2 des Komparators
CP1 zum Zeitpunkt t2 erreicht wird, wird die Ausgabe VCP1 des Komparators
CP1 zu dem L-Pegel invertiert. Daraus resultiert, dass der Transistor Q6
eingeschaltet wird und der Transistor Q5 ausgeschaltet wird, sodass
die Stromversorgung zu dem Oszillator 42 und der Steuerschaltung 44 beendet wird.
Weiterhin wird der FET Q3 ausgeschaltet und wird der FET Q2 eingeschaltet;
deshalb wird der FET Q1 eingeschaltet. Weil der Schalter SW1 nicht
ausgeschaltet wird, weist der Glättungskondensator
C1 eine ausreichende Spannung auf, sodass der Kondensator C2 durch
die Gleichspannung des Glättungskondensators
C1 geladen wird. Weil ein Ladestrom durch den FET Q1 höher als
ein Entladungsstrom durch den Widerstand R3 gesetzt wird, beginnt die
Spannung VC2 des Kondensators C2 zu steigen. Wenn die Spannung VC2
des Kondensators C2 den Wert des Schwellwerts TH1 zum Zeitpunkt
t3 erreicht, wird der FET Q3 eingeschaltet und wird der FET Q2 eingeschaltet,
sodass der FET Q1 ausgeschaltet wird und das Laden des Kondensators
C2 gestoppt wird. Daraus resultiert, dass für den Kondensator C2 nur die
Entladung durch den Widerstand R3 vorgesehen wird und die Spannung
VC2 des Kondensators C2 kleiner zu werden beginnt. Die Spannung
VC2 nimmt zum Zeitpunkt t4 zu dem Wert des Schwellwerts TH2 ab,
wobei der Kondensator C2 wie zuvor beschrieben geladen wird. Weil
zu diesem Zeitpunkt der Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 durch
das Stoppen des Oszillators 42 durch die Verriegelungsschaltung 41 gestoppt
wird, ist der Hilfsstrom aus der tertiären Wicklung P2 und ähnlichem nicht
verfügbar.
Indem der oben beschriebene Betrieb wiederholt wird, hält der Kondensator
C2 eine bestimmte Spannung aufrecht, wobei jeder der Komparatoren
CP1 und CP2 und die Verriegelungsschaltung 41 usw. den
Betrieb fortsetzen. In diesem Zustand wird der Oszillator 42 durch
die Verriegelungsschaltung 41 gesteuert, um deaktiviert
zu werden, wobei der Stromverbrauch für den Betrieb der Verriegelungsschaltung 41 klein
ist und nicht konstant von dem FET Q1 zugeführt zu werden braucht. Folglich ist
eine von dem FET Q1 durch das wiederholte Ein- und Ausschalten zugeführte Leistung
ausreichend.
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Wenn
der Schalter SW1 zum Zeitpunkt t6 ausgeschaltet wird, wird die elektrische
Ladung des Glättungskondensators
C1 nach dem Einschalten des FET Q1 über den FET Q1, den Widerstand
R2, den Widerstand R3 und den FET Q4 entladen. Deshalb wird die
Spannung VC1 des Glättungskondensators
C1 kleiner. Wenn die Spannung VC1 des Glättungskondensators C1 ausreichend
vermindert ist, sodass der FET Q1 den Kondensator C2 nicht laden kann,
wird nur die Entladung des Kondensators C2 ausgeführt (um
den Zeitpunkt t9 herum). Wenn die Ausgabe VC2 des Kondensators C2
zum Zeitpunkt t10 gleich oder kleiner als der Wert des dritten Schwellwerts
TH3 wird, wird die Ausgabe VCP2 des Komparators CP2 zu dem H-Pegel
invertiert, wobei durch diese H-Pegel-Ausgabe die Verriegelungsschaltung 41 zurückgesetzt
wird. In diesem Zustand ist die Spannung des Glättungskondensators C1 ausreichend
niedrig und kann der Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 nicht wiederaufgenommen
werden.
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Wenn
ein anormaler Zustand wie etwa eine Überspannung durch die Ausgabespannung
des Glättungskondensators
C3 erfasst wird und die Verriegelungsschaltung 41 wie beschrieben
gesetzt wird (Zeitpunkt t1), kann auch bei einem Wiedereinschalten
des Schalters SW1 die Schaltleistung nicht während der Rücksetzzeit zwischen dem Ausschalten des
Schalters SW1 (Zeitpunkt t6) und dem Rücksetzen der Verriegelungsschaltung 41 (Zeitpunkt
t10) aktiviert werden. Um die Schaltleistung erneut zu starten,
muss der Glättungskondensator
C1 ausreichend entladen sein, sodass die Verriegelungsschaltung 41 zurückgesetzt
wird.
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Wenn
wie beschrieben bei der herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt wird, wird der Strom
zum Aufrechterhalten des Betriebs der Verriegelungsschaltung 41 durch
eine Aktivierungsschaltung zugeführt.
Wenn jedoch eine andere Zielsetzung gegeben ist, wird eine Reduktion
der Entladungszeit des Glättungskondensators
C1 beim Ausschalten des Schalters SW1 nicht berücksichtigt.
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Als
Technik zum schnellen Entladen der elektrischen Ladung des Glättungskondensators
C1 gibt es ein Verfahren zum schnellen Entladen eines Glättungskondensators,
um eine Einschaltstrom-Begrenzungsschaltung schnell zurückzusetzen
und die Zeitdauer, während
welcher die Einschaltstrom-Begrenzungsschaltung
normalerweise beim Ausschalten und beim danach erfolgenden Wiedereinschalten des
Stromversorgungsschalters nicht betrieben wird, zu verkürzen. Dieses
Verfahren wird in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. H7-163142 beschrieben, deren Details hier mit Bezug auf 3 erläutert werden.
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Wenn
zuerst ein Ansteuerschalter 2 eingeschaltet wird, wird
damit begonnen, einen Primärseiten-Glättungskondensator 16 mit
einer gleichgerichteten Spannung aus einer Vollwellen-Gleichrichterdiodenbrücke 4 über einen
Einschaltstrom-Begrenzungswiderstand 28 zu
laden, wobei eine Spannung an einem Vcc-Anschluss einer Schaltsteuerschaltung 25 angelegt
wird. Dabei wird eine Zener-Diode 31 mit Strom versorgt, sodass
ein Transistor 33 ausgeschaltet bleibt. Es wird also kein
Stoppsignal zum Ausschalten eines Schaltelements 17 an
einem OP-Anschluss der Schaltsteuerschaltung 25 vorgesehen,
weil ein Photokoppler 34 ausgeschaltet ist. Die Spannung
zu dem Vcc-Anschluss der Schaltsteuerschaltung 25 erhöht sich,
wenn der Primärseiten-Glättungskondensator 16 geladen
wird; und wenn die Spannung eine vorbestimmte Spannung (ein Aktivierungspotential
der Schaltsteuerschaltung 25) erreicht, wird die Schaltsteuerschaltung 25 aktiviert
und startet das Schaltelement 17 mit dem Schaltbetrieb.
Ein Triac 15 wird dann über
einen Umsetzer 18 eingeschaltet, und eine stabile Gleichspannung
wird durch den Umsetzer 18 über eine Gleichrichtungs- und
Glättungsschaltung 9 und 14 des
Umsetzers 18 zu einer Last 30 zugeführt. Weil
die Ladespannung des Primärseiten-Glättungskondensators 16 höher als
eine Betriebsspannung der Dioden 38 und 39 ist,
bleibt der Transistor 36 ausgeschaltet.
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Wenn
der Ansteuerschalter 2 in diesem Zustand ausgeschaltet
wird, wird der Transistor 33 eingeschaltet. Dadurch wird
der Photokoppler 34 eingeschaltet und wird das Stoppsignal
zu dem OP-Anschluss der Schaltsteuerschaltung 25 gegeben.
Daraus resultiert, dass die Schaltsteuerschaltung 25 zu einem
Stoppzustand geschaltet wird und das Schaltelement 17 den
Schaltbetrieb stoppt. Außerdem
beginnt der Primärseiten-Glättungskondensator 16 mit dem
Entladen. Wenn die angelegte Spannung des Primärseiten-Glättungskondensators 16 zu
einer vorbestimmten Spannung vermindert wird, werden die Zener-Dioden 38 und 39 nicht
mehr mit Strom versorgt und wird der Transistor 36 eingeschaltet.
Deshalb wird die Leistungsspannung zu dem Vcc-Anschluss der Schaltsteuerschaltung 25 herabgesetzt und
wird der Primärseiten-Glättungskondensator 16 schnell über einen
Widerstand 27 entladen. Wenn die Leistungsspannung an dem
Vcc-Anschluss der Schaltsteuerschaltung 25 zu
einer vorbestimmten Spannung Vb vermindert wird, die niedriger als
eine Aktivierungsspannung Va ist, wird der gestoppte Zustand der
Schaltsteuerschaltung 25 aufgehoben. Dadurch kann die Schaltsteuerschaltung 25 wieder
betrieben werden.
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Wenn
mit anderen Worten eine Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Eingangsspannung mit
der Zener-Diode 31, dem Widerstand 32, dem Transistor 33,
dem Photokoppler 34 und einem Widerstand 35 das
Nichtvorhandensein eines Eingangsspannungssignals erfasst, wird
die Schaltsteuerschaltung 25 gestoppt. Die Spannung des
Primärseiten-Glättungskondensators 16 wird
durch die Zener-Dioden 39 und 38 erfasst,
und wenn die erfasste Spannung gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung
wird, wird der Transistor 36 eingeschaltet, um die elektrische
Ladung des Primärseiten-Glättungskondensators 16 durch
den Widerstand 27 und den Transistor 36 zu entladen.
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Wenn
jedoch bei der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung von 1 die
Verriegelungsschaltung 41 gesetzt ist und der Schaltbetrieb
des Schaltelements Q7 gestoppt ist, kann die Stromzufuhr nicht mehr
eingeschaltet werden, bis der Glättungskondensator
C1 nach dem Ausschalten des Schalters SW1 ausreichend entladen wurde
(d.h. bis die Rücksetzzeit
zum Zurücksetzen
der Verriegelungsschaltung 41 abgelaufen ist). Insbesondere
muss der Glättungskondensator
C1 eine große
Kapazität
aufweisen, um eine lange Stromversorgungszeit im Fall eines Stromausfalls
garantieren zu können.
Wenn jedoch diese Kapazität
groß ist,
wird die Zeit zum Zurücksetzen
der Verriegelungsschaltung 41 lang.
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Und
auch wenn die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt wird und
der Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 gestoppt wird, wird für den Betrieb
der Verriegelungsschaltung 41 Strom zu der Steuereinheit 40 über die
Aktivierungsschaltung von einer Eingangsseite zugeführt. Wenn
der Schalter SW1 ausgeschaltet ist, wird der in dem Glättungskondensator C1
akkumulierte Strom durch die Aktivierungsschaltung entladen. In
diesem Fall ist es gewöhnlich
lediglich erforderlich, den zum Aufrechterhalten der Verriegelungsschaltung 41 erforderlichen
Strom zuzuführen,
sodass die Rücksetzzeit
nicht wesentlich verkürzt
wird. Weil eine Spannung in Entsprechung zu der Eingangsspannung
an der Aktivierungsschaltung angelegt wird, wird ein Verlust in
einer Last vergrößert und
wird Wärme
erzeugt, wenn der durch die Aktivierungsschaltung fließende Strom
erhöht
wird. Wenn die Kapazität
des Glättungskondensators
C1 groß ist,
wird der Entladungsstrom groß und
wird zusätzliche
Wärme erzeugt.
Wenn ein Entladungswiderstand parallel zu dem Glättungskondensator C1 verbunden
wird, erhöht
sich die Entladungsgeschwindigkeit, wobei jedoch Verluste die Effizienz verschlechtern,
weil eine Spannung konstant an dem Entladungswiderstand angelegt
wird.
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In
der oben beschriebenen herkömmlichen Technik
kann der Primärseiten-Glättungskondensator 16 mit
einem Strom entladen werden, der größer ist als bei der Aktivierung,
wenn der Ansteuerschalter 2 ausgeschaltet ist, wobei jedoch
konstant eine Spannung an dem Aktivierungswiderstand 27 während des Betriebs
angelegt wird und konstant Leistungsverluste in dem Widerstand 27 erzeugt
werden, wodurch die Effizienz beeinträchtigt wird. Außerdem können der
Aktivierungsstrom und der Entladungsstrom des Primärseiten-Glättungskondensators 16 nicht
separat eingestellt werden, sodass die Aktivierungszeit und die
Rücksetzzeit
der Verriegelungsschaltung nicht beliebig gesetzt werden können. Wenn
die Eingangsspannung vermindert wird und die Zener-Dioden 38 und 39 bei
anormalen Außenbedingungen
nicht mehr mit Strom versorgt werden, wird die Entladungsschaltung
betrieben, sodass eine Überhitzung
des Widerstands 27 auftreten kann.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
anzugeben, in der die Rücksetzzeit
der Verriegelungsschaltung verkürzt
wird, indem die elektrische Ladung des Glättungskondensators auf der
Eingangsseite schnell entladen wird, und in der die Aktivierungsschaltung
bei einer anormalen Überhitzung deaktiviert
werden kann.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, wird
gemäß einem
ersten technischen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
angegeben, die eine durch das Gleichrichten einer Eingangswechselspannung
aus einer Wechselstromquelle und durch das Glätten durch einen Glättungskondensator
erhaltene Gleichspannung durch den Schaltbetrieb eines durch eine
Steuereinheit gesteuerten Schaltelements zu einer anderen Gleichspannung
wandelt, wobei die Schaltleistungs-Zuführvorrichtung umfasst: eine
Aktivierungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Aktivierungsleistung
zum Starten des Schaltbetriebs des Schaltelements zu der Steuereinheit
zuzuführen,
wenn die Wechselstromquelle eingeschaltet ist, und um die Zufuhr
der Aktivierungsleistung zu der Steuereinheit zu stoppen, nachdem
der Schaltbetrieb des Schaltelements gestartet wurde; einen Überhitzungs-Detektor,
der thermisch mit der Aktivierungseinheit gekoppelt ist und einen
anormalen Zustand aufgrund einer Überhitzung der Aktivierungseinheit
erfasst; eine Verriegelungseinheit, die einen gestoppten Zustand des
Schaltbetriebs des Schaltelements im Fall eines anderen anormalen
Zustands als des anormalen Zustands aufgrund einer Überhitzung
der Aktivierungseinheit aufrechterhält; und eine Aktivierungssteuereinrichtung,
die konfiguriert ist, um eine elektrische Ladung des Glättungskondensators
zu entladen, während
die Verriegelungseinheit den gestoppten Zustand des Schaltbetriebs
aufrechterhält,
um die Verriegelungseinheit schnell zurückzusetzen, wenn die Wechselstromquelle
ausgeschaltet ist, und um die Aktivierungseinheit in Reaktion auf
ein Erfassungssignal aus dem Überhitzungs-Detektor
zu stoppen.
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Gemäß einem
zweiten technischen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
weiterhin einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, um auf
der Basis der Eingangswechselspannung der Wechselstromquelle zu
erfassen, dass die Wechselstromquelle ausgeschaltet ist, während die
Verriegelungseinheit den gestoppten Zustand des Schaltbetriebs aufrechterhält, wobei
die Aktivierungssteuereinrichtung konfiguriert ist, um die elektrische
Ladung des Glättungskondensators
zu entladen, wenn der Spannungsdetektor erfasst, dass die Wechselstromquelle
ausgeschaltet ist, indem sie einen Strom mit einer durchschnittlichen
Stromstärke
anlegt, die größer als
diejenige eines während
der eingeschalteten Wechselstromquelle fließenden Stroms ist, sodass die
Verriegelungseinheit schnell zurückgesetzt
wird.
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1 ist
ein Schaltdiagramm eines ersten Beispiels einer herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung.
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2 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Komponenten der herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
des ersten Beispiels erläutert.
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3 ist
ein Schaltdiagramm eines zweiten Beispiels einer herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung.
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4 ist
ein Schaltdiagramm einer Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Komponenten der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
der ersten Ausführungsform
erläutert.
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6 ist
ein Schaltdiagramm einer Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Komponenten der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
erläutert.
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Im
Folgenden werden Ausführungsform
einer Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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In
der herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
von 1 wird der durch den FET Q1 hindurchgehende Strom
derart gesetzt, dass er eine Funktion beim Aktivieren, Stoppen und
Betreiben der Verriegelungsschaltung (d.h. beim Ausgeben des Oszillations-Stoppsignals)
erfüllt
und den FET Q1 nicht übermäßig erwärmt. Deshalb
ist für
den Strom des FET Q1 kein großer
Strom erforderlich, und auch wenn der Glättungskondensator C1 durch
die Aktivierungsschaltung entladen wird, wenn die Verriegelungsschaltung 41 zum
Ausschalten des Schalters SW1 gesetzt wird, kann die Rücksetzzeit
verkürzt werden.
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In
der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
von 4 werden zusätzlich
zu der herkömmlichen
Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
ein Überhitzungs-Detektor 45,
eine UND-Schaltung 46, ein Wechselrichter 47, NICHT-UND-Schaltungen 48, 49 und 50,
ein Komparator CP3 und Widerstände
R13 und R14 verwendet, wobei der durch die Aktivierungsschaltung
hindurchgehende Strom groß gesetzt
wird, um die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 durch
die Aktivierungsschaltung zu entladen, wenn die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt
wird. Der Glättungskondensator
C1 wird also beim Ausschalten des Schalters SW1 schnell entladen,
wodurch die Rücksetzzeit verkürzt wird.
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Die
Aktivierungsschaltung weist die FETs Q1 bis Q3, die Widerstände R1,
R2 und R4 und die Zener-Diode ZD1 auf. Die Aktivierungsschaltung
führt eine
Aktivierungsleistung zum Starten des Schaltbetriebs des Schaltelements
Q7 beim Einschalten des Schalters SW1 zu einer Steuereinheit 40a zu
und stoppt die Zufuhr der Aktivierungsleistung zu der Steuereinheit 40a,
nachdem der Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 gestartet wurde.
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Die
Verriegelungsschaltung 41 wird gesetzt, wenn ein Außerkontrolle-Steuersignal
aus einer Steuerschaltung 44a ausgegeben wird und eine Schutzschaltung
(einschließlich
einer Überhitzungsschutzeinrichtung,
die separat zu der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist) aufgrund
einer Überspannung
in einer Ausgabe aktiviert wird, und hält den deaktivierten Zustand
des Schaltbetriebs des Schaltelements Q7 aufrecht.
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Der Überhitzungs-Detektor 45 erfasst
die Temperatur des FET Q1 über
eine thermische Kopplung mit dem FET Q1 und gibt ein H-Pegel-Erfassungssignal
aus, das eine Erfassung einer anormalen Erhitzung des FET Q1 angibt,
wenn die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur überschreitet.
Der Wechselrichter 47 invertiert die Ausgabe des Überhitzungs-Detektors 45.
Die UND-Schaltung 46 berechnet ein UND (Konjunktion) der
Ausgabe aus der Verriegelungsschaltung 41 und der Ausgabe
aus dem Wechselrichter 47 und gibt eine Ausgabe an das Gate
des FET Q4 aus. Die NICHT-UND-Schaltung 50 führt eine
NICHT-UND-Operation (Nicht-Konjunktion) auf der Ausgabe aus der
Verriegelungsschaltung 41 und der Ausgabe aus dem Komparator
CP3 durch und gibt eine Ausgabe an die NICHT-UND-Schaltung 49 aus.
Die NICHT-UND-Schaltung 49 führt eine NICHT-UND-Operation
auf der Ausgabe der NICHT-UND-Schaltung 50 und der Ausgabe
des Komparators CP1 durch und gibt eine Ausgabe an die NICHT-UND-Schaltung 48 aus.
Die NICHT-UND-Schaltung 48 führt eine NICHT-UND-Operation auf
der Ausgabe aus der NICHT-UND-Schaltung 49 und der Ausgabe
aus dem Wechselrichter 47 durch und gibt eine Ausgabe an
das Gate des FET Q3 aus.
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Der
Wechselrichter 47 und die NAND-Schaltungen 48 und 50 werden
als Aktivierungssteuereinheit betrieben, die konfiguriert ist, um
die Aktivierungsschaltung in Reaktion auf ein Erfassungssignal aus
dem Überhitzungs-Detektor 45 zu
stoppen, wobei der Glättungskondensator
C1 die elektrische Ladung entlädt,
während
die Verriegelungsschaltung 41 den deaktivierten Zustand
des Schaltbetriebs des Schaltelements Q7 aufrechterhält, sodass
die Verriegelungsschaltung 41 schnell zurückgesetzt
wird, wenn der Schalter SW1 ausgeschaltet wird.
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Die
Aktivierungssteuereinheit kann konfiguriert sein, um den durch die
Aktivierungsschaltung hindurchgehenden Strom in Reaktion auf das
Erfassungssignal aus dem Überhitzungs-Detektor 45 zu reduzieren,
anstatt die Aktivierungsschaltung in Reaktion auf das Erfassungssignal
aus dem Überhitzungs-Detektor 45 zu
stoppen.
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Eine
Reihenschaltung aus einem Widerstand 13 und dem Widerstand
R14 ist mit beiden Enden des Glättungskondensators
C1 verbunden, und ein Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 13 und
dem Widerstand R14 ist mit einem negativen Anschluss des Komparators
CP3 verbunden. Der Komparator CP3 erfasst die Spannung des Glättungskondensators
C1 und gibt den H-Pegel aus, wenn eine durch den Widerstand 13 und
den Widerstand R14 geteilte Spannung gleich oder kleiner als eine
Bezugsspannung Vr3 wird. Der Widerstand R13, der Widerstand R14,
die Bezugsspannung Vr3 und der Komparator CP3 bilden eine Eingangsspannungsreduktions-Erfassungsschaltung.
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Die
NICHT-UND-Schaltungen 48, 49 und 50 schalten
den FET Q1 aus, wenn die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt
ist, das Oszillations-Stoppsignal ausgegeben wird und die Spannung
des Glättungskondensators
C1 gleich oder kleiner als die Bezugsspannung Vr3 wird, wobei die
Aktivierungsschaltung einen größeren Strom
als beim Einschalten des Schalters SW1 anlegt, um den Glättungskondensator C1
kontinuierlich zu entladen und dadurch die Verriegelungsschaltung 41 schneller
zurückzusetzen.
Mit anderen Worten erfasst die Eingangsspannungsreduktions-Erfassungsschaltung
das Ausschalten des Schalters SW1, indem sie die Spannung des Glättungskondensators
C1 überwacht,
wobei die Aktivierungsschaltung den Bezugsstrom zum Entladen der elektrischen
Ladung des Glättungskondensators
C1 erhöht,
wenn die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt ist und der
Schalter SW1 ausgeschaltet ist, um eine schnelle Entladung vorzusehen.
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Bei
der oben beschriebenen Konfiguration wird in der ersten Ausführungsform
die elektrische Ladung des Glättungskondensators
C1 schnell entladen, indem der durch die Aktivierungsschaltung hindurchgehende
Strom auf einen großen
Strom gesetzt wird. Indem mit anderen Worten die Aktivierungsschaltung
positiv genutzt wird, kann die elektrische Ladung des Glättungskondensators
C1 unter Verwendung von nur einigen wenigen zusätzlichen Komponenten entladen
werden. Weil der Überhitzungs-Detektor 45 thermisch
mit dem FET Q1 gekoppelt ist, kann der durch den FET Q1 hindurchgehende
Strom sicher erhöht
werde, ohne die Umgebungstemperatur und ähnliches zu berücksichtigen.
Der Überhitzungs-Detektor 45 erfasst
eine anormale Überhitzung,
wenn sich die Temperatur des FET Q1 auf eine vorbestimmte Temperatur
erhöht,
und schützt
den FET Q1, indem der FET Q1 durch das Erfassungssignal ausgeschaltet
wird. Der durch den FET Q1 hindurchgehende Strom kann also sicher
auf einen großen
Strom erhöht
werden, um die Rücksetzzeit
der Verriegelungsschaltung 41 zu verkürzen.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
mit dem oben beschriebenen Aufbau mit Bezug auf das Zeitdiagramm
von 5 erläutert.
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Weil
der normale Zustand demjenigen des herkömmlichen Falls von 1 entspricht,
wird der normale Zustand hier nicht beschrieben. Dabei liegt auch
derselbe Betrieb wie in dem herkömmlichen
Fall von 1 vor, sodass auch wenn das
Schaltelement Q7 den Schaltbetrieb in einem anormalen Zustand der
Ausgabespannung wie etwa einer Überspannung stoppt,
die zum Betreiben der Verriegelungsschaltung 41 erforderliche
Leistung durch das wiederholte Ein-/Ausschalten des FET Q1 zugeführt wird.
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Der
Betrieb nach dem Ausschalten des Schalters SW1 zum Zeitpunkt t6,
während
die Verriegelungsschaltung 41 den durch das Setzen der
Verriegelungsschaltung 41 erhaltenen gestoppten Zustand
aufrechterhält,
um den Schaltbetrieb des Schaltelements Q7 zum Zeitpunkt t1 zu stoppen,
wird nachfolgend beschrieben.
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Zwischen
dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t8 wird der FET Q1 in regelmäßigen Zyklen ein-/ausgeschaltet,
sodass eine Spannung Vc2 des Kondensators C3 alternierend zwischen
dem ersten Schwellwert TH1 und dem zweiten Schwellwert TH2 wechselt.
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Wenn
zuerst der Schalter SW1 zum Zeitpunkt t6 ausgeschaltet wird, vermindert
sich die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 aufgrund
der Aktivierungsschaltung. Dabei erfasst der Komparator CP3 die
Spannung des Glättungskondensators
C1 und gibt den H-Pegel an die NICHT-UND-Schaltung 50 aus, wenn
die Spannung des Glättungskondensators
C1 gleich oder kleiner als die Bezugsspannung Vr3 wird (zum Zeitpunkt
t9).
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Die
NICHT-UND-Schaltung 50 führt eine NICHT-UND-Operation
auf dem H-Pegel aus dem Komparator CP3 und dem H-Pegel aus der Verriegelungsschaltung 41 durch
und gibt den L-Pegel an die NICHT-UND-Schaltung 49 aus.
Die NICHT-UND-Schaltung 49 führt eine NICHT-UND-Operation
auf dem H-Pegel aus dem Komparator CP1 und dem L-Pegel aus der NICHT-UND-Schaltung 50 durch
und gibt den H-Pegel an die NICHT-UND-Schaltung 48 aus.
Die NICHT-UND-Schaltung 48 führt eine NICHT-UND-Operation
auf dem H-Pegel
aus der NICHT-UND-Schaltung 49 und dem H-Pegel aus dem
Wechselrichter 47 durch (wenn keine Überhitzung erfasst wird) und
versetzt nach dem Zeitpunkt t9 den FET Q3 und den FET Q2 in den
ständigen AUS-Zustand
und den FET Q1 in den kontinuierlichen EIN-Zustand.
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Weil
sich ähnlich
wie bei der herkömmlichen Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
von 1 der FET Q4 in einem EIN-Zustand befindet, wenn
die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt wird (zum Zeitpunkt
t1), wird die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 immer
schnell über
den FET Q1, den Widerstand R2, den Widerstand R3 und den FET Q4
entladen, wobei die elektrische Ladung aus dem Glättungskondensator
C1 in dem Kondensator C2 akkumuliert wird. Die akkumulierte elektrische
Ladung wird über
den Widerstand R3 entladen. Nachdem sich also die Spannung Vc2 des
Kondensators zu einer Spannung über
dem ersten Schwellwert TH1 erhöht
hat, wird die Spannung Vc1 des Glättungskondensators C1 vermindert,
weil die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 entladen
wird, sodass sich auch die Spannung Vc2 des Kondensators C2 vermindert.
Die Spannung Vc2 wird zum Zeitpunkt t2 auf den Wert des dritten
Schwellwerts TH3 vermindert. Indem mit anderen Worten der FET Q1 kontinuierlich
im EIN-Zustand gehalten wird, um einen großen Strom vorzusehen, wird
die elektrische Ladung des Glättungskondensators
C1 schneller entladen. Deshalb erstreckt sich die Rücksetzzeit zwischen
den Zeitpunkten t6 und t12, wobei die Verriegelungsschaltung 41 früher als
in dem herkömmlichen
Fall zurückgesetzt
wird.
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Wenn
in der ersten Ausführungsform
die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt wird und die Spannung
VC1 des Glättungskondensators
C1 zu einer Spannung wird, die niedriger als die Bezugsspannung
Vr3 ist, wird der FET Q1 ständig
in dem EIN-Zustand gehalten und wird der durch den FET Q1 fließende Strom
erhöht,
sodass sich der Verlust des FET Q1 erhöht und die Temperatur steigt.
Wenn die Temperatur des FET Q1 eine vorbestimmte Temperatur zwischen
dem Zeitpunkt t10 und dem Zeitpunkt t11 überschreitet, erfasst der thermisch
mit dem FET Q1 verbundene Überhitzungs-Detektor 45 eine
anormale Überhitzung
des FET Q1 und gibt den H-Pegel an die UND-Schaltung 46 und die NICHT-UND-Schaltung 48 über den
Wechselrichter 47 aus. Die UND-Schaltung 46 führt eine
UND- Operation auf dem
L-Pegel aus dem Wechselrichter 47 und dem H-Pegel aus der Verriegelungsschaltung 41 durch und
gibt den L-Pegel
an den FET Q4 aus. Daraus resultiert, dass der FET Q4 ausgeschaltet
wird und das Entladen des Kondensators C2 gestoppt wird.
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Weiterhin
führt die
NICHT-UND-Schaltung 48 eine NICHT-UND-Operation auf dem L-Pegel aus dem Wechselrichter 47 und
dem H-Pegel aus
der NICHT-UND-Schaltung 49 durch und gibt den H-Pegel an den FET
Q3 aus, sodass der FET Q2 und der FET Q3 eingeschaltet werden und
der FET Q1 ausgeschaltet wird. Weil in diesem Fall kein Strom an dem
FET Q1 angelegt wird, bis die Temperatur des FET Q1 niedrig wird,
werden auch bei einem groß gesetzten
Setzstrom keine Teile beschädigt.
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Indem
in der zweiten Ausführungsform
von 6 eine Eingangswechselspannung geprüft wird, wenn
kein Wechselstrom eingegeben wird, wird der FET Q1 ständig in
dem EIN-Zustand gehalten, wird der FET Q9 eingeschaltet und wird
der FET Q8 eingeschaltet. Auf diese Weise wird ein Widerstand R11 kurzgeschlossen,
um den durch die Aktivierungsschaltung hindurchgehenden Strom zu
erhöhen
und die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 weiter
effizient zu entladen, wodurch die Rücksetzzeit verkürzt wird.
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Wie
in 6 gezeigt, ist eine Anode einer Diode D2 mit einem
Ende TP1 einer Vollwellen-Gleichrichterschaltung RC1 verbunden und
ist eine Anode einer Diode D3 mit dem anderen Ende TP2 der Vollwellen-Gleichrichterschaltung
RC1 verbunden. Die Kathoden der Diode D2 und der Diode D3 sind miteinander
verbunden, wobei dieser Verbindungspunkt jeweils mit einem Anschluss
des Widerstands R13 und eines Kondensators C4 verbunden ist. Der
Kondensator C4 ist parallel mit einer Reihenschaltung des Widerstands
R13 und eines Widerstands R14 verbunden. Eine Eingangsspannungs-Erfassungsschaltung
weist die Diode D2 und D3, den Widerstand R13, den Widerstand R14,
den Komparator CP3 auf und verwendet die Bezugsspannung Vr3. Der
Komparator CP3 kann eine Unterbrechung der Eingangsspannung korrekt
erfassen, indem er die Eingangsspannung von der Vollwellen-Gleichrichterschaltung
RC1 mit den Dioden D2 und D3 und dem Kondensator C4 prüft.
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Ein
Widerstand R11 ist zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator
C2 verbunden, der FET Q8 ist parallel zu dem Widerstand R11 verbunden,
und ein Widerstand R12 ist zwischen dem Drain und dem Gate des FET
Q8 verbunden. Der FET Q9 ist zwischen dem Gate des FET Q8 und einem
Anschluss des Kondensators C2 verbunden. Eine UND-Schaltung 46b führt eine
UND-Operation auf der Ausgabe aus dem Komparator CP3 und der Ausgabe
aus der Verriegelungsschaltung 41 durch und gibt eine UND-Ausgabe
an ein Gate des FET Q9 aus.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
mit dem oben beschriebenen Aufbau mit Bezug auf das Zeitdiagramm
von 7 erläutert.
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Weil
der Betrieb ähnlich
wie in dem herkömmlichen
Fall von 1 ist, wobei das Schaltelement
Q7 den Schaltbetrieb aufgrund einer anormalen Ausgabespannung und ähnlichem
des Glättungskondensators
C3 stoppt und die zum Betreiben der Verriegelungsschaltung 41 erforderliche
Leistung durch ein wiederholtes Ein-/Ausschalten des FET Q1 zugeführt wird,
wird hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Aspekte verzichtet.
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Zuerst
weist der Kondensator C4 eine ausreichend kleine Kapazität in Bezug
auf den Glättungskondensator
C1 auf, wobei der Widerstand R13, der Widerstand R14 und der Kondensator
C4 derart gesetzt werden, dass die Spannung ausreichend schnell
von dem Glättungskondensator
C1 entladen wird, wenn kein Wechselstrom eingegeben wird, und wobei
der Widerstand R13, der Widerstand R14 und der Kondensator C4 derart
gesetzt werden, dass die Ausgabe des Komparators CP3 den L-Pegel annimmt,
wenn sich die Eingangswechselspannung in einem normalen Zustand
befindet.
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Wenn
zuerst die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt wird und die
Wechselspannung zum Zeitpunkt t1 eingegeben wird (der Schalter SW1
eingeschaltet ist), weist die Ausgabe des Komparators CP3 den L-Pegel
auf. Deshalb nimmt die Ausgabe der NICHT-UND-Schaltung 50 den
H-Pegel an und wird die Ausgabe der NICHT-UND-Schaltung 49 dieselbe
wie in dem herkömmlichen
Fall, weil der Betrieb von der Ausgabe des Komparators CP1 abhängt.
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Wenn
zum Zeitpunkt t6 keine Eingangswechselspannung vorliegt (der Schalter
SW1 ausgeschaltet ist), nimmt die Ausgabe des Komparators CP3 zum
Zeitpunkt t9 den H-Pegel an, wobei die Ausgabe der NICHT-UND-Schaltung 50 den
L-Pegel annimmt, wenn die Verriegelungsschaltung 41 verriegelt
wird. In diesem Fall nimmt die Ausgabe der NICHT-UND-Schaltung 49 den
H-Pegel unabhängig von
der Ausgabe des Komparators CP1 an, wobei die UND-Schaltung 48 den
L-Pegel an den FET Q3 ausgibt, um den FET Q3 und den FET Q2 auszuschalten,
und der FET Q1 eingeschaltet wird.
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Weiterhin
führt die
UND-Schaltung 46b eine UND-Operation auf dem H-Pegel aus
dem Komparator CP3 und dem H-Pegel aus der Verriegelungsschaltung 41 durch
und schaltet den FET Q9 und den FET Q8 ein. Dadurch wird der durch
den FET Q1 hindurchgehende Strom erhöht. Weil dabei ein Strom, der
doppelt so groß ist
wie der Strom in den normalen Zustand (zum Beispiel zwischen dem
Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t8), durch den FET Q1 hindurchgeht
und der FET Q1 einausgeschaltet wird, wenn die Spannung VC2 bei
einem Wert zwischen dem zweiten Schwellwert TH2 und dem ersten Schwellwert
TH1 des Komparators CP1 liegt, werden die Ein-Zeit und die Aus-Zeit
kürzer
als in dem normalen Zustand zwischen dem Zeitpunkt t10 und dem Zeitpunkt
t12.
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Wenn
sich die Spannung Vc1 des Glättungskondensators
C1 während
der Entladung der elektrischen Ladung des Glättungskondensators C1 vermindert,
wird die Zeitdauer, bis die Spannung Vc2 des Kondensators C2 von
dem Wert des zweiten Schwellwerts TH2 aus den Wert des ersten Schwellwerts
TH1 erreicht, lange. Deshalb wird die EIN-Zeit der FET Q1 zwischen
dem Zeitpunkt t14 und dem Zeitpunkt t15 allmählich länger. Die Spannung Vc2 vermindert
sich zum Zeitpunkt t16 zu dem Wert des dritten Schwellwerts TH3.
Dementsprechend wird die elektrische Ladung des Glättungskondensators
C1 effizient und schnell entladen, wodurch die Rücksetzzeit der Verriegelungsschaltung 41 effizient
verkürzt wird.
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Weil
weiterhin die Ausgabe der Verriegelungsschaltung 41 ebenfalls
an dem Eingang der NICHT-UND-Schaltung 50 eingegeben wird,
wird die oben beschriebene Operation durch ein Signal aus dem Komparator
CP3 nur dann durchgeführt,
wenn die Verriegelungsschaltung 41 gesetzt ist (nur wenn die
Ausgabe der Verriegelungsschaltung 41 den H-Pegel aufweist).
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Weil
weiterhin der Überhitzungs-Detektor 45 vorgesehen
ist, wird, wenn der Überhitzungs-Detektor 45 betrieben
wird und den H-Pegel zum Zeitpunkt t12 ausgibt, der FET Q4 durch
den Wechselrichter 47 und eine UND-Schaltung 46a ausgeschaltet
und wird das Entladen des Kondensators C2 durch den Widerstand R3
gestoppt. Weil die NICHT-UND-Schaltung 48 den H-Pegel an
den FET Q3 ausgibt, wird der FET Q3 eingeschaltet, wird der FET
Q2 eingeschaltet und wird der FET Q1 ausgeschaltet, wodurch der
FET Q1 vor einer Beschädigung
durch eine Überhitzung
geschützt
wird. Wenn sich die Temperatur des FET Q1 vermindert, nimmt die
Ausgabe des Überhitzungs-Detektors 45 den
L-Pegel an und werden der FET Q1 und der FET Q4 wieder eingeschaltet,
um die elektrische Ladung des Glättungskondensators C1 über den
FET Q1, den Widerstand R1, den Widerstand R3 und den FET Q4 zu entladen.
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Wenn
die Stromzufuhr gestoppt wird, kann am einfachsten geprüft werden,
ob es sich um eine externe oder eine interne Ursache handelt, indem
die Stromzufuhr wieder eingeschaltet wird. Jedoch wird auch bei
einer normalen Schaltleistungszufuhr, wenn eine Schutzschaltung
betrieben wird, um die Schaltleistungszufuhr zu stoppen, keine Schaltleistung
zugeführt,
wenn nicht die Stromzufuhr wieder eingeschaltet wird, nachdem die
Eingabe ausgeschaltet wurde und die Verriegelung zurückgesetzt
wurde. Wenn die Rücksetzzeit
lange ist, wird die Stromzufuhr vor dem Rücksetzen wieder eingeschaltet,
was zu einer Fehlbestimmung führen
kann.
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Weiterhin
können
in der Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform die
verwendeten Teile in eine integrierte Schaltung aufgenommen werden,
wodurch eine Konfiguration erhalten wird, bei der keine externen
Komponenten erforderlich sind. Dies bietet große Vorteile hinsichtlich des
Installationsraums und der Kosten für die Teile. Indem die Teile
in eine integrierte Schaltung aufgenommen werden, kann außerdem eine
Verzögerung
in einer Wärmereaktion
bei der Erfassung der Wärme
des FET Q1 reduziert werden, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
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Weil
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Aktivierungssteuereinheit dafür sorgt, dass ein Glättungskondensator
eine elektrische Ladung entlädt, während eine
Verriegelungseinheit einen gestoppten Zustand eines Schaltbetriebs
aufrechterhält,
um die Verriegelungseinheit schnell zurückzusetzen, wenn eine Wechselstromzufuhr
unterbrochen ist, kann die Rücksetzzeit
der Verriegelungseinheit verkürzt
werden. Weil weiterhin die Aktivierungssteuereinheit die Aktivierungseinheit
in Reaktion auf ein Erfassungssignal von einer Überhitzungs-Detektoreinheit deaktiviert, kann die
Aktivierungseinheit auch bei einer Überhitzung aufgrund einer hohen
Umgebungstemperatur deaktiviert werden, sodass der Strom bei der Entladung
sicher erhöht
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf eine Schaltleistungs-Zuführvorrichtung
wie etwa einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler oder einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler
angewendet werden.
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Zusammenfassung
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sDie
vorliegende Erfindung umfasst eine Aktivierungseinheit, die eine
Aktivierungsleistung zu einer Steuereinheit zuführt, um einen Schaltbetrieb
eines Schaltelements zu starten, wenn eine Wechselstromquelle eingeschaltet
ist, und zum die Zufuhr der Aktivierungsleistung zu der Steuereinheit
zu stoppen, nachdem der Schaltbetrieb des Schaltelements gestartet
wurde; eine Überhitzungs-Detektoreinheit,
die thermisch mit der Aktivierungseinheit gekoppelt ist und einen
anormalen Zustand aufgrund einer Überhitzung der Aktivierungseinheit
erfasst; eine Verriegelung, die einen deaktivierten Zustand des
Schaltelements im Fall eines anderen anormalen Zustands als des
anormalen Zustands aufgrund einer Überhitzung der Aktivierungseinheit
aufrechterhält;
und eine Aktivierungssteuereinrichtung, die konfiguriert ist, um eine
elektrische Ladung eines Glättungskondensators
zu entladen, während
die Verriegelung den deaktivierten Zustand des Schaltbetriebs aufrechterhält, um die
Verriegelungseinheit schnell zurückzusetzen, wenn
die Wechselstromquelle ausgeschaltet ist, und um die Aktivierungseinheit
in Reaktion auf ein Erfassungssignal aus der Überhitzungs-Detektoreinheit
zu stoppen.