DE112014001778T5

DE112014001778T5 - Schaltnetzteil-Schaltung und Steuerverfahren hierfür

Info

Publication number: DE112014001778T5
Application number: DE112014001778.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshitomo Hayashi; Yoji Tsutsumishita; Tomokazu OGAWA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2016-01-14
Also published as: KR101748060B1; CN105122621B; KR20150119930A; JPWO2014170976A1; US9899907B2; US20160006344A1; TW201509106A; CN105122621A; TWI527355B; WO2014171204A1; WO2014170976A1; JP5460932B1

Abstract

Eine Schaltnetzteil-Schaltung umfasst ein Schaltelement, welches in Reihe mit der einer Primärwicklung 11 eines Transformators 6 geschaltet ist, Kondensatoren C21 bis C24, welche über Dioden D21 bis D24 mit Sekundärwicklungen 21 bis 23 des Transformators 6 verbunden sind, und ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements 7 basierend auf einer Ladespannung der Kondensatoren C21 bis C24 steuert. Nachdem einer Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird, werden die Kondensatoren C21 bis C24 auf gewünschte Spannungen aufgeladen und nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit steuert eine Steuerschaltung 2, welche das gesamte Gerät steuert, die Hauptschaltung und die weiteren Schaltung an, den Betrieb zu beginnen.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil-Schaltung und ein Steuerverfahren hierfür.
Hintergrund
Im Allgemeinen sind verschiedene elektronische Geräte, wie etwa Unterhaltungselektronik-Geräte, industrielle Geräte und an Fahrzeugen montierte Geräte durch eine Mehrzahl von Schaltungen gebildet. Beispielsweise ist ein Leistungskonversionsgerät, welches durch ein Invertergerät repräsentiert ist, welches die Geschwindigkeit eines Motors variabel steuert, durch eine Hauptschaltung mit einem Leistungsmodul, welches dem Motor Wechselstromleistung zuführt, eine Peripheriegeräteschaltung, welche einen Kühllüfter treibt, um das erwärmte Leistungsmodul zu kühlen, und Geräte betreibt, welche nicht direkt mit der Steuerung in dem Betrieb des Motors in Bezug stehen, eine Steuerschaltung, welche mit einer arithmetischen Prozessierungsvorrichtung, wie etwa einem Mikrocomputer, einer CPU, einem ASIC oder einem FPGA versehen ist, und ein Motor-Treiber Signal an die Hauptschaltung überträgt, welche den Motor treibt, und die Gesamtsteuerung des Leistungskonversionsgeräts, wie etwa den Betrieb der Peripheriegeräteschaltung, eine Leistungsversorgungsschaltung, welche eine Leistungsquelle für diese Schaltungen dienende elektrische Leistung zuführt, und dergleichen, steuert, gebildet.
Im Allgemeinen wird ein Schaltnetzteil mit hohem Konversionswirkungsgrad als die Leistungsversorgungschaltung verwendet. Im Fall des oben erläuterten Leistungskonversionsgeräts wird, um den Einfluss von Rauschen, welches von einer als Leistungsquelle für die Leistungsversorgungsschaltung dienenden Hauptleistungsversorgung übertragen wird, zu verhindern oder zum Zwecke der Verhinderung von Spannungsspitzen, ein Schaltnetzteil, welches einen Isoliertransformator umfasst, verwendet.
Die Schaltnetzteil-Schaltung ist durch Komponenten, wie etwa einem Schaltelement, einem Isoliertransformator mit einer Primärwicklung und ein oder mehreren Sekundärwicklungen, einer Hauptleistungsversorgung, welche mit der Primärwicklung über das Schaltelement verbunden ist, einer Diode, welche mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen des Isoliertransformators verbunden ist, einem Kondensator, welcher mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen des Isoliertransformators über die Diode verbunden ist, und einem IC zur Leistungsversorgungsteuerung, welches das ON/OFF des Schaltelements steuert, gebildet. Das IC zur Leistungsversorgungsteuerung steuert das ON/OFF des Schaltelements basierend auf einem Spannungswert des Kondensators. Im Grunde steuert die Schaltnetzteil-Schaltung einen Fluss von elektrischer Leistung in Übereinstimmung mit diesem ON/OFF Betrieb.
Wenn der Isoliertransformator eine Sekundärwicklung umfasst, führt das IC zur Leistungsversorgungsteuerung die Steuerung des ON/OFF des Schaltelements auf Grundlage des Spannungswerts des Kondensators, welcher mit der Sekundärwicklung über die Diode verbunden ist, durch. Wenn der Isoliertransformator andererseits eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen umfasst, führt das IC zur Leistungsversorgungsteuerung das ON/OFF des Schaltelements auf der Grundlage des Spannungswerts des Kondensators durch, welcher mit einer bestimmten Sekundärwicklungen über die Diode verbunden ist.
Im Allgemeinen hat das IC zur Leistungsversorgungssteuerung eine Funktion, um die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements auf der Grundlage der Spannung des Kondensators, welcher mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen über die Diode verbunden ist, auszuführen, sowie eine Funktion, den elektrischen Strom zu überwachen, der zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließt, und, wenn ein übermäßig großer Strom fließt, Überstrom-Schutz durchzuführen, um das Schaltelement zwangsabzuschalten.
Die Schaltnetzteilschaltung hat einen Zustand, bei dem, wenn eine Leistungsversorgung eingeschaltet wird, bei der es keine Spannung des Kondensator gibt, welcher über die Diode mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen des Isoliertransformators verbunden ist (nachfolgend als ”Startzeit während des Starts” bezeichnet), sowie einen Zustand, in welchem elektrische Leistung, welche durch die Sekundärwicklung bzw. die Sekundärwicklungen des Isoliertransformators erzeugt wird, stabil zugeführt wird und die Spannung des Kondensator einen gewünschten voreingestellten Wert (nachfolgend als ”verlangte Spannung” bezeichnet) erreicht (nachfolgend als ”stationäre Zeit oder stationärer Zustand” bezeichnet).
Zur Startzeit fließt, da die in der Primärwicklung des Isoliertransformators akkumulierte Leistungsenergie ansteigt, ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Primärwicklung und dem Schaltelement. Deshalb wirkt der Überstrom-Schutzbetrieb des ICs für die Leistungszuführungssteuerung und das Schaltelement wird zwangsabgeschaltet. Hiernach wird der Überstrom-Schutzbetrieb aufgehoben und das Schaltelement wird wieder eingeschaltet. Jedoch wird das Schaltelement durch den Überstrom-Schutzbetrieb wieder abgeschaltet. Dieser Vorgang wird wiederholt, eine Spannung wird in den Kondensator, welcher mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen über die Diode verbunden ist, geladen, und die Schaltnetzteil-Schaltung geht in den stationären Zustand über.
Auf der anderen Seite wird in dem stationären Zustand der Kondensator, welcher mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen über die Diode verbunden ist, auf die verlangte Spannung aufgeladen, und es fließt kein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Primärwicklung und dem Schaltelement. Wenn es jedoch in der Schaltnetzteil-Schaltung, der an die Sekundärwicklung bzw. die Sekundärwicklungen angeschlossenen Schaltung oder dergleichen eine Unregelmäßigkeit gibt, fließt ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Primärwicklung und dem Schaltelement, und der Überstrom-Schutzbetrieb des ICs für die Leistungsversorgungssteuerung arbeitet.
Der Überstrom-Schutzbetrieb des ICs zur Leistungsversorgungssteuerung dient zum Verhindern einer thermischen Zerstörung des Schaltelements und der Diode, welches Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung sind, der magnetischen Sättigung des Isoliertransformators und dergleichen. Wenn ein Stromwert zum Betreiben des Überstrom-Schutzes (nachfolgend als „Überstrom-Schutz-Grenzstromwert, IDOC” bezeichnet) reduziert werden kann, wenn in der Schaltnetzteil-Schaltung, der an die Sekundärwicklung bzw. die Sekundärwicklungen angeschlossenen Schaltung oder dergleichen eine Unregelmäßigkeit auftritt und übermäßig großer elektrischer Strom zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließt, kann der Betrieb des Schaltelements schnell unterbrochen werden. Da das Schaltelement und die Diode mit kleinen Wärmekapazitäten verwendet werden können und die magnetische Sättigung des Isoliertransformators verhindert werden kann, kann auch eine Verringerung der Größe des Isoliertransformators erreicht werden.
Wenn beispielsweise eine Last der an die Sekundärwicklung bzw. die Sekundärwicklungen über die Diode angeschlossenen Schaltung aufgrund einer Unregelmäßigkeit ansteigt, fließt ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen und der Diode und gleichzeitig steigt auch ein elektrischer Strom an, welcher zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließt. Wenn der zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließende elektrische Strom den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC erreicht, wird das Schaltelement zwangsabgeschaltet und die Leistungszuführung zu der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen wird beendet.
Wenn jedoch der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC reduziert wird, kann zur Startzeit der Schaltnetzteil-Schaltung eine ausreichende Leistungsenergie die in der Primärwicklung nicht akkumuliert werden und der an die Sekundärentwicklung bzw. die Sekundärwicklungen über die Diode angeschlossene Kondensator kann nicht auf die gewünschte Spannung aufgeladen werden. Deshalb ist es notwendig, den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, mit welchem der Kondensator auf die verlangte Spannung aufgeladen werden kann, einzustellen.
Da es aufgrund der oben erläuterten Gründe notwendig ist, den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC zur Startzeit zu setzen, sind ein Schaltelement und eine Diode mit großen Wärmekapazitäten nötig, welche zur stationären Zeit nicht notwendig sind. Gleichzeitig gibt es auch ein Problem dahingehend, dass der Isoliertransformator zur Verhinderung der magnetischen Sättigung des Isoliertransformators auch größer wird.
Als Maßnahmen gegen diese Probleme offenbart die unten beschriebene Patentliteratur 1 eine Technologie zum Ändern des Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC des ICs zur Leistungsversorgungssteuerung, das heißt eine Technologie zum Überwachen, mit dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung, eines Spannungswerts des Kondensators, welcher als eine Leistungsquelle für das IC für die Leistungsversorgungssteuerung dient und mit einer Hilfswicklung durch die Diode verbunden ist, und zum Ändern eines Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts für einen zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließenden elektrischen Strom. Wenn beispielsweise der Spannungswert des Kondensators niedrig ist, wird bestimmt, dass die Schaltnetzteil-Schaltung sich zur Startzeit befindet oder Überlast, ein Kurzschluss oder dergleichen in der mit der Sekundärwicklung bzw. den Sekundärwicklungen verbundenen Schaltung aufgetreten ist, und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung arbeitet, um einen kleinen Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC (nachfolgend als ”Überlast-Zeit-Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC” bezeichnet) einzustellen. Wenn der Spannungswert des Kondensators die verlangte Spannung erreicht, wird bestimmt, dass die Schaltnetzteil-Schaltung im stationären Zustand ist, das IC zur Leistungsversorgungssteuerung arbeitet, um den normalen Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC (nachfolgend als „normaler Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC” bezeichnet) zu setzen, und zwar auf einen Wert, der größer ist als der Überlast-Zeit-Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC. Nur zur Startzeit wird eine Änderung des Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC verhindert, um den Start der Startschaltnetzteil-Schaltung schnell durchzuführen. Bei dem oben erläuterten Betrieb können die Wärmekapazitäten der Diode und des Schaltelements reduziert werden. Es ist deshalb möglich, die Größe der Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung zu reduzieren.
Zitierungsliste
Patent Literatur

Patent Literatur 1: Offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-299351

Überblick
Technisches Problem
Die in der Patentliteratur 1 und vorangehend beschriebene Technologie ist jedoch bei einer Schaltnetzteil-Schaltung wirksam, welche einen durch eine Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und eine Hilfswicklung, welche eine Leistungsquelle für ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung erzeugt, gebildet ist. Die Technologie ist jedoch nicht geeignet, wenn ein Isoliertransformator verwendet wird, welcher eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen aufweist. Wie vorangehend beschrieben, überwacht die Schaltnetzteil-Schaltung mit dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung die Spannung des Kondensators, welcher an eine bestimmte Sekundärwicklung über die Diode verbunden ist, und führt die Steuerung des ON/OFF des Schaltelements durch. Wenn eine Unregelmäßigkeit, wie etwa Überlast, ein Kurzschluss oder dergleichen, in der Schaltung auftritt, welche mit der anderen Sekundärwicklung verbunden ist, welche nicht durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung überwacht wird und die Spannung des durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung überwachten Kondensators nicht abfällt, wird der Stromwert zum Betrieb des Überstrom-Schutzes nicht auf den Überlast-Zeit-Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC geändert und verbleibt bei dem normalen Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC. Ein übermäßig großer elektrischer Strom fließt auch weiterhin zu dem Schaltelement und der Diode, welche mit der Schaltung verbunden sind, in welcher die Überlast, der Kurzschluss oder dergleichen aufgetreten sind. Das Schaltelement und die Diode erzeugen Wärme. Deshalb müssen zur Verhinderung von Wärmeschäden, Komponenten mit großen Wärmekapazitäten verwendet werden.
In dem Fall der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie ist, wie vorangehend erläutert, die Technologie auf die Annahme gestützt, dass der in der Hilfswicklung erzeugte Spannungswert überwacht wird. Deshalb kann die Technologie nicht angewendet werden auf eine Schaltnetzteil-Schaltung, welche eine Niederspannungs-Gleichstrom-Leistungsversorgung, wie etwa eine DC 12 V Leistungsversorgung oder eine DC 24 V Leistungsversorgung als eine Hauptleistungsversorgung umfasst, welche eine Hilfswicklung in einem Isoliertransformator nicht aufweist, und auf eine solche, deren Isoliertransformator die Hilfswicklung nicht umfasst, in welcher die Niederspannungs-Direktstrom-Leistungsversorgung direkt mit einem Leistungsversorgungsanschluss des IC zur Leistungsversorgungssteuerung verbunden ist. Das heißt, die Hilfswicklung ist immer nötig. Dies verhindert die Reduzierung der Grüße des Isoliertransformators.
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technologie macht den Betrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung kompliziert, was zu einer Zunahme der Kosten für das IC zur Leistungsversorgungssteuerung selbst führt.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben Erläuterten getätigt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schaltnetzteil-Schaltung, bei welcher die Größen eines Schaltelements, einer Diode und eines Isoliertransformators, welches Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung sind, reduziert werden können und eine Reduzierung der Kosten erreicht werden kann, sowie ein Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung vorzuschlagen.
Lösung des Problems
Um die vorgenannten Probleme zu lösen, wird eine Schaltnetzteil-Schaltung, welche einen Betrieb ausführt, um aus einer elektrischen Leistung einer Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für eine Steuerschaltung, welche einen Gesamtbetrieb eines elektronischen Geräts steuert, eine Hauptschaltung, welche einen tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und eine weitere Schaltung zu erzeugen, welche nicht in Bezug zu dem tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts steht, gemäß einem Aspekt der Erfindung aufgebaut, und umfasst: einen Isoliertransformator, welcher durch eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung gebildet ist; ein Schaltelement, welches in Reihe mit der Primärwicklung des Isoliertransformators geschaltet ist und ON/OFF-gesteuert ist, um Leistungsversorgung von der Hauptleistungsversorgung an die Primärwicklung zuzuführen; einen Kondensator, welcher über eine die Diode mit der Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist; ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements basierend auf einer Ladespannung des Kondensator steuert; und eine Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit, welche eine Zeitelement erfasst, um es zu ermöglichen, die Zeit abzuschätzen, während der ein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung und der Diode fließt, und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt, wobei, nachdem der Hauptleistungsversorgung elektrische Leistung zugeführt wird, der Kondensator auf eine voreingestellte gewünschte Spannung aufgeladen wird, und, nachdem er auf die gewünschte Spannung aufgeladen ist, die Steuerschaltung den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung auf der Basis eines Ausgangssignals der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit steuert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Größe des Schaltelements, der Diode und des Isoliertransformators, welches Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung sind, und eine Reduzierung der Kosten erreicht werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer ersten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist.
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerschaltung zeigt.
3 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs eines IC zur Leistungsversorgungssteuerung.
4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Überstrom-Schutzbetriebs des ICs zur Leistungsversorgungssteuerung.
5 ist ein Diagramm, welches eine Änderung des Betriebs des Schaltnetzteils zeigt, wenn es von der Anschaltzeit in einen stationären Zustand übergeht.
6 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung zur stationären Zeit.
7a ist ein Diagramm zum Erläutern einer Änderung des Betriebs auf einer Primärseite der Schaltnetzteil-Schaltung in Bezug auf eine Änderung einer Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung.
7B ist ein Diagramm zum Erläutern einer Änderung des Betriebs auf einer Sekundärseite der Schaltnetzteil-Schaltung in Bezug auf die Änderung der Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung.
8a ist ein Diagramm, welches Betriebswellenformen eines elektrischen Stromes ID und einer Spannung V2 zu der Zeit zeigt, wenn die Einstellung eines Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC gleich IDOC1 ist.
8B ist ein Diagramm, welches Betriebswellenformen eines elektrischen Stromes ID und einer Spannung V2 zu der Zeit zeigt, wenn die Einstellung eines Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC gleich IDOC2 (< IDOC1) ist.
9 ist ein Diagramm zum Erläutern von Wirkungen in der Schaltnetzteil-Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer zweiten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist.
11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit zeigt, welche durch ein Diskret-Zeit-System einer Abtastzeit sT in einer arithmetischen Prozessierungseinheit zeigt.
12 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Betriebs und von Wirkungen der Schaltnetzteil-Schaltung in der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel einer Spannungsextrahierungseinheit zeigt.
15 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel einer Inversionsverstärkungseinheit zeigt.
16 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit.
17 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer vierten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist.
18 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel einer in einer Steuerschaltung vorgesehenen Schaltbetriebsbestimmungseinheit zeigt.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs und von Wirkungen in der Schaltnetzteil-Schaltung der vierten Ausführungsform.
20 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Schaltbetriebserfassungseinheit gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
21 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Schaltbetriebserfassungseinheit gemäß der vierten Ausführungsform.
22 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Zeit-Breiten-Messeinheit zeigt, welche eine Zeitbreite misst.
23 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs einer Erfassungseinheit.
24 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer fünften Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist.
25 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Steuerschaltung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
26 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs eines geänderten ersten Schritts.
27 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer sechsten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist.
28 ist ein Blockdiagramm welches die interne Konfiguration der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit zeigt.
29a ist ein Diagramm, welches eine Betriebswellenform eines Hauptteils in einer Steuerschaltung zu der Zeit zeigt, wenn ein durch die Steuerschaltung verbrauchter Strom klein ist.
29B ist ein Diagramm, welches eine Betriebswellenform des Hauptteils in der Steuerschaltung zu der Zeit zeigt, wenn der durch die Steuerschaltung verbrauchte Strom mittelgroß ist.
29C ist ein Diagramm, welches eine Betriebswellenform des Hauptteils in der Steuerschaltung zu der Zeit zeigt, wenn der durch die Steuerschaltung verbrauchte Strom groß ist.
30 ist ein Diagramm, welches ein Verhalten eines Eingangssignals und eines Ausgangssignals einer Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit zeigt.
Beschreibung der Ausführungsform
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter der Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die nachfolgend erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer ersten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung und einer weiteren Schaltung versehen ist. In 1 ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die Schaltnetzteil-Schaltung und die weitere Schaltung an einem Invertergerät angebracht sind. Das elektronische Gerät umfasst eine Schaltnetzteil-Schaltung 1, eine Steuerschaltung 2, eine Hauptschaltung 3, eine Peripheriegeräteschaltung 4 und eine Hauptleistungsversorgung 5. Die Steuerschaltung 2 steuert den Gesamtbetrieb des elektronischen Geräts. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 erzeugt aus der elektrischen Leistung der Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für die Hauptschaltung 3, welche den tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und Schaltungen, welche von der Hauptschaltung 3 verschieden sind (der anderen Schaltung) und nicht in Bezug zum tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts sein.
Die Konfiguration der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird erläutert. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 umfasst einen Isoliertransformator vom Zeilentransformator-Typ (nachfolgend einfach als ”Transformator” bezeichnet) 6 mit einer Primärwicklung 1, drei Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und einer Hilfswicklung B1 und ein Schaltelement 7.
Ein Plus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 ist mit einer Wicklungsstartseite der Primärwicklung 11 des Transformators 6 verbunden. Ein Drain-Anschluss des Schaltelements 7 ist mit einer Wicklungsendseite der Hauptwicklung 11 des Transformators 6 verbunden. Ein Source-Anschluss des Schaltelements 7 und ein Minus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 sind miteinander verbunden. Ein Gate-Anschluss des Schaltelements 7 ist mit einem Signalausgangsanschluss 84 eines IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 verbunden.
Ein Anodenanschluss einer Diode D21, welche eine Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 21 gleichrichtet, ist mit einer Wicklungsendseite der Sekundärwicklung 21 des Transformators 6 verbunden. Ein Ende eines Kondensators C21, welcher mit einer durch die Diode D21 gleichgerichteten Spannung geladen wird, ist mit einem Katodenanschluss der Diode D21 verbunden. Das andere Ende des Kondensator C21 ist mit einer Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 21 des Transformators 6 verbunden. Ferner ist die Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 21 auch mit einer Masse GND2 verbunden. Die Spannung V2, auf welche der Kondensator C21 aufgeladen ist, wird der Steuerschaltung 2 zugeführt und als elektrische Leistung für die Steuerschaltung 2 verwendet.
Ein Anodenanschluss einer Diode D22, welche eine Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 22 gleichrichtet, ist mit einer Wicklungsendseite der Sekundärwicklung 22 des Transformators 6 verbunden. Ein Ende eines Kondensators C22, welcher mit einer durch die Diode D22 gleichgerichteten Spannung geladen wird, ist mit einem Katodenanschluss der Diode D22 verbunden. Das andere Ende des Kondensator C22 ist mit einer Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 22 des Transformators 6 verbunden. Ferner ist die Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 22 auch mit einer Masse GND3 verbunden. Die Spannung V3, auf welche der Kondensator C22 aufgeladen ist, wird der Hauptschaltung 3 zugeführt und als elektrische Leistung für die Hauptschaltung 3 verwendet.
Ein Anodenanschluss einer Diode D23, welche eine Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 23 gleichrichtet, ist mit einer Wicklungsendseite der Sekundärwicklung 23 des Transformators 6 verbunden. Ein Ende eines Kondensators C23, welcher mit einer durch die Diode D23 gleichgerichteten Spannung geladen wird, ist mit einem Katodenanschluss der Diode D23 verbunden. Das andere Ende des Kondensator C23 ist mit einer Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 23 des Transformators 6 verbunden. Ferner ist die Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 23 auch mit einer Masse GND4 verbunden. Die Spannung V4, auf welche der Kondensator C23 aufgeladen ist, wird der Peripheriegeräteschaltung 4 zugeführt und als elektrische Leistung für die Peripheriegeräteschaltung 4 verwendet.
Ein Anodenanschluss einer Diode D24, welche eine Ausgangsspannung der Hilfswicklung B1 gleichrichtet, ist mit einer Wicklungsendseite der Hilfswicklung B1 des Transformators 6 verbunden. Ein Ende eines Kondensator C24, welcher mit einer durch die Diode D24 gleichgerichteten Spannung geladen wird, ist mit einem Katodenanschluss der Diode D24 verbunden. Das andere Ende des Kondensators C24 ist mit einer Wicklungsstartseite der Hilfswicklung B1 des Transformators 6 verbunden. Ferner ist die Wicklungsstartseite der Hilfswicklung B1 auch mit dem Minus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 verbunden. Die in den Kondensator C24 geladene Spannung V5 wird einem Leistungsversorgungsanschluss 81 des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 zugeführt, um als elektrische Leistung des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 verwendet zu werden. Der Leistungsversorgungsanschluss 81 des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 ist mit dem Plus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 über einen Widerstand R4 verbunden. Ein Masseanschluss 82 des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 ist mit dem Minus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 verbunden.
Konstanten des Transformators 6 werden wie folgt beschrieben:

– Anzahl der Windungen: primärseitige Windungen: Primärwicklung: N11, Sekundärwicklung 21: N21, Sekundärwicklung 22: N22, Sekundärwicklung 23: N23, Hilfswicklung: NB1
– Induktivitäten: Primärwicklung 11: L11, Sekundärwicklung 21: L21, Sekundärwicklung 22: L22, Sekundärwicklung 23: L23, Hilfswicklung: LB1
– Wirksame Querschnittsfläche eines Kerns: Ae

Konstanten, welche den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 betreffen, sind wie folgt:

– eine Schaltfrequenz: fsw (ein PWM-Steuersystem mit einer festen Betriebsfrequenz)
– Wirkungsgrad zwischen Eingang und Ausgang der Schaltnetzteil-Schaltung 1: η η (η = Ausgangsleistung/Eingangsleistung)

Die Spannung V2, auf welche der Kondensator C21 aufgeladen ist, wird durch einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2 geteilt und als eine Rückkopplungsspannung VFB erzeugt. Die Rückkopplungsspannung VFB wird einem Minus-Anschluss eines Fehlerverstärkers 9 zugeführt. Ein Plus-Anschluss einer Referenzleistungsversorgung Vref ist mit einem Plus-Anschluss des Fehlerverstärkers 9 verbunden. Man beachte, dass die Rückkopplungsspannung VFB durch den Widerstand R1 und den Widerstand R2 derart geteilt wird, dass die Ladespannung V2, welche die verlangte Spannung erreicht, einen Spannungswert hat, der gleich einem Spannungswert der Referenzleistungsversorgung Vref ist.
Ein Minus-Anschluss der Referenzleistungsversorgung Vref ist mit der Masse verbunden. Ein diodenseitiger Katodenanschluss eines Fotokopplers OI ist mit einem Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 9 über einen Widerstand R2 verbunden. Man beachte, dass die Ladespannung V2, welche in den Kondensator C21 geladen ist, an einen diodenseitigen Anodenanschluss des Fotokopplers OI angelegt ist.
Ein transistorseitiger Kollektoranschluss des Fotokopplers OI ist mit einem Eingangsanschluss 83 des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 verbunden. Ein transistorseitiger Emitteranschluss des Fotokopplers OI ist mit dem Minus-Anschluss der Hauptleistungsversorgung 5 und dem Masseanschluss 82 des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 verbunden.
Die Konfiguration und der Betrieb der Steuerschaltung 2 werden erläutert. 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Steuerschaltung 2 zeigt. Die Steuerschaltung 2 weist eine Funktion zum Steuern des Gesamtbetriebs des in 1 gezeigten Invertergeräts auf. Die Steuerschaltung 2 ist durch eine arithmetische Prozessierungseinheit 210 mit einem Mikrocomputer, einer CPU, einem ASIC oder einem FPGA und einer Steuereinheit 22 mit einem EEPROM oder einem Flash-ROM gebildet.
Die arithmetische Prozessierungseinheit 210 weist eine Funktion zum Steuern des Betriebs des gesamten Invertergeräts auf. Die arithmetische Prozessierungseinheit 210 gibt ein Steuersignal sout an die Hauptschaltung 3 aus und gibt ein Steuersignal fout an die Peripheriegeräteschaltung 4 aus. Die arithmetische Prozessierungseinheit 210 ist mit der Speichereinheit 220 über eine Signalleitung verbunden. Die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 tauschen miteinander Informationen aus. In der Speichereinheit 220 ist Information gespeichert, welche in Bezug zu der Schaltnetzteil-Schaltung 1 steht. Beispiele für diese Information umfassen die Konstanten des Transformators 6, die Konstanten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und Information, welche den Leistungsverbrauch der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 über die Dioden D21, D22 und D23 angeschlossenen Schaltungen betrifft. Diese Arten von Information werden der arithmetische Prozessierungseinheit 210 auf geeignete Weise zugeführt.
Die Hauptschaltung 3 wird erläutert. Im allgemeinen umfasst die Hauptschaltung 3 ein Leistungsmodul (in der Figur nicht gezeigt), welche einem Motor Wechselstrom-Leistung zuführen kann, um die Geschwindigkeit des Motors variabel zu steuern, und eine Treiberschaltung (in der Figur nicht gezeigt) zum Treiben des Leistungsmoduls. Die Treiberschaltung arbeitet auf der Grundlage der elektrischen Leistung des Kondensators C22 und des Steuersignals sout, welches von der Steuerschaltung 2 ausgegeben wird, treibt das Leistungsmodul, führt Wechselstrom-Leistung dem Motor zu und dreht den Motor.
Die Konfiguration und der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4 werden erläutert. Die Peripheriegeräteschaltung 4 ist eine Schaltung, welche Geräte (beispielsweise einen Kühllüfter) treibt, die nicht direkt in Bezug zu dem Treiben des Motors stehen. Die Peripheriegeräteschaltung 4 arbeitet auf der Grundlage des Steuersignals fout, welches von der Steuerschaltung 2 ausgegeben wird.
Die Hauptleistungsversorgung 5 wird erläutert. Die Hauptleistungsversorgung 5 arbeitet als eine Leistungsquelle der Schaltnetzteil-Schaltung 1. Als Hauptleistungsversorgung 5 wird in der ersten Ausführungsform eine Gleichstrom-Leistungsversorgung beschrieben. Die Hauptleistungsversorgung 5 kann jedoch dazu konfiguriert sein, mithilfe einer Diode oder dergleichen eine einphasige Wechselstrom-Leistungsversorgung oder eine dreiphasige Wechselstrom-Leistungsversorgung gleichzurichten und dann die einphasige Wechselstrom-Leistungsversorgung oder die dreiphasige Wechselstrom-Leistungsversorgung in einen Glättungskondensator zu laden und den Glättungskondensator als die Leistungsquelle zu verwenden. Die Hauptleistungsversorgung 5 kann dazu konfiguriert sein, elektrische Leistung einer Gleichstrom-Leistungsversorgung in den Glättungskondensator zu laden und den Glättungskondensator als die Leistungsquelle zu verwenden.
Das Schaltelement 7 wird erläutert. Das Schaltelement 7 steuert, unter Verwendung der Hauptleistungsversorgung 5 als die Leistungsversorgung einen Fluss von elektrischer Leistung gemäß seinem ON/OFF-Schalten und führt den Betrieb auf der Grundlage des ON/OFF-Signals aus, welches von dem IC für Leistungsversorgungsteuerung 8 ausgegeben wird. In der ersten Ausführungsform ist das Schaltelement 7 durch einen MOSFET angegeben. Es können jedoch andere Schaltelemente verwendet werden.
Der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird erläutert. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 steuert elektrische Leistung, welche von der Hauptleistungsversorgung 5 bereitgestellt wird gemäß dem ON/OFF-Betrieb des Schaltelements 7, um die drei Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 des Transformators elektrische Leistung erzeugen zu lassen, und erzeugt Spannungen der jeweiligen Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 über die Gleichrichtdioden D21, D22, D23 und D24. Das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 steuert den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements 7. Das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 steuert, auf der Basis der Ladespannung V2 des Kondensator C21 eine ON-Zeit Ton, eine OFF-Zeit Toff oder eine Schaltfrequenz fsw des Schaltelements 7.
(Betriebserläuterung 1 des IC zur Leistungsversorgungsteuerung: ON/OFF-Signalausgabe)
Details des Betriebs des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 werden erläutert. In 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 gezeigt. Der Betrieb des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 wird durch den Betrieb des Fehlerverstärkers 9 und des Fotokopplers OI gesteuert. Die Ladespannung V2 des Kondensator C21 wird durch die Widerstände R1 und R2 geteilt. Eine geteilte Spannung wird dem Minus-Anschluss des Fehlerverstärkers 9 als die Rückkopplungsspannung VFB zugeführt. Der Fehlerverstärker 9 führt einen Vergleich eines Spannungswerts der Referenzleistungsversorgung Vref, welche dem Plus-Anschluss zugeführt wird, und der Rückkopplungsspannung VFB, welche dem Minus-Anschluss zugeführt wird, durch und gibt an dem Ausgangsanschluss eine Ausgangsspannung V9out aus, um eine Differenz zwischen der Rückkopplungsspannung VFB und der Referenzleistungsversorgung Vref zu reduzieren. Wenn die Rückkopplungsspannung VFB kleiner ist als die Referenzspannungsversorgung Vref (das heißt, die Ladespannung V2 ist kleiner als eine verlangte Spannung V2ref) nimmt die Ausgabe V9out zu. Wenn andererseits die Rückkopplungsspannung VFB größer ist als die Referenzleistungsversorgung Vref (wenn die Ladespannung V2 größer ist als die gewünschte Spannung V2ref), nimmt V9out ab.
Ein elektrischer Strom IF, welcher zu einer Diode des Fotokopplers OI fließt, kann durch Formel (1) in Abhängigkeit von einer Spannungsdifferenz zwischen der Ladespannung V2 des Kondensators C21 und der Ausgabe V9out und dem Widerstand R3 dargestellt werden. IF = (V2 – V9out)/R3 (1)
Wenn die Ladespannung V2 größer ist als die verlangte Spannung V2ref, da die Ausgabe V9out des Fehlerverstärkers 9 zunimmt, nimmt der elektrische Strom ab. Wenn andererseits die Ladespannung V2 kleiner ist als die verlangte Spannung V2ref, da die Ausgabe V9out des Fehlerverstärkers 9 abnimmt, nimmt der elektrische Strom zu.
Ein elektrischer Strom IT, welcher zu einem Transistor des Fotokopplers fließt, ist durch die Größe des elektrischen Stroms IF bestimmt. Wenn der elektrische Strom IF groß ist, das heißt die Differenz zwischen der Ladespannung V2 und der Ausgabe V9out groß ist, nimmt der elektrische Strom IT, welcher zu dem Transistor des Fotokopplers OI fließt, zu. Wenn der elektrische Strom IT zunimmt, steuert das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 die ON-Zeit Ton so, dass sie kurz ist, und die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 nimmt ab. Wenn andererseits die Differenz zwischen der Ladespannung V2 und der Ausgabe V9out klein ist und der elektrische Strom IF klein ist, nimmt der elektrische Strom IT, welcher zu dem Transistor des Fotokopplers OI fließt, ab. Das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 steuert die ON-Zeit Ton, dass sie lang ist, und die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 nimmt ab.
Gemäß der obigen Erläuterung weist das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 eine Funktion auf, die Spannung V2 des Kondensators C21 auf die verlangte Spannung V2ref einzustellen, die Ladespannung V2 des Kondensators C21 mit dem Fehlerverstärker 9 und dem Fotokoppler OI zu überwachen, und ein ON-Signal und ein OFF-Signal des Schaltelements 7 an den Gate-Anschluss des Schaltelements 7 auf der Grundlage eines Ergebnisses der Überwachung auszugeben.
(Betrieb 2 des IC zur Leistungsversorgungssteuerung: Überstrom-Schutzbetrieb)
Der Überstrom-Schutzbetrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 wird erläutert. In 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Überstrom-Schutzbetriebs des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 gezeigt. Eine durchgezogene Linie gibt einen Betrieb an, der durchgeführt wird, wenn der Überstrom-Schutzbetrieb durch das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 aktiv ist. Eine gestrichelte Linie gibt einen Betrieb an, der durchgeführt wird, wenn der Überstrom-Schutzbetrieb durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 inaktiv ist.
Wenn das ON-Signal von dem Signalausgangsanschluss 84 des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 an den Gate-Anschluss des Schaltelements 7 ausgegeben wird, wird das Schaltelement 7 angeschaltet. Wenn das Schaltelement 7 angeschaltet ist, wird die elektrische Leistung der Hauptleistungsversorgung 5 der Primärwicklung 11 zugeführt. Ein elektrischer Strom ID fließt zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7. Der Strom ID wird durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 überwacht. Wenn der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 IDOC ist und falls der elektrische Strom ID den elektrischen Strom IDOC erreicht oder diesen Wert übersteigt, wird das von dem Signalausgangsanschluss 84 ausgegebene ON-Signal durch den Überstrom-Schutzbetrieb unterbrochen. Das Schaltelement 7 wird zwangsweise ausgeschaltet (siehe eine Wellenform eines in der Figur gezeigten Teils A).
Gemäß der obigen Erläuterung überwacht das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 den elektrischen Strom ID, welcher zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließt, und führt den Vergleich mit dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC durch. Das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 weist eine Funktion auf, das Schaltelement 7 zwangsabzuschalten, wenn der elektrische Strom ID gleich oder größer ist als der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC.
Der Betrieb, welcher von der Zeit, zu der elektrische Leistung der an die Schaltnetzteil-Schaltung 1 angeschlossenen Hauptleistungsversorgung 5 zugeführt wird, bis zu der Zeit, zu der die Ladespannung V2 des Kondensators C21 die verlangte Spannung V2ref erreicht, wird unter Bezugnahme auf 5 erläutert. 5 ist ein Diagramm, welches eine Änderung des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 beim Übergang von der Anschaltzeit zum stationären Zustand zeigt. 5 zeigt Vorgänge des elektrischen Stroms ID, welcher durch die Primärwicklung 1 und das Schaltelement 7 fließt, und der Ladespannung V2 des Kondensators C21. Die Zeit t00 ist die Zeit, zu der der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. Eine Zeitdauer t00 bis t01 ist eine Dauer, während der die Spannung V2 des Kondensators C21 nicht bis zu der verlangten Spannung V2ref aufgeladen ist (nachfolgend als ”Startzeit oder während Start” bezeichnet). Eine Dauer nach der Zeit t01 ist eine Dauer, während der die Spannung V2 des Kondensators C21 die verlangte Spannung V2ref beibehält (nachfolgend als ”stationäre Zeit oder stationärer Zustand” bezeichnet).
Die Zeit t00 wird erläutert. Wie vorangehend erläutert ist T00 die Zeit, zu der elektrische Leistung der Hauptleistungsversorgung 5 zugeführt wird, und die Zeit, zu der die Schaltnetzteil-Schaltung 1 den Betrieb beginnt. Zu dieser Zeit ist der Kondensator C24 nicht aufgeladen und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 kann nicht arbeiten. Deshalb wird zu der Betriebsstartzeit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 elektrische Leistung von der Hauptleistungsversorgung 5 über den Widerstand R4 zugeführt, und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 beginnt den Betrieb. Wenn das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 den Betrieb beginnt, beginnt das Schaltelement 7 einen ON/OFF-Betrieb auf der Grundlage der obigen Formel (1). Wenn das Schaltelement 7 ON ist, fließt der elektrische Strom ID zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7, und elektrische Leistung wird in der Primärwicklung 11 akkumuliert. Zu diesem Zeitpunkt wird in den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und der Hilfswicklung B1 keine elektrische Leistung akkumuliert. Wenn das Schaltelement 7 ausgeschaltet wird, wird in der Primärwicklung 11 akkumulierte Energie an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 gesendet, und ein elektrischer Strom fließt über die Dioden D21, D22, D23 und D24 zu den Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 und lädt diese.
Die Zeit t00 bis t01 wird erläutert. Während dieser Zeitdauer ist der Kondensator C21 nicht auf eine Spannung aufgeladen. Deshalb fließt, wie aus der obigen Formel (1) ersichtlich ist, IF kaum. In diesem Fall ist eine ON-Zeit des Schaltelements 7 eine erlaubbare maximale ON-Zeit des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8. Wenn die ON-Zeit zunimmt, nimmt der zu dem Schaltelement 7 fliesende elektrische Strom ID zu und erreicht den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8. Wenn der elektrische Strom ID den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC erreicht, wie dies in einem in der Figur gezeigten Teil B gezeigt ist, schaltet das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 den Schaltbetrieb des Schaltelements 7 gemäß des Überstrom-Schutzbetriebs ab. Das Schaltelement 7 behält den OFF-Zustand bei, bis die Zeit zum Anschalten des Schaltbetriebs als nächstes auftritt. Diese Vorgänge werden wiederholt, bis die Ladespannung V2 des Kondensators C21 die verlangte Spannung V2ref erreicht.
Der Betrieb nach der Zeit t01 wird erläutert. Wenn die Spannung V2 des Kondensators C21 auf die verlangte Spannung V2ref aufgeladen ist, wird die ON-Zeit des Schaltelements 7 auf eine geeignete Zeit eingestellt, und ein übermäßig großer elektrischer Strom fließt nicht. Auf ähnliche Weise sind die anderen Kondensatoren (C22 bis C24) auf ausreichende Spannungen aufgeladen. Wenn die Spannung des Kondensator C24 ausreichend geladen ist, arbeitet das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 unter Verwendung der Ladespannung V5 des Kondensators C24 als eine Leistungsversorgung.
Der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 im stationären Zustand wird erläutert. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zur stationären Zeit. 6 zeigt eine Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11, eine Spannung an Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, den elektrischen Strom ID, welcher zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließt, und einen elektrischen Strom I21, welcher zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 des Transformators im stationären Zustand fließt. Man beachte, dass die Vorgänge an den Dioden D22, D23 und D24, welche jeweils an die Sekundärwicklungen 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, gleich den in 6 gezeigten Vorgängen der Sekundärwicklung 21, der Diode D21 und dergleichen sind. Deshalb wird eine Erläuterung dieser Vorgänge weggelassen.
(Ausgeführter Betrieb, wenn das Schaltelement 7 angeschaltet wird)
Wenn das Schaltelement 7 an ist, ist die Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 gleiche der der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5. Der elektrische Strom ID fließt zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7, Energie wird in der Primärwicklung 11 akkumuliert, und der Kern des Transformators wird magnetisiert. An diesem Punkt wird eine Spannung eines Windungsverhältnisses N21/N11 × V11 in einer Minus-Richtung an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 21 erzeugt. Jedoch fließt aufgrund der Diode D21 kein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode 21.
(Ausgeführter Betrieb, wenn das Schaltelement 7 ausgeschaltet wird)
Wenn das Schaltelement 7 aus ist, wird den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und der Hilfswicklung B1 elektrische Leistung zugeführt. Deshalb wird an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Spannung in Plus-Richtung erzeugt. Andererseits wird eine Spannung eines Windungsverhältnisses N11/N21 × V21 in der Minus-Richtung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt fließt, da das Schaltelement 7 aus ist, kein elektrischer Strom zu dem Schaltelement 7. Andererseits fließt der elektrische Strom I21 zu der Diode D21.
Das Verhältnis zwischen der Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 und dem Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird unter Bezugnahme auf 7 erläutert. 7 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Änderung des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in Bezug auf eine Änderung der Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung. Man beachte, dass Zustände der Schaltnetzteil-Schaltung 1 nachfolgend beschrieben werden.
(Betriebszustände der Schaltnetzteil-Schaltung 1)

– Eine Schaltfrequenz ist bei fsw festgelegt.
– Eine an die Sekundärwicklungen angeschlossene Schaltungslast ist festgelegt, das heißt eine durch die Schaltnetzteil-Schaltung 1 ausgegebene Leistungslast ist festgelegt.
– Nur eine Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 ändert sich.

7a zeigt Betriebswellenformen der Spannung an den Anschlüssen V11 der Hauptwicklung 11 und des elektrischen Stroms ID, welcher zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließt. 7b zeigt Betriebswellenformen der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 und des elektrischen Stroms I21, welcher zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt. Eine durchgezogene Linie gibt eine Betriebswellenform einer Leistungsversorgungsspannung Vin der Hauptleistungsversorgung 5 an. Eine gestrichelte Linie gibt eine Betriebswellenform einer Leistungsversorgungsspannung (1 + α) × Vin (α ist eine positive Real-Zahl) der Hauptleistungsversorgung 5 an.
7a wird erläutert. Wie vorangehend erläutert, wird, wenn das Schaltelement 7 angeschaltet wird, die elektrische Leistung der Hauptleistungsversorgung 5 der Primärwicklung 11 zugeführt. Der elektrische Strom ID fließt zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7. Wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 Vin ist, ist die ON-Zeit des Schaltelements 7 Ton. Wenn andererseits die Leistungsversorgungsspannung (1 + α) × Vin ist, wird die ON-Zeit des Schaltelements 7 auf Ton – Δton reduziert. Wenn das Schaltelement 7 ausgeschaltet ist, fließt elektrischer Strom zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7. Wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 Vin ist, ist die OFF-Zeit des Schaltelements 7 Toff. Wenn andererseits die Leistungsversorgungsspannung (1 + α) × Vin ist, wird die AUS-Zeit des Schaltelements 7 auf Toff + ΔTon erhöht.
Erläuterung eines Prinzips der Fig. 7a unter Verwendung von Formeln
Das Prinzip der 7a wird unter Verwendung von Formeln erläutert. Der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird durch einen Spannungswert, welcher an die Primärwicklung angelegt ist, und eine Gesamtleistungslast der Schaltungen bestimmt, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind. Wenn die Gesamtleistungslast der Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und der Hilfswicklung B1 zur stationären Zeit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 durch Pall ausgedrückt wird und der Wirkungsgrad der gesamten Schaltnetzteil-Schaltung 1 durch η ausgedrückt wird, kann die elektrische Leistung Pin, welche für die Primärwicklung 11 zur stationären Zeit nötig ist, durch Formel (2) ausgedrückt werden. Pin = Pall/η (2)
Wenn ein Peak-Strom des zu der Primärwicklung 1 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID durch IDp ausgedrückt wird, die ON-Zeit des Schaltelements 7 durch Ton ausgedrückt, und die Induktivität der Primärwicklung 11 durch L11 ausgedrückt wird, dann kann IDp durch Formel (3) ausgedrückt werden. IDp = V1/L11 × Ton (3)
Wenn ein Peak-Strom des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID durch IDp ausgedrückt wird, ein mittlerer Strom durch IDave ausgedrückt wird, die ON-Zeit des Schaltelements 7 durch Ton ausgedrückt wird und die OFF-Zeit des Schaltelements 7 durch Toff ausgedrückt wird, kann der Durchschnittsstrom IDave durch Formel (4) ausgedrückt werden. IDave = 1/2 × IDp × Ton/(Ton + Toff) (4)
Die elektrische Leistung Pin kann durch Formel (5) aus der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und dem mittleren Strom IDave ausgedrückt werden. Pin = IDave × V1 (5)
Wenn ein Zyklus des Betriebs des Schaltelements 7 durch Tall ausgedrückt wird, kann der Zyklus Tall durch Formel (6) ausgedrückt werden. Tall = Ton + Toff (6)
Die Schaltfrequenz tsw, bei der die Schaltnetzteil-Schaltung 1 arbeitet, und der Zyklus Tall haben ein Verhältnis gemäß der Formel (7). fsw = 1/Tall (7)
Die Leistung Pin kann durch die Formel (8) aus dem Peak-Strom IDp, der Schaltfrequenz fsw und der Induktivität L11 der Primärwicklung ausgedrückt werden. Pin = 1/2 × L11 × IDp² × fsw (8)
Aus Formel (8) kann der Peak-Strom IDp durch die Formel (9) ausgedrückt werden. IDp = √(2 × Pin/(fsw × L11)) (9)
Aus den in 7 gezeigten Betriebsbedingungen der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und Formel (2) ist, wenn der Wirkungsgrad η festgelegt ist, die elektrische Leistung Pin festgelegt, und zwar unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5. Wie vorangehend erläutert, repräsentiert Formel (9) den Peak-Strom IDp. Die Komponenten fsw und L11 der Formel (9) sind feste Werte. Deshalb ist, wenn die elektrische Leistung Pin festgelegt ist, der Peak-Strom IDp auch festgelegt.
Wie vorangehend erläutert, berechnet Formel (5) die elektrische Leistung Pin aus der Leistungsversorgungsspannung V1 und dem mittleren Strom IDave der Hauptleistungsversorgung 5. Wenn ein mittlerer Strom zu einem Zeitpunkt, zu dem die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 Vin ist, als IDave1 ausgedrückt wird und ein mittlerer Strom zu einer Zeit, zu der die Leistungsversorgungsspannung (1 + α) × Vin ist, als IDave2 ausgedrückt wird, können die mittleren Ströme IDave1 und IDave2 wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. IDave1 = Pin/Vin (10) IDave2 = Pin/((1 + α) × Vin) (11)
Die Formel (10) und die Formel (11) geben an, dass, wenn die Leistungsversorgungsspannung V1 der Leistungsversorgung 5 groß ist, der für die Primärwicklung 11 und das Schaltelement 7 nötige mittlere Strom IDave klein ist.
Wenn ein Ergebnis der Formel (6) in Formel (4) verwendet wird, kann die Formel (4) wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. IDave = 1/2 × IDp × Ton/Tall (12)
Wenn die Formel (12) in eine Formel der ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 umgeformt wird, kann die Formel durch Formel (13) ausgedrückt werden. Ton = 2 × IDave × Tall/IDp = 2 × IDave/fsw/IDp (13)
Wenn IDave1 und IDave2 durch die Formel (10) bzw. Formel (11) berechnet und in Formel (13) eingesetzt werden und die zu berechnenden ON-Zeiten des Schaltelements 7 durch Ton1 bzw. Ton2 ausgedrückt werden, können die ON-Zeiten Ton1 und Ton2 wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. Ton1 = 2 × IDave1/fsw/IDp = 2 × Pin/Vin/fsw/IDp (14) Ton2 = 2 × IDave2/fsw/IDp = 2 × Pin/((1 + α) × Vin)/fsw/IDp = 1/(1 + α) × 2 × Pin/Vin/fsw/IDp = 1/(1 + α) × Ton1
Wenn eine Differenz zwischen der ON-Zeit Ton1 und der ON-Zeit Ton2 als ΔTon ausgedrückt wird, kann die Differenz ΔTon wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. ΔTon = Ton1 – Ton2 = Ton1 – 1/(1 + α) × Ton1 = (α/(1 + α)) × Ton1 (16)
Wenn Ton1 der Formel (16) durch Ton ersetzt wird, kann die Differenz ΔTon wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. ΔTon = (α/(1 + α)) × Ton (17)
Ferner kann, wenn Ton1 der Formel (15) durch Ton ersetzt wird, die ON-Zeit Ton2 wie nachfolgend beschrieben ausgedrückt werden. Ton2 = (1/(1 + α)) × Ton (18)
Die Formel (17) und die Formel (18) geben an, dass die ON-Zeit des Schaltelements 7 abnimmt, wenn die Versorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 zunimmt. Beispielsweise geben die Formel (17) und die Formel (18) an, dass, wenn die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 mit (1 + α) multipliziert wird, die ON-Zeit des Schaltelements 7 mit (1/(1 + α)) multipliziert wird.
(Erläuterung des Prinzips der Fig. 7b unter Verwendung von Formeln)
Wie in dem Fall der 7a wird nun das Prinzip der 7b unter Verwendung von Formeln erläutert. Wie vorangehend erläutert, fließt, wenn das Schaltelement 7 an ist, kein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21. Wenn das Schaltelement 7 aus ist, fließt der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21. Wenn, wie in 7a, wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 Vin ist, die Zeit, wenn das Schaltelement 7 ausgeschaltet ist, Toff ist, fließt der elektrische Strom I21 während einer Dauer Toff. Wenn andererseits die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 (1 + α) × Vin ist, ist die Zeit, zu der das Schaltelement 7 ausgeschaltet ist, Toff + ΔTon. Die Zeit, während der der elektrische Strom I21 fließt, ist nur von einer Dauer Toff, und der elektrische Strom I21 ist 0 während der Dauer ΔTon.
Der zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fliesende elektrische Strom I21 ist durch eine Schaltungslast bestimmt, welche an die Sekundärwicklung 21 angeschlossen ist, das heißt durch die elektrische Leistung der Steuerschaltung 2. Die Leistungsversorgungsspannung der Steuerschaltung 2 ist V2, und, wenn der zu der Steuerschaltung 2 fließende Strom durch I2 ausgedrückt ist, kann eine Leistungslast P2 in der Steuerschaltung 2 durch die Formel (19) ausgedrückt werden. P2 = V2 × I2 (19)
Wenn ein Peak-Strom des durch die Sekundärwicklung 21 und die Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21 als I21p ausgedrückt wird, kann die elektrische Leistung P21 der Sekundärwicklung 21 durch die Formel (20) ausgedrückt werden. P21 = 1/2 × L21 × I21p² × fsw (20)
Da die elektrische Leistung P21 und die elektrische Leistung P2 gleich sind, gibt es die nachfolgend beschriebene Beziehung. P21 = P2 (21)
Aus den in 7 gezeigten Betriebsbedingungen sind P2 und P21 festgelegt. Deshalb ist der Peak-Strom I21p aus Formel (20) festgelegt. Deshalb gibt es eine nachfolgend beschriebene Beziehung zwischen dem elektrischen Strom I2 und dem Peak-Strom I2p1. I2 = 1/2 × I21p × Toff/Tall (22)
Die Formel (22) wird umgeformt, wie dies durch Formel (23) angegeben ist. Toff = 2 × I2 × Tall/I21p (23)
Toff der Formel (23) gibt die Zeit an, während der der elektrische Strom I21 fließt. Die Formel (23) gibt an, dass, da der elektrische Strom I2, der Schaltzyklus Tall und der Peak-Strom I21p festgelegt sind, auch Toff festgelegt ist.
Wie oben erläutert nimmt die OFF-Zeit des Schaltelements zu, wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 zunimmt. Aus Formel (21) ist verständlich, dass, selbst wenn die OFF-Zeit des Schaltelements 7 zunimmt, sich eine Periode nicht ändert, während der der zu der Sekundärwicklung 21 fließende elektrische Strom I21 fließt.
Aus der obigen Erläuterung folgt, dass die Schaltnetzteil-Schaltung 1 einen unten beschriebenen Betrieb durchführt.

(1) Zur Startzeit betreibt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 über den Widerstand R4, und sie betreibt das Schaltelement 7. Zur Startzeit wiederholt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 jedoch, da die Spannung V2 des Kondensators C21 die verlangte Spannung nicht erreicht, den Überstrom-Schutzbetrieb aus dem Überstrom-Zustand, bis die Ladespannung V2 des Kondensators C21 die verlangte Spannung erreicht.
(2) Zur stationären Zeit fließt, wenn das Schaltelement 7 an ist, ein elektrischer Strom zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7. Die Schaltung an Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 ist gleich der Leistungsversorgungsspannung Vin. Die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, welches ein Wert ist, der durch Integrieren der Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 mit dem Wicklungsverhältnis N21/N11 ist, wird in der Minus-Richtung erzeugt.
(3) Zur stationären Zeit fließt, wenn das Schaltelement 7 aus ist, ein elektrischer Strom zu der Primärwicklung und dem Schaltelement 7. Bei der Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 wird ein Wert in der Minus-Richtung erzeugt, der durch Integrieren der Spannung an Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 mit dem Wicklungsverhältnis N11/N21 erhalten wird. Andererseits wird eine Spannung in der Plus-Richtung in der Wicklung 21 erzeugt, und ein elektrischer Strom fließt zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21.
(4) Zur stationären Zeit ist, wenn die elektrische Leistung Pin, welche für die Primärwicklung 11, die Induktivität L11 der Primärwicklung 11 und die Schaltfrequenz fsw des Schaltelements 7 gleich sind, der Strom-Peak-Wert IDp des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID fixiert.
(5) Zur stationären Zeit nimmt, wenn die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 zunimmt, die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 mit einem Inversen der Zunahme der Leistungsversorgungsspannung V1 ab. Umgekehrt, wenn die Leistungsversorgungsspannung abnimmt, nimmt die ON-Zeit Ton mit einem Inversen der Abnahme der Leistungsversorgungsspannung V1 zu.
(6) Zur stationären Zeit ist, wenn die elektrische Leistung P21, welche für die Sekundärwicklung 21, die Induktivität L21 der Sekundärwicklung 21 und die Schaltfrequenz fsw gleich sind, der Strom-Peak-Wert I21p des zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21 festgelegt.
(7) Zur stationären Zeit weicht, selbst wenn die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 gemäß einer Zunahme der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 um ΔTon abnimmt, die Zeit, während der der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, nicht von Toff ab, und kein elektrischer Strom fließt während ΔTon.

(Probleme, welche das Setzen der Überstrom-Schutzgrenze betreffen)
Das Setzen des Überstrom-Schutz-Grenzstroms, mit welchem der Überstrom-Schutzbetrieb des IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 arbeitet, wird erläutert. Wie in 4 gezeigt, lädt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 zur Startzeit, während der Überstrom-Schutzbetrieb und die Freigabe wiederholt werden, Spannungen in die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22, 23 bzw. die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind. Wenn die Spannung des Kondensators C21, welcher durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 überwacht wird, ausreichend aufgeladen ist, ändert sich der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand.
In 8 sind Diagramme zum Erläutern des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zum Setzen der Überstrom-Schutzgrenze gezeigt. 8a zeigt Betriebswellenformen des elektrischen Stroms ID und der Spannung V zu der Zeit, zu der der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC gleich IDOC1 gesetzt wird. 8B zeigt Betriebswellenformen des elektrischen Stroms ID und der Spannung V2 zu der Zeit, wenn die Einstellung des Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC gleich IDOC2 ist.
8a wird erläutert. Die Zeit t00 gibt die Zeit an, wenn der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. Die Zeit t01 gibt die Zeit an, zu der die Ladespannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht hat und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand übergeht. Die Zeit von t00 bis t01 ist eine Periode, in welcher die Ladespannung V2 aufgeladen wird, während der Überstrom-Schutzbetrieb und die Freigabe des IC für die Leistungsversorgungsteuerung 8 wiederholt werden, das heißt es ist eine Periode, welche den Betrieb zu der Startzeit angibt. In 8a wird ausreichende Leistungsenergie in der Primärwicklung 11 zu der Startzeit gemäß dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC1 akkumuliert. Deshalb kann zu der Zeit t01 die Ladespannung V2 bis zu der verlangten Spannung V2ref aufgeladen sein.
8b wird erläutert. Wie in 8a gibt die Zeit t00 die Zeit an, zu der der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. In 8b, mit dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC2, setzt sich ein Zustand fort, in welchem elektrische Leistungsenergie, welche zu der Startzeit in der Primärwicklung 11 akkumuliert ist, unzureichend ist, und die Spannung V2 kann nicht bis auf die verlangte Spannung V2ref aufgeladen werden.
Aus 8a und 8b ist ersichtlich, dass der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, mit welchem die verlangte Spannung V2ref über die Diode D21 in den an die Sekundärwicklung 21 angeschlossenen Kondensator C21 geladen werden kann, eingestellt werden muss.
Wenn andererseits der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC erhöht wird, obwohl eine Unregelmäßigkeit in der an die Sekundärwicklung 21 angeschlossenen Schaltung zur stationären Zeit auftritt, und ein übermäßig großer elektrischer Strom weiterhin zu der Seite der Sekundärwicklung 21 fließt, so dass der Betrieb des Schaltelements 7 beendet werden muss, ist es wahrscheinlich, dass der elektrische Strom ID, welcher zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließt, den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC nicht erreicht, und das Schaltelement 7 setzt den Betrieb fort.
In diesem Fall fließt weiterhin ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der an die Sekundärwicklung 21 angeschlossenen Diode D21. Deshalb muss zur Verhinderung der thermischen Zerstörung der Diode die Wärmekapazität der Diode erhöht werden. Auch in Bezug auf das Schaltelement 7 muss der Betrieb mit dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert in Betracht gezogen werden. Für eine Reduzierung der Wärmeerzeugung bei dem Überstrom-Schutz-Strom, muss, wie bei der Diode, die Wärmekapazität erhöht werden. Ferner muss auch in Bezug auf den Transformator 6, da ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Primärwicklung 11 fließt, zur Verhinderung magnetischer Sättigung der Kern in seiner Größe erhöht werden oder die Anzahl der Windungen muss erhöht werden. Im Ergebnis werden die Komponenten der Leistungsversorgungschaltung 1 größer, was zu einer Vergrößerung einer Substratgröße und einer Vergrößerung der Kosten des gesamten Geräts führt.
Deshalb umfasst die Steuerschaltung 2 in der ersten Ausführungsform Mittel zum Steuern des Beginns/Endes des Betriebs der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 und steuert den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 gemäß den nachfolgend beschriebenen Schritten.
(Erster Schritt)
Ein erster Schritt arbeitet während einer Periode von der Leistungsversorgung an die Hauptleistungsversorgung 5 bis die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht, das heißt dem Betrieb während der Startperiode. Während dieser Periode wird der Steuerschaltung 2 und dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 elektrische Leistung zugeführt. Zu dieser Zeit beginnen die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb nicht. Das heißt, es gibt in der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 keinen Leistungsverbrauch.
(Zweiter Schritt)
Ein zweiter Schritt arbeitet während einer Periode, in welcher die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht, und die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten, das heißt er arbeitet während der stationären Periode. In dieser Periode beginnen die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb nicht bevor eine voreingestellte Verzögerungszeit Δt1 verstreicht.
(Dritter Schritt)
Ein dritter Schritt arbeitet während einer Periode, in der die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb beginnen und alle Schaltungen den Betrieb ausführen. In dieser Periode, nach Verstreichen der Verzögerungszeit Δt1, werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben.
(Wirkungen durch den ersten, den zweiten und den dritten Schritt)
9 ist ein Diagramm zum Erläutern von Wirkungen der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der ersten Ausführungsform. In 9 sind Betriebswellenformen des elektrischen Stroms ID, der Spannung V2, des Ausgangssignals sout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und des Ausgangssignals fout der Steuerschaltung 2 an die Peripheriegeräteschaltung 4 gezeigt.
Die Zeit t00 ist die Zeit, zu der der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. Die Zeit t00 bis t01 ist der erste Schritt und es ist die Startzeit der Schaltnetzteil-Schaltung 1, das heißt eine Periode, in der die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärentwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, geladen werden. In dieser Periode werden die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 getrieben. Die Zeit t01 ist die Zeit, zu der die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht hat. Die Zeit t01 bis t02 ist der zweite Schritt, und es ist eine Periode, in welcher die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 in dem stationären Zustand arbeiten. Die Zeit t02 ist der dritte Schritt, und es ist die Zeit, zu der Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben werden. Nach der Zeit t03 arbeiten alle Schaltungen in dem stationären Zustand. Detaillierte Vorgänge des ersten, zweiten und dritten Schritts werden nachfolgend erläutert.
(Erster Schritt: Zeit t00 bis t01)
Wie vorangehend beschrieben, wird bei dem ersten Schritt das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 durchgeführt. Zur Zeit t00 wird der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Energie zugeführt, und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 beginnt den Betrieb. Zur Startzeit werden der Überstrom-Schutzbetrieb und der Freigabebetrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 wiederholt. Deshalb fließt der elektrische Strom ID bis zu dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, und die Spannung V2 wird aufgeladen. Zur Zeit t01 erreicht die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref. Wie vorangehend erläutert, wird in dem ersten Schritt die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 durchgeführt. Darüber hinaus wird auch der Betrieb zum Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die jeweiligen verlangten Spannungen durchgeführt. Wenn der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC als IDOC dargestellt wird, die verlangte Spannung des Kondensators C22 als V3ref dargestellt wird, die verlangte Spannung des Kondensators C23 als V4ref dargestellt wird, die verlangte Spannung des Kondensators C24 als V5ref dargestellt wird, eine Zeitdauer zwischen der Zeit t00 und der Zeit t01 als Δts1 dargestellt wird und der durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 verbrauchte elektrische Strom als I5 dargestellt wird, kann der erste Schritt durch die folgende Formel dargestellt werden. 1/2 × L11 × IDOC² × fsw × Δts1 = (1/2 × C21 × V2ref² + 1/2 × C22 × V3ref² + 1/2 × C23 × V4ref² + 1/2 × C24 × V5ref² + V2ref × I2 × Δs1 + V5ref × I5 × Δts1)/η (24)
(Zweiter Schritt: Zeit t01 bis t02)
Wie vorangehend erläutert, wird in dem zweiten Schritt der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 nicht begonnen, bevor die voreingestellte Verzögerungszeit Δt1 verstreicht. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist in dem stationären Zustand und die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten. In dieser Periode wird das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 auf die verlangten Spannungen abgeschlossen. Ein übermäßig großer elektrischer Strom fließt nicht als der elektrische Strom ID. Der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 wird nicht begonnen, bevor die Verzögerungszeit Δt1 (Δt1 = t02 – t01), welche voreingestellt ist, verstreicht. Man beachte, dass, wenn ein Strom-Peak-Wert eines in dieser Periode zu der Hauptwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stromes als ID2p dargestellt wird, der Leistungsverbrauch der Primärwicklung 11 durch die nachfolgend beschriebene Formel dargestellt werden kann. 1/2 × L11 × ID2p2 × fsw = (V2 × I2 + V5 × I5)/η (25)
(Dritter Schritt: Zeit t02 bis t03)
Wie vorangehend erläutert wird bei dem dritten Schritt der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignalen sout und fout der Steuerschaltung 2 begonnen. Zu der Zeit t02, wenn die Verzögerungszeit Δt1 verstrichen ist, werden von der Steuerschaltung 2 die Ausgangssignale sout und fout an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben. In einer Periode von t02 bis t03 nimmt der elektrische Strom ID zu. Dies deshalb, weil die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb beginnen und eine Leistungslast an den Sekundärwicklungen 22 und 23 zunimmt. Zu der Zeit t03 ist die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in dem stationären Zustand, in welchem all die an die Schaltnetzteil-Schaltung 1 angeschlossenen Schaltungen arbeiten. Ein Strom-Peak-Wert eines nach der Zeit t03 an die Primärwicklung 11 und das Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms wird durch ID3p ausgedrückt, ein durch die Hauptschaltung 3 verbrauchter elektrischer Strom wird als I3 ausgedrückt und eine durch die Peripheriegeräteschaltung 4 verbrauchter elektrischer Strom wird als I4 ausgedrückt, so dass der Leistungsverbrauch der Primärwicklung 11 durch die nachfolgend beschriebene Formel ausgedrückt werden kann. 1/2 × L11 × ID3p2 × fsw = (V2 × I2 + V3 × I3 + V4 × V4 + V5 × I5)/η (26)
Wie vorangehend erläutert, umfasst bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür die Schaltnetzteil-Schaltung 1 der ersten Ausführungsform in der Steuerschaltung 2 die Mittel zum Steuern des Betriebs der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen. Zur Startzeit erstellt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Ablaufsteuerung zum Durchführen des Ladens der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, und zur Leistungsversorgung der Steuerschaltung 2 und des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand, zum Steuern der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen. Folglich ist es möglich, eine Leistungslast zur Startzeit in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu reduzieren und die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die verlangten Spannungen aufzuladen, das heißt den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand zu ändern, ohne den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC zu erhöhen, das heißt, ohne den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert umzuschalten.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der ersten Ausführungsform ermöglicht, den Betrieb des Schaltelements 7 schnell zu beenden, selbst wenn beispielsweise in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Unregelmäßigkeit auftritt, wenn eine Unregelmäßigkeit in dem stationären Zustand in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen auftritt, da der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC nicht erhöht wird. Deshalb ist es möglich, die Wärmekapazitäten der Dioden D21, D22, D23 und D24, welche an die Sekundärwicklungen und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und des Schaltelements 7 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die magnetische Sättigung des Transformators 6 zu vermeiden. Im Ergebnis ist es möglich, die Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in ihrer Größe zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduzierung der Größe und eine Reduzierung der Kosten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu erreichen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür in der ersten Ausführungsform ist es möglich, mit dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements 7 und den Überstrom-Schutzbetrieb durchzuführen und mit der Steuerschaltung 2 den Betrieb der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen zu beginnen/beenden, um Zunahme- und Abnahme-Steuerung des Leistungsverbrauchs in den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 durchzuführen. Deshalb ist es nicht notwendig, das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, welches eine hohe Funktion hat und komplizierte Vorgänge ausführt, zu verwenden. Es ist möglich, das preiswerte IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 zu verwenden.
Anders als in der oben erläuterten Patentliteratur 1 ist es nicht nötig, die Spannung des an die Hilfswicklung angeschlossenen Kondensators zu überwachen. In dem Fall einer Konfiguration, welche eine Gleichspannungs-Gleichstrom-Leistungsversorgung, wie etwa eine DC24V Leistungsversorgung oder eine DC15V Leistungsversorgung, umfasst, kann die Hilfswicklung von dem Transformator entfernt werden. Deshalb ist es möglich, eine Verringerung der Größe des Transformators zu erreichen.
Man beachte, dass in der ersten Ausführungsform, wie in 9 beispielhaft gezeigt, die Ausgangssignale sout und fout gleichzeitig ausgegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, sout zuerst auszugeben und fout danach auszugeben, um eine weitere Lastverteilung zu erreichen. Es ist auch möglich, den Betriebsbeginn nicht nur der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4, welche an die anderen Wicklungen 21, 22 und 23 angeschlossen sind, zu steuern, sondern auch der an der Steuerschaltung 2 angebrachten weiteren Schaltung. Beispielsweise ist es auch möglich, ein Ablaufsteuerungssystem zu konfigurieren, welches nur die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 zur Startzeit betreibt, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand den Betrieb der auf der Steuerschaltung 2 angebrachten weiteren Schaltung. In dem Ablaufsteuerungssystem kann Hardware mit einem Komparator und einer Zeitgeberschaltung in der Steuerschaltung 2 konfiguriert sein, oder Software, eine Logikschaltung oder dergleichen kann in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 konfiguriert sein.
Zweite Ausführungsform
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer zweiten Ausführungsform betrifft, welches mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und einer weiteren Schaltung versehen ist. Wie in der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die Schaltnetzteil-Schaltung 1 und die weitere Schaltung an einem Invertergerät angebracht sind. Jedoch unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 hinzugefügt ist, welche eine Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 überwacht. Die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 hat eine Funktion zum Erfassen einer Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und zum Ausgeben eines Ausgangssignals V50, welches ein Erfassungsergebnis ist, an die Steuerschaltung 2. Es wird angemerkt, dass Komponenten, welche den in 1 gezeigten Komponenten gleich oder gleichwirkend sind, durch die gleichen Bezugsziffern und Zeichen bezeichnet sind und eine Erläuterung von redundanten Inhalten auf geeignete Weise weggelassen wird.
11 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel einer Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 zeigt. Die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 führt eine Diagnose und Bestimmung der Leistungsversorgungsspannung 1 der Hauptleistungsversorgung 5 auf der Grundlage des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 aus und gibt die Ausgangssignale sout und fout an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen aus, oder sie gibt ein Alarmsignal aus, ohne die Ausgangssignale sout und fout auszugeben. Das heißt, die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 hat eine Funktion, die Beginn-/Ende-Steuerung der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 auf der Grundlage eines Bestimmungs- und Diagnoseergebnisses der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 zu steuern.
11 ist ein Beispiel, in welchem die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 durch ein Diskret-Zeit-System der Abtastzeit sT in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 gebildet ist. Die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 umfasst Komparatoren 810 und 820, eine AND-Schaltung 830, eine Verzögerungsschaltung 840 und einen NPN-Transistor 860. Man beachte, dass in 11 die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 gebildet ist. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 separat von der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 (das heißt außerhalb der arithmetischen Prozessierungseinheit 210) gebildet sein kann.
Das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 wird einem Minus-Anschluss des Komparators 810 und einem Plus-Anschluss des Komparators 820 zugeführt. Ein Spannungsobergrenzenschwellenwert V50max wird einem Plus-Anschluss des Komparators 810 zugeführt. Ein Spannungsuntergrenzenschwellenwert V50min wird einem Minus-Anschluss des Komparators 820 zugeführt. Ausgangssignale des Komparators 810 und des Komparators 820 werden der AND-Schaltung 830 zugeführt. Ein Ausgangssignal vout der AND-Schaltung 830 wird der Verzögerungsschaltung 840 zugeführt. Ein Ausgangssignal s80 der Verzögerungsschaltung 840 wird einem Basis-Anschluss des NPN-Transistors 860 zugeführt. Das Ausgangssignal sout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und das Ausgangssignal fout der Steuerschaltung 2 an die Peripheriegeräteschaltung 4 werden einem Kollektoranschluss des NPN-Transistors 860 zugeführt. Ein Emitteranschluss des NPN-Transistors 860 ist dazu konfiguriert, dass Ausgangssignal sout und das Ausgangssignal fout an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 auszugeben.
Der Betrieb der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 wird erläutert. Zunächst bestätigt die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 mit den Komparatoren 810 und 820 und der AND-Schaltung 830, dass ein Wert des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 V50min ≤ V50 ≤ V50max ist. Wenn, V50min ≤ V50 ≤ V50max, gibt die AND-Schaltung 830 ”H” aus.
Wenn die Ausgabe vout der AND-Schaltung 830 ”H” ist, gibt die die Verzögerungsschaltung 840 ”H” an den Basisanschluss des NPN-Transistors 860 aus, nachdem eine voreingestellte Verzögerungszeit d × sT verstreichen ist, und schaltet den NPN-Transistor 860 ein. Wenn der NPN-Transistor 860 eingeschaltet ist, gibt die Verzögerungsschaltung 840 das Ausgangssignal sout an die Hauptschaltung 3 aus und gibt das Ausgangssignal fout an die Peripheriegeräteschaltung 4 aus. Zu diesem Punkt beginnt die Hauptschaltung 3 den Betrieb, und die Peripheriegeräteschaltung 4 beginnt ebenfalls den Betrieb.
Das bedeutet, dass die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 dazu konfiguriert ist, die Ausgangssignale sout und fout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 auszugeben, nachdem die Verzögerungszeit d × sT verstreichen ist, wenn das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungserfassungseinheit 50 die Bedingung V50min ≤ V50 ≤ V50max erfüllt. Man beachte, dass die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist und beispielsweise konfiguriert sein kann, d auf 1 (d = 1) zu setzen und den NPN-Transistor 860 zu schalten, nachdem eine Abtastzeit sT verstreichen ist, wenn die Bedienung V50min ≤ V50 ≤ V50max erfüllt ist. Eine Konfiguration zur Bestimmung des Ausgangssignals V50 mit nur einem Untergrenzenschwellenwert kann verwendet werden. Vorliegend ist die Konfiguration erläutert, in welcher die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 durch ein Diskret-Zeit-System in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 konfiguriert ist. Jedoch ist eine Konfiguration durch Hardware, wie etwa der Schaltung in der Steuerschaltung 2, ebenfalls möglich.
In der zweiten Ausführungsform, wie auch in der ersten Ausführungsform, umfasst die Steuerschaltung 2 die Mittel zum Steuern des Beginns/Endes des Betriebs der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 und steuert den Betrieb der Netzteil-Schaltung 1 gemäß den nachfolgend erläuterten drei Schritten.
(Erster Schritt)
Ein erster Schritt arbeitet während einer Periode von der Leistungsversorgung an die Hauptleistungsversorgung 5 bis die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht, das heißt während der Startperiode. Während dieser Periode wird der Steuerschaltung 2 und dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 elektrische Leistung zugeführt. Zu dieser Zeit beginnen die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb nicht. Das heißt, es gibt in der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 keinen Leistungsverbrauch.
(Zweiter Schritt)
Ein zweiter Schritt arbeitet während einer Periode, in welcher die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht, und die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten, das heißt der stationären Periode. In dieser Periode führt die in der Steuerschaltung 2 vorgesehene Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 Diagnose und Bestimmung der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 auf der Grundlage des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 durch.
(Dritter Schritt)
In einem dritten Schritt wird eine Verarbeitung entsprechend einem Diagnose- und Bestimmungsergebnis der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 ausgeführt. Wenn das Diagnose- und Bestimmungsergebnis der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 einen Diagnose- und Bestimmungsstandard erfüllt, werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben. Die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 beginnen den Betrieb. Wenn andererseits das Diagnose- und Bestimmungsergebnis der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 den Diagnose- und Bestimmungsstandard nicht erfüllt, werden die Ausgangssignale sout und fout der Steuerschaltung 2 nicht an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben, welche den Diagnose- und Bestimmungsstandard nicht erfüllen. Stattdessen wird ein Alarmsignal ausgegeben, um mitzuteilen, dass eine Unregelmäßigkeit in einer Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 vorliegt.
12 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs und der Wirkungen der Schaltnetzteil-Schaltung der zweiten Ausführungsform. Der Betrieb des elektrischen Stroms ID, der Spannung V2, des Ausgangssignals s80 der Verzögerungsschaltung 840 in der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80, des Ausgangssignals sout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und des Ausgangssignals fout der Steuerschaltung 2 an die Peripheriegeräteschaltung 4 sind gezeigt.
In 12 ist die Zeit t00 die Zeit, zu der der Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. Die Zeit t00 bis t01 ist der erste Schritt, und es ist die Startzeit der Schaltnetzteil-Schaltung 1, das heißt eine Periode, während der die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 bzw. die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, geladen werden. Während dieser Periode werden die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 betrieben. Die Zeit t01 ist die Zeit, zu der die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht hat. Die Zeit t01 bis t02 ist der zweite Schritt, und es ist eine Periode, während der die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 in dem stationären Zustand arbeiten, und eine Periode, während der das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 bestimmt wird. Die Zeit t02 ist der dritte Schritt und es ist die Zeit, zu der Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben werden. Nach der Zeit t03 arbeiten an alle Schaltungen in dem stationären Zustand.
(Erster Schritt: Zeit t00 bis t01)
In dem ersten Schritt wird das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 durchgeführt. Zur Zeit t00 wird der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Energie zugeführt, und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 beginnt den Betrieb. Wie vorangehend erläutert, werden zur Startzeit der Überstrom-Schutzbetrieb und der Freigabebetrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 wiederholt. Deshalb fließt der elektrische Strom ID bis zu dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, und die Spannung V2 wird aufgeladen. Zur Zeit t01 erreicht die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref. Wie vorangehend erläutert, wird in dem ersten Schritt die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 durchgeführt. Darüber hinaus wird auch der Betrieb zum Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die jeweiligen verlangten Spannungen durchgeführt.
(Zweiter Schritt: Zeit t01 bis t02)
Bei dem zweiten Schritt prüft die Steuerschaltung 2 die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und bestimmt die Möglichkeit des Betriebs der weiteren Schaltung. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist in dem stationären Zustand. Die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 arbeiten. Zu dieser Zeit ist das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 auf die verlangten Spannungen abgeschlossen. Die Bestimmungsverarbeitung für das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 wird durch die Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 durchgeführt. Deshalb fließt der übermäßig große elektrische Strom ID nicht. Wenn eine Unregelmäßigkeit in dem Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 (das heißt der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5) nicht auftritt, beginnen zu der Zeit t02 der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4. Wenn jedoch eine Unregelmäßigkeit in der Leistungsversorgungsspannung V1 auftritt, wird ein Alarmsignal ausgegeben, um der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 mitzuteilen, dass die Unregelmäßigkeit in der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 aufgetreten ist.
(Dritter Schritt: Zeit t02 bis t03)
Bei dem dritten Schritt beginnt der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen sout und fout der Steuerschaltung 2. Zu der Zeit t02 werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal s80 der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 ausgegeben. Während einer Periode von t02 bis t03 nimmt der elektrische Strom ID zu. Dies deshalb, weil die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb beginnen und eine Leistungslast an den Sekundärwicklungen 22 und 23 zunimmt. Zu der Zeit t03 ist die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in dem stationären Zustand, in welchem alle an die Schaltnetzteil-Schaltung 1 angeschlossenen Schaltungen arbeiten.
Aus der obigen Erläuterung wird verständlich, dass mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür gemäß der zweiten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erhalten werden können. Diese Wirkungen werden nachfolgend erläutert.
Zunächst umfasst bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür die Schaltnetzteil-Schaltung 1 der zweiten Ausführungsform in der Steuerschaltung 2 die Mittel zum Steuern des Betriebs der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4. Zur Startzeit erstellt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Ablaufsteuerung zum Durchführen des Ladens der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, und zur Leistungsversorgung der Steuerschaltung 2 und des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand, zum Steuern der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen, und zwar auf der Grundlage des Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50, das heißt der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5. Folglich ist es möglich, eine Leistungslast zur Startzeit in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu reduzieren und die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die verlangten Spannungen aufzuladen, das heißt den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand zu ändern, ohne den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC zu erhöhen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der zweiten Ausführungsform ermöglicht, den Betrieb des Schaltelements 7 schnell zu beenden, selbst wenn beispielsweise in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Unregelmäßigkeit auftritt, wenn beispielsweise eine Unregelmäßigkeit in dem stationären Zustand in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen auftritt, da der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC nicht erhöht wird. Deshalb ist es möglich, die Wärmekapazitäten der Dioden D21, D22, D23 und D24, welche an die Sekundärwicklungen und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und des Schaltelements 7 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die magnetische Sättigung des Transformators 6 zu vermeiden. Im Ergebnis ist es möglich, die Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in ihrer Größe zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduzierung der Größe und eine Reduzierung der Kosten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu erreichen.
Bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Steuerung basierend auf der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5, welches die Leistungsquelle der Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist, durchgeführt. Deshalb ist es, nachdem die Steuerschaltung 2 einen stabilen Betrieb beginnt, möglich, wenn die Leistungsversorgungsspannung V1 außerhalb der Spezifikationen des elektronischen Geräts ist, eine Versorgungsunregelmäßigkeit der Hauptleistungsversorgung 5 mit einem Alarmsignal oder dergleichen mitzuteilen, bevor die Hauptschaltung 3, die Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen betrieben werden. Deshalb ist es möglich, einen unregelmäßigen Betrieb der Hauptschaltung 3 basierend auf Leistungsversorgungsunregelmäßigkeit vorab zu verhindern.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der zweiten Ausführungsform, ebenso wie in der ersten Ausführungsform, ferner möglich, mit dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements 7 und die Überstrom-Schutzbearbeitung und -Steuerung, mit der Steuerschaltung 2 Beginn/Ende des Betriebs in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen durchzuführen, um eine Steuerung der Zunahme und der Abnahme des Leistungsverbrauchs in den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 durchzuführen. Deshalb ist es nicht notwendig, das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, welches eine hohe Funktion hat und komplizierte Vorgänge ausführt, zu verwenden. Es ist möglich, das preiswerte IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 zu verwenden.
Es sei angemerkt, dass die Konfiguration der Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit 80 so geändert werden kann, dass der Betrieb nach der Zeit t03 des dritten Schritts, das heißt der Betrieb, welcher ausgeführt wird, nachdem die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand wechselt, wie nachfolgend erläutert ausgeführt wird.
Beispielsweise wird die Konfiguration so geändert, dass, selbst wenn eine Spannungsunregelmäßigkeit der Hauptleistungsversorgung 5 aufgetreten ist, nur Beginn/Ende des Betriebs der Peripheriegeräteschaltung, welche nicht direkt mit einem tatsächlichen Betrieb verbunden ist, ausgeführt wird und die Hauptschaltung 3, welche den tatsächlichen Betrieb ausführt, den Betrieb weiterführt. Wenn V50 unter die Spannungsuntergrenze V50min fällt, weil ein Leistungsausfall oder dergleichen der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 auftritt, wird der Betrieb der Hauptschaltung 3, welche den tatsächlichen Betrieb ausführt, fortgesetzt und nur der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4, welche nicht direkt in Bezug mit dem tatsächlichen Betrieb steht, wird angehalten. Wenn dieser Mechanismus eingesetzt wird, ist es möglich, die Leistungsausfalltoleranz zu verbessern. Zum Beispiel kann bei einer Invertervorrichtung, welche einen Motor treibt, selbst wenn eine Unregelmäßigkeit aufgrund einer Leistungsversorgungsunregelmäßigkeit, wie etwa ein Leistungsausfall, auftritt, eine Betriebszeit des Motors erhöht werden.
Der Spannungsobergrenzenschwellenwert V50max und/oder der Spannungsuntergrenzenschwellenwert V50min kann geändert werden. Wenn beispielsweise der Spannungsuntergrenzenwert V50min geändert wird, ist es selbst dann, wenn eine Unregelmäßigkeit aufgrund eines Leistungsabfalls auftritt, möglich, den Betrieb der Hauptschaltung 3 und den Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4 weiterzuführen.
Man beachte, dass, nachdem die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 betrieben werden und beispielsweise V50 unter den Spannungsuntergrenzenschwellenwert V50min abfällt, nachdem der Spannungsobergrenzenschwellenwert V50max und der Spannungsuntergrenzenschwellenwert V50min geändert wurden, es bevorzugt ist, die Hauptschaltung 3 und/oder die Peripheriegeräteschaltung 4 anzuhalten. Wenn eine derartige Steuerung ausgeführt wird, gibt es, selbst wenn eine Unregelmäßigkeit eines Leistungsabfalls auftritt, eine Wirkung dahingehend, dass es möglich ist, die Betriebszeit aus der Sicht der gesamten Schaltung zu erhöhen.
Dritte Ausführungsform.
In einer dritten Ausführungsform wird eine Konfiguration erläutert, bei welcher die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 auf einer Sekundärseite vorgesehen ist. In der ersten und der zweiten Ausführungsform hat, wie vorangehend erläutert, die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 die Funktion, die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 zu erfassen, welche an die Primärwicklung 11 des Transformators 6 angeschlossen ist, und das Erfassungsergebnis V50 an die Steuerschaltung 2 zu senden. Die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5, welche an die Primärwicklung 11 angeschlossen ist, wird der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 zugeführt. Der auf der Leistungsversorgungsspannung V1 basierende Erfassungswert V50 wird an die Steuerschaltung 2 ausgegeben.
Um die an die Primärwicklung 11 angeschlossene Leistungsversorgungsspannung V1 zu erfassen und den Erfassungswert V50 an die durch eine andere isolierte Leistungsversorgung betriebene Steuerschaltung 2 auszugeben, ist es im allgemeinen nötig, einen bestimmten Isoliermechanismus, wie etwa einen Fotokoppler oder einen Isolierverstärker, zu verwenden. Dies deshalb, weil, wenn ein Signalmuster, welches auf der mit der Primärwicklung 11 verbundenen Leistungsversorgung basiert, und ein Signalmuster, welches auf der Leistungsversorgung basiert, welche die Steuerschaltung 2 betreibt, miteinander verbunden werden, die Isolation durch den Transformator 6 verschwindet.
Es ist natürlich ebenfalls möglich, die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 mit dem speziellen Isoliermechanismus auszubilden. Wenn jedoch der spezieller Isoliermechanismus verwendet wird, ist es notwendig, einen Isolationsabstand zwischen den Signalmustern, welche auf den verschiedenen Leistungsversorgungen basieren, sicherzustellen, und eine Substratgröße nimmt zu. Deshalb nimmt auch die Größe des Invertergeräts zu.
Wenn bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 das Schaltelement 7 beispielsweise den in 6 gezeigten Schaltbetrieb ausführt, wird die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 in der Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 des Transformators 6 erzeugt. Dabei wird in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Spannung gemäß einem Wicklungsverhältnis N21/N11 × V1 in der Minus-Richtung erzeugt. Deshalb ist in der dritten Ausführungsform die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 so konfiguriert, dass sie die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 erfasst, und zwar auf der Basis der Spannung an den Anschlüssen V21, welche in der Sekundärwicklung 21 erzeugt wird, wenn das Schaltelement 7 angeschaltet ist.
13 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Leistungsversorgungspannungserfassungseinheit 50 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 umfasst eine Spannungsextraktionseinheit 51 und eine Inversionsverstärkungseinheit 52. Die Spannungsextraktionseinheit 51 überwacht die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 des Transformators 6 und erfasst die Spannung an den Anschlüssen V21 nur zu der Zeit, zu der das Schaltelement 7 angeschaltet ist und gibt die Spannung an den Anschlüssen V21 an die Inversionsverstärkungseinheit 52 aus. Die Spannung an den Anschlüssen V21 ist eine Spannung an Anschlüssen der Sekundärwicklung 21, das heißt eine Spannung, bevor sie durch die Diode D21 gleichgerichtet wird. Die Inversionsverstärkungseinheit 52 führt eine inverse Verstärkung eines Ausgangswerts (eines Signals) V51 der Spannungsextraktionseinheit 51 durch und gibt einen invers-verstärkten Ausgangswert V50 an die Steuerschaltung 2 aus.
14 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel der Spannungsextraktionsschaltung 51 zeigt. Die Spannungsextraktionsschaltung 51 umfasst eine Diode D511, einen Widerstand R513, einen Widerstand R514 und einem Kondensator C512. In der Spannungsextraktionseinheit 51 sind eine Wicklungsendseite der Sekundärwicklung 21 und die Katode der Diode D511 miteinander verbunden. Die Anode der Diode D511 ist mit einem Ende des Kondensator C512 und einem Ende des Widerstands R513 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R513 ist mit einem Ende des Widerstands R514 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R514 ist mit einer Wicklungsanfangsseite der Sekundärwicklung 21 verbunden. Mit diesen Komponenten wird nur die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 zu der Zeit extrahiert, zu der das Schaltelement 7 angeschaltet ist.
15 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel der Inversionsverstärkungseinheit 52 zeigt. Die Inversionsverstärkungseinheit 52 umfasst einen Operationsverstärker 521, einen Widerstand R522 und einen Widerstand R523. In der Inversionsverstärkungseinheit 52 wird die Ausgangsspannung V51 der Spannungsextraktionseinheit 51 einem Minus-Anschluss des Operationsverstärkers 521 über den Widerstand R522 zugeführt. Ein Plus-Anschluss des Operationsverstärkers 521 ist mit GND2 verbunden, welches das Referenzpotenzial der Leistungsversorgungsspannung V2 ist. Ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärker 521 ist ein Ausgang der Inversionsverstärkungseinheit 52 und gleichzeitig über den Widerstand R523 mit dem Minus-Anschluss des Operationsverstärkers 521 elektrisch verbunden. Mit diesen Komponenten erreicht die Inversionsverstärkungseinheit 52 eine Funktion, eine Ausgabe der Spannungsextraktionseinheit 51 invers zu verstärken. Die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 kann durch die Inversionsverstärkungseinheit 52 berechnet werden.
16 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50. 16 zeigt Betriebswellenformen der Spannung an Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11, der Spannung an Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, der Ausgabe V51 der Spannungsextraktionseinheit 51 und der Ausgabe V50 der Inversionsverstärkungseinheit 52. Wie vorangehend erläutert wird, wenn das Schaltelement 7 an ist, die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 an die Primärwicklung 11 angelegt. Deshalb ist die Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 V1. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Spannung an den Anschlüssen V2 der Sekundärwicklung 21 eine Spannung N21/N11 × V1 in der Minus-Richtung erzeugt. Wenn das Schaltelement 7 aus ist, wird zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung 21 eine Spannung in der Plus-Richtung erzeugt. Eine Spannung N11/N21 × V21 in der Minus-Richtung wird zwischen den Anschlüssen der Primärwicklung 11 erzeugt.
Die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung, das heißt eine Spannung vor ihrer Gleichrichtung durch die Diode D21, wird der Spannungsextraktionseinheit 51 zugeführt. Die Spannungsextraktionseinheit 51 erfasst in der Diode D511 nur eine Spannung, welche in der Minus-Richtung in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 erzeugt wird. Das heißt, die Spannungsextraktionseinheit 51 extrahiert nur eine Spannung zu der Zeit, wenn das Schaltelement 7 an ist, und führt die Spannung dem Kondensator C512 zu. Ferner erzeugt die Spannungsextraktionseinheit 51 die Spannung V51 in den Widerständen R513 und R514. Die Widerstände R513 und R514 stellen eine Funktion zum Teilen einer Spannung bereit, welche in den Kondensator C512 geladen ist, sowie eine Funktion, elektrische Entladung zu verhindern. Auf diese Weise wird eine Gleichstrom-Spannung in der Minus-Richtung durch die Spannungsextraktionseinheit 51 erzeugt.
Die durch die Spannungsextraktionseinheit 51 erzeugte Spannung V51 wird der Inversionsverstärkungseinheit 52 zugeführt. Da die Inversionsverstärkungseinheit 52 die vorangehend erläuterte Inversionsverstärkungsschaltung bildet, gibt die Inversionsverstärkungseinheit 52 eine Spannung aus, welche durch Invers-Verstärkung der Spannung V51 erhalten wird. Die Spannung V51 wird mit einem Verstärkungsverhältnis invers-verstärkt, welches durch die Widerstände R522 und R523 eingestellt ist. Die Inversionsverstärkungseinheit 52 gibt V50 aus, welche einen Gleichstrom-Spannungswert in der Plus-Richtung aufweist. Es ist selbstverständlich, dass ein Spannungswert, welcher der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 äquivalent ist, in Übereinstimmung mit den Widerstandswerten der Widerstände R522 und R523 als V50 ausgegeben werden kann.
Gemäß einer Kombination der Widerstandswerte von R513, R514, R522 und R523 ist es ebenfalls möglich, eine Spannung zu berechnen, welche für eine Spannung nahe dem Betriebsspannungsuntergrenzenwert V50min der Schaltnetzteil-Schaltung 1 spezialisiert ist. Wenn Leistungsversorgungsunterbrechung aufgrund eines Leistungsausfalls oder dergleichen der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 auftritt, ist es folglich möglich, die Leistungsversorgungsunterbrechung genauer zu erfassen.
Wie vorangehend erläutert, ist in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der dritten Ausführungsform die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 vorgesehen, welche die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 auf der Grundlage eines Überwachungsergebnisses der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 zur Versorgung der Steuerschaltung 2 mit elektrischer Leistung erfasst. Deshalb ist es nicht nötig, einen speziellen Isoliermechanismus, wie etwa einen Isolierverstärker oder einen Fotokoppler, zu verwenden. Es ist möglich, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und einer Reduktion der Kosten durch eine Reduktion der Anzahl von Komponenten zu erreichen.
Da GND2 der Leistungsversorgungsspannung V2, welche durch die Sekundärwicklung 21 erzeugt wird, wie auch der Steuerschaltung 2 als die Referenz gesetzt wird, ist es bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der dritten Ausführungsform möglich, den Bedarf an einem Isolationsabstand von Signalmustern zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduktion einer Substratgröße zu erreichen.
Vierte Ausführungsform.
17 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer vierten Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung 1 und einer weiteren Schaltung versehen ist. Wie in der ersten oder zweiten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Schaltnetzteil-Schaltung 1 und die weitere Schaltung an einem Invertergerät angebracht sind. In der zweiten Ausführungsform wird ein Ausgangssignal der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 der Steuerschaltung 2 zugeführt. In der vierten Ausführungsform ist andererseits eine Schaltbetriebserfassungseinheit 70 anstatt der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 vorgesehen. Ein Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird der Steuerschaltung 2 zugeführt. Es wird angemerkt, dass Komponenten, welche den in 1 gezeigten Komponenten gleich oder gleichwirkend sind, durch die gleichen Bezugsziffern und Zeichen bezeichnet sind und eine Erläuterung von redundanten Inhalten auf geeignete Weise weggelassen wird.
Die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 überwacht die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, das heißt eine Spannung bevor diese gleichgerichtet wird, und gibt ein Signal, welches auf der überwachten Spannung basiert, an die Steuerschaltung 2 als tPout aus. Man beachte, dass das Signal tPout ein Signal ist, um den Betrieb oder einen Betriebszustand des Schaltelements 7 passen. Die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 ist an das Signal tPout anpassbar, indem eine Anschaltzeit Ton und eine Abschaltzeit Toff des Schaltelements 7, und/oder die Zeit, in welcher der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und/oder die Schaltfrequenz fsw (äquivalent zu dem Schaltzyklus Tall) berechnet wird. Die Konfiguration der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird nachfolgend erläutert.
18 ist ein Blockdiagramm, welches ein internes Konfigurationsbeispiel einer in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 der Steuerschaltung 2 vorgesehenen Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 zeigt. Die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 hat eine Funktion, die Ausgangssignale sout und fout auf der Basis des durch die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 erfassten Signals tPout auszugeben.
18 ist ein Beispiel, in welchem die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 durch ein Diskret-Zeit-System der Abtastzeit sT in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 gebildet ist. Die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 umfasst eine Zeit-Breiten-Messeinheit 100, Komparatoren 910 und 920, eine AND-Schaltung 930, eine Verzögerungsschaltung 940 und einen NPN-Transistor 960. Man beachte, dass in 18 die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 gebildet ist. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 separat von der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 (das heißt außerhalb der arithmetischen Prozessierungseinheit 210) gebildet sein kann.
Das von der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 ausgegebene Signal tPout wird der Zeit-Breiten-Messeinheit 100 zugeführt. Ein durch die Zeit-Breiten-Messeinheit 100 unter Verwendung des Signals tPout erzeugtes Signal tout wird einem Minus-Anschluss des Komparators 910 und einem Plus-Anschluss des Komparators 920 zugeführt. Ein Zeitobergrenzenschwellenwert toutmax wird einem Plus-Anschluss des Komparators 910 zugeführt. Ein Zeituntergrenzenschwellenwert toutmin wird dem Minus-Anschluss des Komparators 920 zugeführt. Ausgangssignale des Komparators 910 und des Komparators 920 werden der AND-Schaltung 930 zugeführt. Ein Ausgangssignal t930 der AND-Schaltung 930 wird der Verzögerungsschaltung 940 zugeführt. Ein Ausgangssignal t90 der Verzögerungsschaltung 940 wird einem Basisanschluss des NPN-Transistors 960 zugeführt. Das Ausgangssignal sout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und das Ausgangssignal fout der Steuerschaltung 2 an die Peripheriegeräteschaltung 4 werden einem Kollektoranschluss des NPN-Transistors 960 zugeführt. Ein Emitteranschluss des NPN-Transistors 960 ist dazu konfiguriert, dass Ausgangssignal sout und das Ausgangssignal fout an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 auszugeben.
Ein Betriebsprinzip der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 wird erläutert. Die Zeit-Breiten-Messeinheit 100 erzeugt, unter Verwendung des von der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 ausgegebenen Signals tPout, das Signal tout, welches eine ON-Zeit des Schaltelements 7 repräsentiert, und gibt das Signal tout an die Komparatoren 910 und 920 aus. Man beachte, dass das Signal tout nicht auf die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 beschränkt ist. Als ein Zeitsignal, welches in Bezug zu der ON-Zeit Ton steht, können die Zeit, in welcher der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, der Schaltzyklus Tall, die Schaltfrequenz fsw und der gleichen berechnet werden.
Das Signal tout von der Zeit-Breiten-Messeinheit 100 wird den Komparatoren 910 und 920 und der AND-Schaltung 930 zugeführt. Die Komparatoren 910 und 920 und die AND-Schaltung 930 bestimmen, ob das Signal tout toutmin ≤ tout ≤ toutmax ist. Wenn toutmin ≤ tout ≤ toutmax ist, gibt die AND-Schaltung 930 ”H” als das Ausgangssignal t930 aus.
Wenn das Ausgangssignal t930 der AND-Schaltung 930 ”H” ist, gibt die Verzögerungsschaltung 940, nach dem Verstreichen der voreingestellten Verzögerungszeit d × sT, ”H” an den Basisanschluss des NPN-Transistors 960 aus und schaltet den NPN-Transistor 960 an. Wenn der NPN-Transistor 960 angeschaltet ist, gibt der NPN-Transistor 960 das Ausgangssignal sout an die Hauptschaltung 3 und das Ausgangssignal fout an die Peripheriegeräteschaltung 4 aus. An diesem Punkt beginnen die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb.
Das bedeutet, die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 ist dazu konfiguriert, die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 auszugeben, nachdem die Verzögerungszeit d × sT verstreichen ist, wenn das Signal tout durch die Zeit-Breiten-Messeinheit 100 die Bedingung toutmin ≤ tout ≤ toutmax erfüllt. Man beachte, dass die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist und beispielsweise d auf 1 setzen kann (d = 1) und den NPN-Transistor 960 nach Verstreichen einer Abtastzeit sT anschalten kann, wenn die Bedingung toutmin ≤ tout ≤ toutmax erfüllt ist. In der obigen Erläuterung ist die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 durch ein Diskret-Zeit-System in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 gebildet. Die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 kann jedoch auch durch Hardware, wie etwa eine Schaltung in der Steuerschaltung 2 gebildet sein.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs und von Wirkungen in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der vierten Ausführungsform. 19 zeigt das Verhalten des elektrischen Stroms ID, der Spannung V2, des Ausgangssignals t90 der Verzögerungsschaltung 940 in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90, das Ausgangssignal sout der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und das Ausgangssignal fout der Steuerschaltung 2 an die Peripheriegeräteschaltung 4.
In 19 ist die Zeit t00 die Zeit, zu der der Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Leistung zugeführt wird. Die Zeit t00 bis t01 ist der erste Schritt, und es ist die Startzeit der Schaltnetzteil-Schaltung 1, das heißt eine Periode, während der die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 bzw. die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, geladen werden. Während dieser Periode werden die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 betrieben. Die Zeit t01 ist die Zeit, zu der die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht hat. Die Zeit t01 bis t02 ist der zweite Schritt, und es ist eine Periode, während der die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 in dem stationären Zustand arbeiten, und eine Periode, während der das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 bestimmt wird. Die Zeit t02 ist der dritte Schritt und es ist die Zeit, zu der Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ausgegeben werden. Nach der Zeit t03 arbeiten an alle Schaltungen in dem stationären Zustand.
(Erster Schritt: Zeit t00 bis t01)
In dem ersten Schritt wird das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 durchgeführt. Zur Zeit t00 wird der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Energie zugeführt, und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 beginnt den Betrieb. Wie vorangehend erläutert, werden zur Startzeit der Überstrom-Schutzbetrieb und der Freigabebetrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 wiederholt. Deshalb fließt der elektrische Strom ID bis zu dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, und die Spannung V2 wird aufgeladen. Zur Zeit t01 erreicht die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref. Wie vorangehend erläutert, wird in dem ersten Schritt die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 durchgeführt. Darüber hinaus wird auch der Betrieb zum Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die jeweiligen verlangten Spannungen durchgeführt. Man beachte, dass die für die Primärwicklung 11 in dieser Periode nötige Leistungsenergie durch die in der ersten Ausführungsform erläuterte Formel (23) gegeben ist. Deshalb wird eine Erläuterung der Leistungsenergie weggelassen.
(Zweiter Schritt: Zeit t01 bis t02)
Bei dem zweiten Schritt prüft die Steuerschaltung 2 die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und bestimmt die Möglichkeit des Betriebs der weiteren Schaltung. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist in dem stationären Zustand. Die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 arbeiten. Zu dieser Zeit ist das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 auf die verlangten Spannungen abgeschlossen. Die Bestimmungsverarbeitung für das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird durch die Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 durchgeführt. Deshalb fließt der übermäßig große elektrische Strom ID nicht. Wenn zu der Zeit t02 eine Unregelmäßigkeit in dem Betrieb des Schaltelements 7 (d. h. den Ausgangssignal tout der Zeit-Breiten-Messeinheit 100) nicht aufgetreten ist, wird der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 begonnen. Wenn jedoch eine Unregelmäßigkeit in dem Schaltelement 7 aufgetreten ist, wird ein Alarmsignal ausgegeben, um der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 mitzuteilen, dass die Unregelmäßigkeit in der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 aufgetreten ist. Man beachte, dass die für die Primärwicklung 11 in dieser Periode nötige elektrische Leistung durch die in der ersten Ausführungsform erläuterte Formel (24) gegeben ist. Deshalb wird eine Erläuterung der elektrischen Leistung weggelassen.
(Dritter Schritt: Zeit t02 bis t03)
Bei dem dritten Schritt beginnt der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen sout und fout der Steuerschaltung 2. Zu der Zeit t02 werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal t90 der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 ausgegeben. Während einer Periode von t02 bis t03 nimmt der elektrische Strom ID zu. Dies deshalb, weil die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb beginnen und eine Leistungslast an den Sekundärwicklungen 22 und 23 zunimmt. Zu der Zeit t03 ist die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in dem stationären Zustand, in welchem alle an die Schaltnetzteil-Schaltung 1 angeschlossenen Schaltungen arbeiten. Man beachte, dass die für die Primärwicklung 11 nach der Zeit t03 nötige elektrische Leistung durch die in der ersten Ausführungsform erläuterte Formel (25) gegeben ist. Deshalb wird eine Erläuterung der elektrischen Leistung weggelassen.
Aus der obigen Erläuterung wird verständlich, dass mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür gemäß der vierten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erhalten werden können. Diese Wirkungen werden nachfolgend erläutert.
Zunächst umfasst bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür die Schaltnetzteil-Schaltung 1 der vierten Ausführungsform in der Steuerschaltung 2 die Mittel zum Steuern des Betriebs der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4. Zur Startzeit erstellt die Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Ablaufsteuerung zum Durchführen des Ladens der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, und zur Leistungsversorgung der Steuerschaltung 2 und des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand, zum Steuern der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen, und zwar auf der Grundlage des Ausgangssignals tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70, das heißt dem Betrieb des Schaltelements 7. Folglich ist es möglich, eine Leistungslast zur Startzeit in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu reduzieren und die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die verlangten Spannungen aufzuladen, das heißt den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand zu ändern, ohne den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC zu erhöhen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der vierten Ausführungsform ermöglicht, den Betrieb des Schaltelements 7 schnell zu beenden, selbst wenn beispielsweise in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Unregelmäßigkeit auftritt, wenn beispielsweise eine Unregelmäßigkeit in dem stationären Zustand in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen auftritt, da der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC nicht erhöht wird. Deshalb ist es möglich, die Wärmekapazitäten der Dioden D21, D22, D23 und D24, welche an die Sekundärwicklungen und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und des Schaltelements 7 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die magnetische Sättigung des Transformators 6 zu vermeiden. Im Ergebnis ist es möglich, die Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in ihrer Größe zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduzierung der Größe und eine Reduzierung der Kosten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu erreichen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der vierten Ausführungsform, ebenso wie in der ersten Ausführungsform, ferner möglich, mit dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements 7 und die Überstrom-Schutzbearbeitung und -Steuerung, mit der Steuerschaltung 2 Beginn/Ende des Betriebs in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen durchzuführen, um eine Steuerung der Zunahme und der Abnahme des Leistungsverbrauchs in den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 durchzuführen. Deshalb ist es nicht notwendig, das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, welches eine hohe Funktion hat und komplizierte Vorgänge ausführt, zu verwenden. Es ist möglich, das preiswerte IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 zu verwenden.
Man beachte, dass in der vierten Ausführungsform, wie in 19 beispielhaft gezeigt, die Ausgangssignale sout und fout gleichzeitig ausgegeben werden. Es ist jedoch wie in der ersten Ausführungsform auch möglich, sout zuerst auszugeben und fout danach auszugeben, um eine weitere Lastverteilung durchzuführen. Es ist auch möglich, den Betriebsbeginn nicht nur der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4, welche an die anderen Wicklungen 21, 22 und 23 angeschlossen sind, zu steuern, sondern auch der an der Steuerschaltung 2 angebrachten weiteren Schaltung. Beispielsweise ist es auch möglich, ein Ablaufsteuerungssystem zu konfigurieren, welches nur die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 zur Startzeit betreibt, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand, den Betrieb der auf der Steuerschaltung 2 angebrachten weiteren Schaltung zu beginnen. In dem Ablaufsteuerungssystem kann Hardware mit einem Komparator und einer Zeitgeberschaltung in der Steuerschaltung 2 konfiguriert sein, oder Software, eine Logikschaltung oder dergleichen kann in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 konfiguriert sein.
Die Konfiguration der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird erläutert. Wie vorangehend erläutert hat die Schaltbetriebserfassungsschaltung 70 die Funktion, ein Signal zu erzeugen, welches in Bezug zu der ON-Zeit ton des Schaltelements 7 steht.
Um den Betrieb des Schaltelements 7 zu erfassen, ist es denkbar, ein Verfahren anzuwenden, welches eine Spannung zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des Schaltelements 7 erfasst, und welches ein Anschaltsignal, ein Ausschaltsignal und dergleichen erfasst, welches von dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 an den Gate-Anschluss des Schaltelements 7 ausgegeben wird. Wie in dem Fall der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 ist dann jedoch ein spezieller Isoliermechanismus, wie etwa ein Isolierverstärker oder ein Fotokoppler, notwendig. Es ist natürlich auch möglich, die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 mit dem speziellen Isoliermechanismus auszubilden. In diesem Fall gibt es jedoch die gleichen Probleme wie bei der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50, welche in der ersten Ausführungsform erläutert wurde, welche zu einer Zunahme einer Substratgröße und einer Zunahme der Größe des Invertergeräts führen.
Bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird, wenn die Schaltnetzteil-Schaltung 1 beispielsweise den in 6 gezeigten Schaltbetrieb ausführt, die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 in der Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11 des Transformators 6 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Spannung eines Wicklungsverhältnisses N21/N11 × V1 in der Minus-Richtung erzeugt. Wenn das Schaltelement 7 ausgeschaltet ist, wird eine Spannung in der Plus-Richtung in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 erzeugt. Deshalb ist die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in der vierten Ausführungsform dazu konfiguriert, die ON-Zeit Ton und/oder die OFF-Zeit Toff des Schaltelements 7, und/oder die Zeit, während der ein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und/oder die Schaltfrequenz fsw zu erfassen.
20 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 zeigt. Die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 ist durch einen Komparator 71 gebildet. Die Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 21 und ein Plus-Anschluss des Komparators 71 sind miteinander verbunden. Die Wicklungssendseite der Sekundärwicklung 21 und ein Minus-Anschluss des Komparators 71 sind miteinander verbunden. Eine Ausgabe des Komparators 71 wird als das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 behandelt. Die Wicklungsstartseite der Sekundärwicklung 21 ist mit GND2 verbunden. GND2 ist mit dem Plus-Anschluss des Komparators 71 verbunden. Mit diesen Komponenten ist, wenn die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 in der Plus-Richtung erzeugt wird, die Ausgabe tPout des Komparators 71, das heißt das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70, ”H”. Wenn die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 in der Minus-Richtung erzeugt wird, gibt tPout ”L” aus. Man beachte, dass bei dieser Konfiguration tPout ”L” ausgibt, selbst wenn die Spannung an den Anschlüssen V21 0 ist.
Der Betrieb der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird erläutert. 21 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Schaltbetriebserfassungseinheit 70. 21 zeigt einen Vorgang, der ausgeführt wird, wenn die Schaltleistungsversorgung in dem stationären Zustand arbeitet, an die Sekundärwicklungen angeschlossene Lasten und der Wirkungsgrad η festgelegt sind, und die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 sich ändert. 21 zeigt Betriebswellenformen der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, des elektrischen Stroms I21, welcher zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und der Ausgabe tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70. Man beachte, dass eine durchgezogene Linie den Betrieb angibt, wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 Vin ist, und eine gestrichelte Linie den Betrieb angibt, der ausgeführt wird, wenn die Leistungsversorgungsspannung (1 + α) × Vin (α ist eine positive Real-Zahl) ist.
Wie in 21 gezeigt ändert sich die Periode Toff, in welcher ein Ausgabewert von tPout L → H → L ist, nicht, selbst wenn die Leistungsversorgungsspannung V der Hauptleistungsversorgung 5 sich ändert. Dies deshalb, weil, wie vorangehend in Bezug auf den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 erläutert, die an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Lasten und der Wirkungsgrad η festgelegt sind, die Zeit, während der der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, sich nicht ändert, selbst wenn sich die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 ändert. Das heißt, Toff ist äquivalent zu der Zeit, in welcher der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt. Eine Periode, in welcher der Ausgabewert von tPout L → H → L oder H → L → H → L ist, ist äquivalent zu dem Schaltzyklus Tall des Schaltelements 7. In dem Fall des in 21 gezeigten Konfigurationsbeispiels gibt tPout jedoch nur ”H” und ”L” aus und gibt nicht ein spezielles Zeitelement an. Deshalb misst die Zeit-Element-Messeinheit 100, welche in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 der Steuerschaltung 2 vorgesehen ist, ein Zeitelement, in welcher eine ON-Zeit des Schaltelements 7 abgeschätzt werden kann.
Der Betrieb der Zeit-Breiten-Messeinheit 100 wird erläutert. Wie vorangehend erläutert, wird tPout der Steuerschaltung 2 zugeführt. Die Periode, während der tPout L → H → L ist, und die Periode, während der tPout L → H → L → H oder H → L → H → L ist, werden gemessen. 22 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der Zeit-Breiten-Messeinheit 100, welche eine Messung der Zeit-Breite durchführt.
Die Zeit-Breiten-Messeinheit 100 umfasst einen freilaufenden Zähler 110, eine Erfassungseinheit 120 und eine Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130 als ein Diskret-Zeit-System der Zeit sT. Der freilaufende Zähler 110 ist ein Zähler, welcher 1 pro Abtastung zählt. Der freilaufende Zähler 110 führt eine Ausgabe fc der Erfassungseinheit 120 zu. Der freilaufende Zähler 110 und tPout werden der Erfassungseinheit 120 zugeführt. Die Erfassungseinheit 120 speichert einen Zählerwert zu der Zeit, wenn tPout sich von L → H und H → L ändert, und gibt ein gespeichertes Ergebnis an die Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130 aus. Die Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130 berechnet, basierend auf der Ausgabe der Erfassungseinheit 120, die Zeit Toff oder den Schaltzyklus Tall, mit welchem der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt. Eine Ausgabe der Zeit-Breiten-Rechnungseinheit 130 wird den Komparatoren 910 und 920 in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 zugeführt, um den Betrieb des Schaltelements 7 zu bestimmen.
23 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Erfassungseinheit 120. 23 zeigt Betriebswellenformen der Ausgabe fc des freilaufenden Zählers 110 und tPout. Ein Zählerwert zu der Zeit, wenn sich tPout das erste Mal L → H ändert, ist als fc1(L → H) dargestellt, ein Zählerwert zu der Zeit, wenn sich tPout das erste Mal H → L zuerst ändert, ist als fc1(H → L) dargestellt, ein Zählerwert zu der Zeit, wenn sich tPout das zweite Mal L → H ändert, ist als fc2(L → H) dargestellt, und ein Zählerwert zu der Zeit, wenn sich tPout das zweite Mal H → L zuerst ändert, ist als fc2(H → L) dargestellt. Wie vorangehend erläutert, werden die Zählerwerte zu der Zeit, wenn sich tPout L → H und H → L ändert, gespeichert und von der Erfassungseinheit 120 der Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130 zugeführt.
Der Betrieb der Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130 wird erläutert. Der Betrieb wird erläutert unter Verwendung von fc1(L → H), fc1(H → L), fc2(L → H) und fc2(H → L), welches die Ausgaben der Erfassungseinheit 120 sind. Aus 23 kann Toff berechnet werden, wenn die Zeitbreite von fc1(L → H) bis fc1(H → L) gemessen wird. Wie vorangehend erläutert zählt der freilaufende Zähler 110 bei einer Abgaszeit sT um 1 hoch. Deshalb kann Toff wie nachfolgend beschrieben berechnet werden. Toff = (fc1(H → L) – fc1(L → H)) × sT (27)
Aus 23 kann die Schaltzeit Tall berechnet werden, wenn die Zeitbreite von fc1(L → H) bis fc2(L → H) gemessen wird. Deshalb kann Tall wie nachfolgend beschrieben berechnet werden. Tall = (fc2(L → H) – fc1(L → H)) × sT (28)
Alternativ kann auch Tall berechnet werden, wenn eine Zeitbreite von fc1(L → H) bis fc2(H → L) gemessen wird. Deshalb kann auch Tall wie nachfolgend beschrieben berechnet werden. Tall = (fc2(H → L) – fc1(H → L)) × sT (29)
Gemäß der vorangegangenen Erläuterung ist es durch Überwachen der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 (das heißt, einer Spannung vor deren Gleichrichtung) möglich, Zeitelemente zu berechnen, welche die Zeit repräsentiert, in der das Schaltelement 7 an ist, wie etwa die Zeit Toff oder die Schaltfrequenz Tall des zu der Sekundärwicklung 21 unter Diode D21 fließenden elektrischen Stroms zu berechnen. Wie vorangehend erläutert wird die Ausgabe der Zeit-Breiten-Berechnungseinheit 130, das heißt die Ausgabe der Zeit-Breiten-Messeinheit 100, den Komparatoren 910 und 920 in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 zugeführt. Jedoch können entweder Toff oder Tall oder sowohl Toff und Tall zugeführt werden.
In der in 20 gezeigten Konfiguration der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 kann ein Zeitelement, welches die Zeit repräsentiert, während der das Schaltelement 7 an ist, nicht erfasst werden. Jedoch kann dieses Zeitelement durch Ändern der internen Konfiguration der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 erfasst werden. Beispielsweise ist eine Konfiguration möglich, in welcher eine Inversionsschaltung zum Invertieren der Spannung an den Anschlüssen V21 verwendet wird, und verschiedene Konfigurationen sind möglich. Man beachte, dass, wenn das Zeitelement, welches die Zeit repräsentiert, während der das Schaltelement 7 an ist, erfasst werden kann, und zwar durch die Schaltbetriebserfassungseinheit 70, die Zeit-Breiten-Messeinheit 100 in der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 weggelassen werden kann und die Ausgabe der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 den Komparatoren 910 und 920 zugeführt werden kann.
Wie vorangehend erläutert sind in der Schaltleistungsversorgungschaltung 1 der vierten Ausführungsform die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 und die Zeit-Breiten-Messeinheit 100, welche den Betrieb des Schaltelements 7 auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 detektieren, konfiguriert. Deshalb ist es nicht nötig, einen speziellen Isoliermechanismus, wie etwa einen Isolierverstärker oder einen Fotokoppler zu verwenden. Es ist möglich, eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und eine Reduzierung der Kosten durch eine Reduzierung der Anzahl von Komponenten zu erreichen.
Da GND2 der Leistungsversorgungsspannung V2, welche durch die Sekundärwicklung 21 erzeugt wird, wie auch der Steuerschaltung 2 als die Referenz gesetzt wird, ist es bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der vierten Ausführungsform nicht nötig, einen Isolationsabstand von Signalmustern zu sichern, und es ist deshalb möglich, eine Reduktion einer Substratgröße zu erreichen.
Fünfte Ausführungsform.
24 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer fünften Ausführungsform betrifft, welches mit einer Schaltnetzteil-Schaltung 1 und einer weiteren Schaltung versehen ist. Wie in der ersten bis vierten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Schaltnetzteil-Schaltung 1 und die weitere Schaltung an einer Invertervorrichtung angebracht sind. In der zweiten Ausführungsform wird die Konfiguration offenbart, in welcher das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 der Steuerschaltung 2 zugeführt wird. In der vierten Ausführungsform ist die Konfiguration offenbart, bei welcher das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 der Steuerschaltung 2 zugeführt wird. In der fünften Ausführungsform wird jedoch eine Konfiguration offenbart, bei welcher sowohl das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 und das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 zugeführt werden. Man beachte, dass Komponenten, die in 1 oder 10 gezeigten Komponenten gleich oder äquivalent sind, durch die gleichen Bezugsziffern und Zeichen bezeichnet sind und die Erläuterung von redundanten Inhalten auf geeignete Weise weggelassen wird.
In der fünften Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung 2 eine Schaltungsdiagnoseeinheit 500, welche den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 berechnet und diagnostiziert, und zwar auf der Grundlage der Ausgangssignale V50 und tPout. Die Steuerschaltung 2 führt einen Betriebsstart und -stop der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 auf der Grundlage einer Ausgabe der Schaltungsdiagnoseeinheit 500 durch.
Die Schaltungsdiagnoseeinheit 500 führt eine Diagnose des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 auf der Grundlage der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 durch, welche aus dem Ausgangssignal V50 berechnet wird, einem Betriebszustand des Schaltelements 7, welcher aus tPout berechnet wird, einem Peak-Stromwert eines zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms, einem Leistungsverbrauch der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 über die Dioden D21, D22 und D23 angeschlossenen Schaltungen, welcher durch die Steuerschaltung 2 erfasst wird, einer magnetischen Flussdichte des Transformators 6 und dergleichen durch.
Wie aus den vorangehend beschriebenen Formeln (2) bis (22) ersichtlich ist, kann der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 diagnostiziert werden, und zwar unter Verwendung der Werte der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5, des Betriebszustands des Schaltelements 7, des Leistungsverbrauchs der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen, der Induktivitäten der Wicklungen des Transformators 6, des Wirkungsgrads η und dergleichen.
Diagnoseelemente des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 werden nachfolgend beschrieben.

(1) Die Leistungsversorgungsspannung V der Hauptleistungsversorgung 5
(2) Der Betrieb des Schaltelements 7 (ON-Zeit Ton und die OFF-Zeit Toff des Schaltelements 7, die Schaltfrequenz fsw und der zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließende elektrische Strom)
(3) Der Strom-Peak-Wert IDp des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID
(4) Konsistenzprüfung des Leistungsverbrauchs Pall der an die Sekundärwicklungen angeschlossenen Schaltungen, der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung und des Betriebs des Schaltelements 7
(5) Magnetische Flussdichte ΔB des Transformators 6

Unter den Diagnoseelementen kann in Bezug auf (1) und (2) durch eine Konfiguration, die der Konfiguration der zweiten und vierten Ausführungsform gleich ist, eine Diagnose ausgeführt werden.
Der Strom-Peak-Wert IDp in dem Diagnoseelement (3) kann unter Verwendung der Formel (30) berechnet werden. IDp = V1/L11 × Ton (30)
Der Peak-Strom-Wert IDp kann für verschiedene Diagnosen verwendet werden, wie beispielsweise einen Vergleich mit dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, welcher in dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 eingestellt ist, und einer Berechnung eines Kupferverlusts der Primärwicklung 11 und einem mit dem Kupferverlust zusammenhängenden Wärmewert.
Das Diagnoseelement (3) wird weiter erläutert. In Bezug auf den Leistungsverbrauch Pall der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen, der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und des Betriebs des Schaltelements 7 kann das Diagnoseelement (3) wie nachfolgend beschrieben aus der Formel (2) und der Formel (8) dargestellt werden, wenn die ON-Zeit Ton des Schaltelements 7 verwendet wird. Pall/η = 1/2 × L11 × IDp² × fsw = 1/2 × L11 × (V1/L11 × Ton)² × fsw (31)
In Formel (31) wird bestätigt, dass der Leistungsverbrauch Pall der an die Sekundärwicklungen über die Dioden angeschlossenen Schaltungen, wie er durch die Steuerschaltung 2 und IDp erfasst wird, konsistent ist. Man beachte, dass L11 und fsw bekannte Werte sind und Pall und η Werte sind, welche in einer Entwicklungsphase erfasst werden können.
Das Diagnoseelement (4) wird erläutert. Wenn die Querschnittsfläche des Kerns des Transformators 6 als Ae dargestellt wird, kann die magnetische Flussdichte ΔB durch die folgende Formel dargestellt werden. ΔB = V1 × Ton/N11/Ae (32)
Als die magnetische Flussdichte ΔB wird die magnetische Flussdichte des Transformators 6 berechnet. Wenn ΔB zunimmt, ist der Transformator 6 magnetisch gesättigt. Deshalb wird durch Diagnostizieren von ΔB eine Grenze für die magnetische Sättigung geprüft.
Ein Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird unter Verwendung der Formeln (30) bis (32) überwacht.
In der fünften Ausführungsform wird, wie in der ersten bis der dritten Ausführungsform der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 gemäß drei Schritten gesteuert. Man beachte, dass der Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 bei dem zweiten Schritt und dem dritten Schritt diagnostiziert wird.
(Erster Schritt: Zeit t00 bis t01)
In dem ersten Schritt wird das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche jeweils über die Dioden D21, D22, D23 und D24 an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 durchgeführt. Zur Zeit t00 wird der Hauptleistungsversorgung 5 elektrische Energie zugeführt, und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 beginnt den Betrieb. Wie vorangehend erläutert, werden zur Startzeit der Überstrom-Schutzbetrieb und der Freigabebetrieb des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 wiederholt. Deshalb fließt der elektrische Strom ID bis zu dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, und die Spannung V2 wird aufgeladen. Zur Zeit t01 erreicht die Spannung V2 die verlangte Spannung V2ref. Wie vorangehend erläutert, wird in dem ersten Schritt die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 durchgeführt. Darüber hinaus wird auch der Betrieb zum Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die jeweiligen verlangten Spannungen durchgeführt. Man beachte, dass die für die Primärwicklung 11 in dieser Periode nötige Leistungsenergie durch die in der ersten Ausführungsform erläuterte Formel (24) gegeben ist. Deshalb wird eine Erläuterung der Leistungsenergie weggelassen.
(Zweiter Schritt: Zeit t01 bis t02)
Bei dem zweiten Schritt diagnostiziert die Steuerschaltung 2 einen Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist in dem stationären Zustand. Die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 arbeiten. Zu dieser Periode ist das Laden der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 auf die verlangten Spannungen abgeschlossen. Eine Diagnoseprozessierung für das Ausgangssignal V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 und des Ausgangssignals tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 wird durchgeführt. Deshalb fließt der übermäßig große elektrische Strom ID nicht.
Die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 der Diagnosebedingung (1) und der Betriebszustand des Schaltelements 7 der Diagnosebedingung (2) können durch einen Betrieb erreicht werden, der dem Betrieb in der zweiten bis zur vierten Ausführungsform gleich ist. Deshalb wird die Erläuterung hierüber weggelassen.
Die Diagnosebedingung (3) wird erläutert. Wenn die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 als Vin dargestellt wird und die ON-Zeit des Schaltelement 7 als Ton2s auf der Grundlage des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 und der Ausgabe tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 dargestellt wird, ist es möglich, aus der Induktivität L11 der Primärwicklung 11 und der Formel (30) einen Strom-Peak-Wert ID2sp des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID zu berechnen. ID2sp = V1/L11 × Ton2s (33)
Die Diagnosebedingung (4) wird erläutert. Wenn die Induktivität der Primärwicklung 11 als L11 dargestellt wird, der Wirkungsgrad als η dargestellt wird und die Schaltfrequenz als fsw dargestellt wird, kann die Diagnosebedingung (4) wie nachfolgend beschrieben unter Verwendung von Formel (30) dargestellt werden. (V2 × I2 + V5 × I5) × η = 1/2 × ID2sp² × fsw (34)
Es wird bestätigt, dass ein Ergebnis, welches durch Formel (33) und Formel (34) berechnet wird, konsistent ist mit dem Leistungsverbrauch der an die Sekundärwicklungen angeschlossenen Schaltungen, wie er durch die Steuerschaltung 2 erfasst wird.
Die Diagnosebedingung (5) wird erläutert. Wenn die magnetische Flussdichte in der Periode des zweiten Schritts als ΔB2s dargestellt wird, kann ΔB2s wie nachfolgend beschrieben unter Verwendung der Leistungsversorgungsspannung Vin der Hauptleistungsversorgung 5 und Ton2s, der effektiven Querschnittsfläche Ae des Kerns des Transformators 6, der Anzahl der Windungen N11 der Primärwicklung 11 und Formel (31) berechnet werden. ΔB2s = Vin × Ton2s/N11/Ae (35)
Es wird bestätigt, dass die Berechnungsergebnisse der Formeln (33) bis (35) in Ordnung sind. Wenn die Berechnungsergebnisse in Ordnung sind, werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 ausgegeben, um die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 zu betreiben. Wenn die Berechnungsergebnisse nicht in Ordnung sind, werden die Ausgangssignale sout und fout nicht ausgegeben. Ein Alarmsignal wird ausgegeben, um darüber zu informieren, dass der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 nicht in Ordnung ist.
(Dritter Schritt: Zeit t02 bis t03)
Bei dem dritten Schritt beginnt der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Betrieb der Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen sout und fout der Steuerschaltung 2. Zu der Zeit t02 werden die Ausgangssignale sout und fout von der Steuerschaltung 2 an die Hauptschaltung 3 bzw. die Peripheriegeräteschaltung 4 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal t90 der Schaltbetriebsbestimmungseinheit 90 ausgegeben. Während einer Periode von t02 bis t03 nimmt der elektrische Strom ID zu. Dies deshalb, weil die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 den Betrieb beginnen und eine Leistungslast an den Sekundärwicklungen 22 und 23 zunimmt. Zu der Zeit t03 ist die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in dem stationären Zustand, in welchem alle an die Schaltnetzteil-Schaltung 1 angeschlossenen Schaltungen arbeiten. Man beachte, dass nach der Zeit t03 der Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 periodisch diagnostiziert wird.
Die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 in der Diagnosebedingung (1) und der Betriebszustand des Schaltelements 7 in der Diagnosebedingung (2) kann durch einen Betrieb erreicht werden, der dem Betrieb in der zweiten bis vierten Ausführungsform gleich ist. Deshalb wird eine Erläuterung der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 und der Betriebszustand des Schaltelements 7 weggelassen. Die berechnete Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 wird als V1 dargestellt, und die ON-Zeit des Schaltelements 7 wird als Ton3s dargestellt.
Die Diagnosebedingung (3) wird erläutert. Wenn ein Strom-Peak-Wert des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms als ID3sp dargestellt wird, kann ID3sp wie nachfolgend beschrieben dargestellt werden. ID3sp = V1/L11 × Ton3s (36)
Die Diagnosebedingung (4) wird erläutert. Wenn die Induktivität der Primärwicklung 11 als L11 dargestellt wird, der Wirkungsgrad als η dargestellt wird und die Schaltfrequenz als fsw dargestellt wird, kann die Diagnosebedingung (4) wie nachfolgend beschrieben unter Verwendung von Formel (30) dargestellt werden. (V2 × I2 + V3 × I3 + V4 × I4 + V5 × I5) × η = 1/2 × ID3sp² × fsw (37)
Es wird bestätigt, dass Ergebnisse, welche durch die Formel (35) und die Formel (36) berechnet werden, konsistent mit dem Leistungsverbrauch der Schaltungen sind, welche an die Sekundärwicklungen angeschlossen sind, wie sie durch die Steuerschaltung 2 erfasst werden.
Die Diagnosebedingung (5) wird erläutert. Wenn die magnetische Flussdichte in der Periode des dritten Schritts als ΔB3s dargestellt wird, kann die magnetische Flussdichte ΔB3s aus der Leistungsversorgungsspannung Vin der Hauptleistungsversorgung 5 und Ton3s, der effektiven Querschnittsfläche Ae des Kerns des Transformators 6 und der Anzahl der Windungen N11 der Primärwicklung 11 unter Verwendung von Formel (31) wie nachfolgend beschrieben berechnet werden. ΔB3s = Vin × Ton3s/N11/Ae (38)
Ergebnisse der Diagnosebedingungen können in der Speichereinheit 220, welche an der Steuerschaltung 2 vorgesehen ist, als die Betriebszustände der Schaltnetzteil-Schaltung 1 periodisch gespeichert werden. Die Ergebnisse können auch in einem nichtflüchtigen Speicher, wie etwa einem EEPROM gespeichert werden und mit einem Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu einer Zeit verglichen werden, wenn die Leistungsversorgung das nächste Mal angeschaltet wird.
In der Periode nach t03 des dritten Schritts, wird, wenn eine Fluktuation in den Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 auftritt, in einem Zustand, in welchem der Betrieb möglich ist, der Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 fortgesetzt, anstatt den Betrieb der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 sofort zu beenden, und, wenn der Betrieb von voreingestellten Referenzschwellenwerten der Diagnosebedingungen abweicht, wird zuerst die Peripheriegeräteschaltung 4 angehalten und eine Diagnose des Betriebs der Schaltnetzteil-Schaltung 1 wird durch die Schaltungsdiagnoseeinheit 500 durchgeführt. Wenn es dort kein Problem bei einem Diagnoseergebnis gibt, wird der Betrieb fortgesetzt und gleichzeitig wird über die Unregelmäßigkeit der Peripheriegeräteschaltung 4 durch ein Alarmsignal informiert.
Wie in der zweiten Ausführungsform kann die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 auf der Grundlage der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 konfiguriert sein. Ähnlich wie in der vierten Ausführungsform kann die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 auch auf der Grundlage der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 konfiguriert sein.
Wie aus der vorangegangenen Erläuterung verständlich wird, können bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren für diese in der fünften Ausführungsform die gleichen Wirkungen erreicht werden, wie in der ersten bis zur vierten Ausführungsform. Diese Wirkungen sind insbesondere so wie nachfolgend erläutert.
Zunächst umfasst bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür die Schaltnetzteil-Schaltung 1 der vierten Ausführungsform in der Steuerschaltung 2 die Mittel zum Steuern des Betriebs der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4. Die Schaltnetzteil-Schaltung 1 erstellt eine Ablaufsteuerung zum Durchführen des Ladens der Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 über die Dioden D21, D22, D23 und D24 angeschlossen sind, und zur Leistungsversorgung der Steuerschaltung 2 und des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, und, nach dem Übergang in den stationären Zustand, zum Steuern der Hauptschaltung 3, der Peripheriegeräteschaltung 4 und dergleichen, und zwar auf der Grundlage einer Ausgabe der Schaltungsdiagnoseeinheit 500, das heißt auf der Grundlage eines Diagnoseergebnisses eines Betriebszustands des Schaltelements 7. Folglich ist es möglich, eine Leistungslast zur Startzeit in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu reduzieren und die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, welche an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, auf die verlangten Spannungen aufzuladen, das heißt den Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den stationären Zustand zu ändern, ohne den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert zu erhöhen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der fünften Ausführungsform ermöglicht, den Betrieb des Schaltelements 7 schnell zu beenden, selbst wenn beispielsweise in der Schaltnetzteil-Schaltung 1 eine Unregelmäßigkeit auftritt, wenn beispielsweise eine Unregelmäßigkeit in dem stationären Zustand in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen auftritt, da der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC nicht erhöht wurde. Deshalb ist es möglich, die Wärmekapazitäten der Dioden D21, D22, D23 und D24, welche an die Sekundärwicklungen und die Hilfswicklung B1 angeschlossen sind, und des Schaltelements 7 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die magnetische Sättigung des Transformators 6 zu vermeiden. Im Ergebnis ist es möglich, die Komponenten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in ihrer Größe zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduzierung der Größe und eine Reduzierung der Kosten der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu erreichen.
Mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren hierfür ist es in der fünften Ausführungsform, ebenso wie in der ersten bis dritten Ausführungsform, ferner möglich, mit dem IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements 7 und die Überstrom-Schutzbearbeitung und -Steuerung, mit der Steuerschaltung 2 Beginn/Ende des Betriebs in den an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 angeschlossenen Schaltungen durchzuführen, um eine Steuerung der Zunahme und der Abnahme des Leistungsverbrauchs in den Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 durchzuführen. Deshalb ist es nicht notwendig, das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8, welches eine hohe Funktion hat und komplizierte Vorgänge ausführt, zu verwenden. Es ist möglich, das preiswerte IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 zu verwenden.
Bei der Schaltnetzteil-Schaltung und dem Steuerverfahren für diese in der fünften Ausführungsform wird die Diagnose basierend auf der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5, welches die Leistungsquelle der Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist, und dem Betriebszustand des Schaltelements 7 durchgeführt. Deshalb ist es möglich, den Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu überwachen. Es ist möglich, eine Diagnose während eines nicht normalen Betriebs schnell durchzuführen.
Man beachte, dass bei der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und dem Steuerverfahren für diese in der fünften Ausführungsform ein Teil der Diagnoseelemente in Abhängigkeit von Spezifikationen des zusammen mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 montierten elektronischen Geräts weggelassen werden kann. Insbesondere kann ein Teil der Diagnoseelemente wie nachfolgend beschrieben weggelassen werden.
Bei einem elektronischen Gerät, bei welchem die von der Sekundärwicklung zugeführte elektrische Leistung fest ist, das heißt der Leistungsverbrauch der Sekundärwicklung festgelegt ist, ist die Zeit, während der elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung und den Dioden fließt, festgelegt. Wenn die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 überwacht werden kann, ist es möglich, die Zeitelemente, welche in Bezug zu dem Betrieb des Schaltelements 7 stehen, wie etwa die ON-Zeit und die OFF-Zeit des Schaltelements 7 zu berechnen, und es ist somit möglich, einen Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu diagnostizieren.
Bei einem elektronischen Gerät, bei welchem die Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung 5 festgelegt ist, ist es, wenn ein Betriebszustand des Schaltelements 7 erfasst werden kann, möglich, einen Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 zu diagnostizieren.
Das heißt, in Abhängigkeit von den Spezifikationen des elektronischen Geräts ist es möglich, die gleiche Betriebsdiagnose der Schaltnetzteil-Schaltung 1 durchzuführen, selbst wenn nur die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 oder nur die Schaltbetriebserfassungseinheit 70 verwendet werden.
Hierbei ist der erste Schritt eine Periode, während der, die über die Dioden an die Sekundärwicklungen angeschlossenen Kondensatoren auf eine gewünschte Spannung geladen werden und Leistungsversorgung ausgeführt wird, um die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 zu betreiben. Der Betrieb des ersten Schritts kann wie nachfolgend erläutert geändert werden.
25 ist ein Blockdiagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Steuerschaltung 2 gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. Im Vergleich zur 2 wurde ein IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 hinzugefügt. Beide Enden des an die Sekundärwicklung 21 des Transformators 1 über die Diode D21 angeschlossenen Kondensators C21 werden dem IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 zugeführt. Das IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 überwacht die Spannung V2, welche in den Kondensator C21 geladen ist, und gibt ein Startsignal RESET1 an die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 aus, und zwar nach einer Zeit Δtc nachdem V2 die verlangte Spannung V2ref erreicht, wodurch die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 arbeiten.
Der genaue Betrieb wird erläutert. 26 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs des geänderten ersten Schritts. 26 zeigt Betriebswellenformen, welche den elektrischen Strom ID, die Spannung V2, das Startsignal RESET und die Ausgabe V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 betreffen. Man beachte, dass anstatt des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 das Ausgangssignal tPout der Schaltbetriebserfassungseinheit 70 oder sowohl V50 als auch tPout der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 zugeführt werden können.
Die Zeit t00 gibt die Zeit an, zu der die Leistungsversorgung der Hauptleistungsversorgung 5 beginnt und die Schaltnetzteil-Schaltung 1 den Betrieb beginnt. Von der Zeit t00 bis t01 werden die an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossenen Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 geladen und die Leistungsversorgung an die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 wird durchgeführt. Zusätzlich wird die Spannung V2 durch das IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 überwacht.
Zur Zeit t01 sind die Kondensatoren C21, C22, C23 und C24 auf die verlangten Spannungen aufgeladen. Die Spannung V2 erreicht die verlangte Spannung V2ref. Zu der Zeit t02 wird das Startsignal RESET von dem IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 an die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 ausgegeben. Die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 beginnen den Betrieb. Man beachte, dass das Startsignal RESET ”H” ausgibt, wie dies durch ein in der Figur gezeigtes Teil C angegeben ist, wobei eine vorbestimmte Verzögerungszeit gegeben ist.
Die Zeit t02 bis t03 ist eine Periode bis die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 in den stabilen Betrieb übergehen. Wie durch ein in der Figur gezeigtes Teil D angegeben, gehen die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 zur Zeit t03 in einen stabilen Betriebszustand über und können die Ausgabe V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 überwachen.
Der geänderte Schritt 1 arbeitet gemäß der obigen Erläuterung wie nachfolgend erläutert.
Schritt 1: Das Laden der an die Sekundärwicklungen 21, 22 und 23 und die Hilfswicklung B1 angeschlossenen Kondensatoren C21, C22, C23 und C24, die Leistungsversorgung an das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 und das Überwachen der Spannung V2 in dem IC zur Schaltungsstartsteuerung 230
Schritt 2: Das Startsignal RESET wird von dem IC zur Schaltungsstartsteuerung 230 an die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 ausgegeben, und die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 beginnen den Betrieb
Schritt 3: Nach dem stabilen Betrieb der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 und der Speichereinheit 220 wird eine Bestimmung des Ausgangssignals V50 der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit 50 ausgeführt
Wie vorangehend erläutert, ist die arithmetische Prozessierungseinheit 210 durch einen Mikrocomputer, eine CPU, ein ASIC oder dergleichen gebildet. Die Speichereinheit 220 ist durch ein Flash-ROM oder ein EEPROM gebildet. Im Allgemeinen starten die arithmetische Prozessierungseinheit 210 und die Speichereinheit 220 nachdem die diesen zugeführte Leistungsversorgungsspannung eine gewünschte Spannung erreicht.
Beispielsweise benötigt die arithmetische Prozessierungseinheit 210 im stabilen Betriebszustand die Zuführung der Leistungsversorgungsspannung V1 der Hauptleistungsversorgung, um den Betrieb des Schaltelements 7 und den Betrieb der Diagnose der Schaltnetzteil-Schaltung 1 durchzuführen. Nach dem ersten Schritt kann in der arithmetischen Prozessierungseinheit 210 die Betriebsabfolge durchgeführt werden, wie sie in der ersten bis zur fünften Ausführungsform erläutert wurde.
Sechste Ausführungsform.
27 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Hauptteils zeigt, welcher ein elektronisches Gerät gemäß einer sechsten Ausführungsform betrifft, welches mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 und einer weiteren Schaltung versehen ist. Wie bei der ersten, der zweiten und der vierten Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Schaltnetzteil-Schaltung 1 und die weitere Schaltung an einem Invertergerät angebracht sind. In der sechsten Ausführungsform ist eine Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 vorgesehen, welche die Zeit erfasst, während der elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, welche an den an die Steuerschaltung 2 angeschlossenen Kondensator C21 angeschlossen sind. Die Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 hat eine Funktion, eine Zeit t21out zu erfassen, während der ein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und an die Steuerschaltung 2 ein Ausgangssignal t21out auszugeben, welches ein Erfassungsergebnis ist. Es wird angemerkt, dass Komponenten, welche den vorangehend erläuterten Komponenten gleich oder gleichwirkend sind, durch die gleichen Bezugsziffern und Zeichen bezeichnet sind und eine Erläuterung von redundanten Inhalten auf geeignete Weise weggelassen wird.
In den vorangehend erläuterten Ausführungsformen werden als Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung 1 die drei Schritte ausgeführt, um eine Verteilung einer Leistungslast zu erreichen. Wenn jedoch beispielsweise zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 aufgetreten ist und ein übermäßig großer Strom fließt, welcher die Wärmekapazität der Diode D21 übersteigt, ist es wahrscheinlich, dass die Wärmeerzeugung der Diode D21 zunimmt und ein Wärmeschaden auftritt.
Wie vorangehend erläutert hat das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 die Funktion, die ON/OFF-Steuerung des Schaltelements 7 durchzuführen und den Überstrom-Schutzbetrieb durchzuführen, um den Schaltbetrieb zu beenden, wenn ein übermäßig großer elektrischer Strom fließt. Wenn der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert zum Durchführen des Überstrom-Schutzbetriebs als IDOC dargestellt wird, kann die der Primärwicklung 11 zuführbare maximale Leistung Pinmax durch die Formel (39) angegeben werden. Pinmax = 1/2 × L11 × IDOC² × fsw (39)
Nachdem der erste Schritt beendet ist, arbeiten die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 nicht. Nur die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten. Wenn die durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Leistung als P21 dargestellt wird und die durch das IC zur Leistungsversorgungsteuerung 8 verbrauchte elektrische Leistung als P51 dargestellt wird, kann die Gesamtlast P2all an der Sekundärwicklungen durch die Formel (40) angegeben werden. P2all = P21 + P51 = P21 + V5 × I5 (40)
Wenn der Wirkungsgrad mit η angegeben wird, kann die durch die Primärwicklung zuführbare Leistung Pin durch Formel (41) angegeben werden. Pin = η × P2all (41)
Wenn ein übermäßig großer elektrischer Strom fließt, wenn eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 auftritt, und ein übermäßig großer elektrischer Strom durch I2max dargestellt wird und eine Leistungslast in diesem Fall durch P21max dargestellt wird, kann P21max durch Formel (42) angegeben werden. P21max = V2 × I2max (42)
Eine Gesamtlast an der Sekundärwicklung zu der Zeit, zu der eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 wie vorangehend erläutert auftritt, wird durch P2allmax ausgedrückt, und die Gesamtlast P2allmax kann durch Formel (43) ausgedrückt werden. P2allmax = P21max + P51 = V2 × I2max + P51 (43)
Wenn es eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 gibt und ein durch die Steuerschaltung verbrauchter Stromwert I2max ist, nachdem der erste Schritt wie vorangehend erläutert beendet ist, und deshalb der zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließende elektrische Strom ID den Überstrom-Schutz-Grenzstrom IDOC erreicht hat, ist die durch die Primärwicklung 11 zuführbare elektrische Leistung Pin äquivalent zu Pinmax, wie in Formel (41) gezeigt. Wenn Pinmax, wie in Formel (39) gezeigt für Pin der Formel (41) eingesetzt wird und P2allmax der Formel (43) für P2all der Formel (41) eingesetzt wird, kann die nachfolgend beschriebene Formel angegeben werden. 1/2 × L11 × IDOC × fsw = η × (V2 × I2max + P51) (44)
Zu diesem Zeitpunkt kann der zu der Steuerschaltung 2 fließende elektrische Strom I2max wie nachfolgend beschrieben aus Formel (44) berechnet werden. I2max = 1/2 × L11 × IDOC × fsw/(η × V2) – P51/V2 (45)
Formel (45) gibt einen Stromwert an, welcher durch die Steuerschaltung 2 verbraucht wird, wenn eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 auftritt und zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 ein Strom fließt, welcher den Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC des IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 erreicht.
Wie vorangehend erläutert, fließt in dem Schaltelement 7, wenn ein übermäßig großer Strom fließt, kein höherer elektrischer Strom, und zwar aufgrund des Überstrom-Schutz-Grenzstromwerts IDOC, welcher in dem IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 eingestellt ist. Deshalb muss die Wärmekapazität des Schaltelements 7 nur basierend auf dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC sichergestellt werden. Wenn jedoch selbst dann, wenn ein elektrischer Strom, der die Wärmekapazität der an die Sekundärwicklungen angeschlossenen Dioden übersteigt, fließt, setzen die Dioden den Betrieb bis zu der elektrischen Leistung Pinmax fort, welche durch die Primärwicklung 11 basierend auf dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC zuführbar ist. Deshalb ist es notwendig, die Wärmekapazität zu erhöhen, indem beispielsweise Dioden mit einer großen Wärmekapazität ausgewählt werden oder die Größe einer Wärmesenke vergrößert wird.
In der vorangehend erläuterten Ausführungsform ändert sich der Hauptanteil der elektrischen Leistung Pinmax der Primärwicklung 11 basierend auf dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC, welcher durch das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 gesetzt ist, wenn eine Unregelmäßigkeit in der Steuerschaltung 2 auftritt, auf den Leistungsverbrauch der Steuerschaltung 2. Der durch die Schaltung 2 verbrauchte Strom I2max nimmt zu. Deshalb wird ein zu der Diode D21 fließender elektrischer Strom übermäßig groß.
In der sechsten Ausführungsform ist, wie in 27 gezeigt, die Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungsschaltung 1000 vorgesehen. Die Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungsschaltung 1000 ist geeignet, um die oben erläuterten Probleme zu lösen.
28 ist ein Blockdiagramm welches die interne Konfiguration der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 zeigt. Der Windungsendanschluss der Sekundärwicklung 21 und der Anodenanschluss einer Diode D1001 sind miteinander verbunden, ein Kathodenanschluss der Diode D1001 und ein Ende eines Widerstands R1002 sind miteinander verbunden, und das andere Ende des Widerstands R1002 ist über einen Widerstand R1003 mit GND2 verbunden, welches die Referenz der Sekundärwicklung 21 ist. Das Potenzial an dem anderen Ende des Widerstands R1002 ist als t21out dargestellt und wird der Steuerschaltung 2 zugeführt.
Eine Beziehung zwischen dem elektrischen Strom I21, welcher zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und dem Betrieb des elektrischen Stroms I2, welcher durch die Steuerschaltung 2 verbraucht wird, wird unter Bezugnahme auf die 29a bis 29c erläutert. Die 29a bis 29c sind Diagramme zum Erläutern des Betriebs der Sekundärseite der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in Bezug auf den durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Strom I2, das heißt in Bezug auf eine Änderung des Verhaltens der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21. Insbesondere zeigen die 29a bis 29c Betriebswellenformen der Spannung an den Anschlüssen V11 der Primärwicklung 11, des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID, der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 und des zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21. Man beachte, dass Betriebsbedingungen der Schaltnetzteil-Schaltung 1 nachfolgend erläutert werden.
(Betriebsbedingungen der Schaltnetzteil-Schaltung 1)

– Die Schaltfrequenz fsw ist festgelegt
– Der Betriebszustand der Schaltnetzteil-Schaltung 1 ist ein Zustand nach dem Ende des ersten Schritts, das heißt ein Zustand, in welchem die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten und die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 nicht arbeiten
– Die Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung 5 ist festgelegt
– Nur der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 ändert sich

Wie in den 29a bis 29c gezeigt, nimmt der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 in der Reihenfolge der 29a, 29b und 29c zu. Man erkennt, dass mit der Zunahme des durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I2 der Peak-Strom IDp des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID und der Peak-Strom I21p des zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21 zunehmen. Man erkennt, dass mit Zunahme des durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I2 die ON-Zeit des Schaltelements 7 und die Zeit, während der elektrischer Strom I2 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt (nachfolgend als Sekundärwicklungsleitungszeit bezeichnet), zunehmen.
Die Zunahme des Peak-Stroms IDp des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID und die Zunahme der ON-Zeit des Schaltelements 7 gemäß der Zunahme des durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I2 werden erläutert. Die Zunahme des durch die an die Primärwicklung 21 über die Diode D21 und den Kondensator C21 angeschlossene Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I2 bedeutet, dass der Leistungsverbrauch P2 der Steuerschaltung 2 zunimmt. Mit der Zunahme des Leistungsverbrauchs P2 nimmt eine Last an der Sekundärwicklung 21 zu. Deshalb ist es notwendig, die elektrische Leistung Pin, welche die Primärwicklung 11 bereitzustellen hat, zu erhöhen. Dies deshalb, da sich die elektrische Leistung Pin der Primärwicklung 11 wie durch obige Formel (8) angegeben verhält, und, um Pin zu erhöhen, ist es notwendig, den Peak-Strom IDp des elektrischen Stroms ID zu erhöhen, welcher zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließt. Die ON-Zeit des Schaltelements 7 ist lang. Dies deshalb, weil es zur Erhöhung des durch obige Formel (30) angegebenen Peak-Stroms IDp notwendig ist, die ON-Zeit des Schaltelements 7 zu erhöhen.
Die Zunahme des Peak-Stroms I21p des zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21 und die Zunahme der Sekundärwicklungsleitungszeit gemäß der Zunahme des durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I12 werden erläutert. Die Zunahme des durch die an die Sekundärwicklung 21 über die Diode D21 und den Kondensator C21 angeschlossene Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Stroms I2 bedeutet, dass die für die Sekundärwicklung 21 nötige elektrische Leistung P21 erhöht werden muss. Dies deshalb, weil, wie vorangehend erläutert, der Leistungsverbrauch P2 der Steuerschaltung 2 und die für die Sekundärwicklung 21 nötige elektrische Leistung P21 gleich sind, und es zur Erhöhung von P21, wie durch obige Formel (21) angegeben, notwendig ist, den Peak-Strom I21p zu erhöhen.
Die Zunahme der Sekundärwicklungsleitungszeit wird unter Bezugnahme auf die Formeln (19), (20), (21) und (22) erläutert. Wenn der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte Strom I2 um das 1,2-fache zunimmt, und der zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließende Peak-Strom als I21p_1.2 bezeichnet wird, die von der Sekundärwicklung 21 benötigte elektrische Leistung als P21_1.2 bezeichnet wird und die durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Leistung als P2_1.2 bezeichnet wird, kann I21p_1.2 durch Formel (46) ausgedrückt werden. P2_1.2 = P21_1.2 V2 × 1.2 × I2 = 1/2 × L21 × I21p_1.2 ² × fsw I21p_1.2 = √(2 × V2 × 1.2 × I2/(L21 × fsw)) (46)
Wenn der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 nicht zunimmt, kann der zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließende Strom-Peak-Wert I21p durch Formel (47) ausgedrückt werden. P2 = P21 V2 × I2 = 1/2 × L21 × I21p² × fsw I21p = √(2 × V2 × I2/(L21 × fsw)) (47)
Aus Formel (46) und Formel (47) kann I21p_1.2 durch Formel (48) ausgedrückt werden. I21p_1.2 = √(1.2) × I21p (48)
Wenn die die Sekundärwicklungsleitungszeit zu der Zeit, zu der der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 das 1,2-fache ist, durch Toff_1.2 bezeichnet wird, kann die Sekundärwicklungsleitungszeit Toff_1.2 aus Formel (22) und Formel (48) durch die Formel (49) ausgedrückt werden. Toff_1.2 = 2 × 1.2 × I2 × Tall/I21p_1.2 Toff_1.2 = 2 × 1.2 × I2 × Tall/√(1.2) × I21p Toff_1.2 = 1.2/√(1.2) × Toff (49)
1,2√(1,2) in Formel (49) ist größer als 1. Dies bedeutet, dass, wenn der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 um das 1,2-fache zunimmt, die Sekundärwicklungsleitungszeit Toff_1.2 zunimmt.
Um das Obige zusammenzufassen, nimmt, nach dem Ende des ersten Schritts, wenn der durch die Steuerschaltung 2 verbrauchte elektrische Strom I2 zunimmt, die ON-Zeit des Schaltelements 7 zu, und die Periode, während der der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, nimmt zu, das heißt die Sekundärwicklungsleitungszeit nimmt zu. Wenn die Sekundärwicklungsleitungszeit zunimmt, nimmt der Verlust in der Diode D21 zu und deshalb nimmt die Wärmeerzeugung zu.
In den 29a und 29b gibt es eine Periode, während der das Schaltelement 7 aus ist und kein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt (nachfolgend als diskontinuierlicher Betriebsmodus bezeichnet). Andererseits fließt in 29c, während das Schaltelement 7 aus ist, ein elektrischer Strom weiterhin zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21, und es gibt keine Periode, während der Stromwerte von sowohl ID als auch I21 null sind (nachfolgend als kontinuierlicher Betriebsmodus bezeichnet). Insbesondere nimmt in dem Fall des kontinuierlichen Betriebsmodus die Wärmeerzeugung des Schaltelements 7 ebenfalls zu, da nicht nur die Wärmeerzeugung der Diode D21 sondern auch der Verlust des Schaltelements 7 zunimmt. Deshalb sind nicht nur Maßnahmen gegen die Wärmeerzeugung der Diode D21 sondern auch Maßnahmen gegen die Wärmeerzeugung des Schaltelements 7 notwendig.
Deshalb wird in dieser Ausführungsform die Zeit, während der ein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, das heißt die Sekundärwicklungsleitungszeit, erfasst, um den durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Strom I2 zu überwachen. Wenn die Sekundärwicklungsleitungszeit zunimmt, wird bestimmt, dass in der Steuerschaltung 2 eine Unregelmäßigkeit aufgetreten wird, und der elektrische Strom I2 übermäßig groß wird. Nachdem diese Bestimmung beendet ist, wird von der Steuerschaltung 2 ein Alarmsignal ausgegeben, und die Leistungsversorgung der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4 wird begonnen, um zu verhindern, dass ein übermäßig großer Strom zu der Steuerschaltung 2 fließt und zu verhindern, dass der Betrieb der Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den kontinuierlichen Betriebsmodus übergeht.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, zu verhindern, dass ein übermäßig großer elektrischer Strom zu der Diode D21 fließt. Deshalb ist es nicht notwendig, die Wärmekapazität der Diode D21 zu erhöhen, und deshalb ist es möglich, eine Kostenzunahme zu verhindern. Wenn eine Unregelmäßigkeit erfasst wird, wird jeder Schaltung, welcher die Schaltnetzteil-Schaltung 1 elektrische Leistung zuführt, elektrische Leistung in einer ausbalancierten Weise zugeführt. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass ein übermäßig großer elektrischer Strom der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 zum Zuführen von elektrischer Leistung an die Steuerschaltung 2 zugeführt wird. Dies führt zur Verhinderung des kontinuierlichen Betriebsmodus. Folglich ergibt sich die Wirkung, dass es nicht nötig ist, die Wärmekapazität des Schaltelements 7 zu erhöhen, und es ist möglich, eine Kostenzunahme zu verhindern.
Der Betrieb der in 27 und 28 gezeigten Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungsschaltung 1000 wird erläutert.
Nach dem Ende des ersten Schritts, das heißt in einem Zustand, in welchem nur die Steuerschaltung 2 und das IC zur Leistungsversorgungssteuerung 8 arbeiten und die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 nicht arbeiten, überwacht das Schaltelement 7 die Spannung an Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 zur OFF-Zeit und erfasst die Sekundärwicklungsleitungszeit.
Aus den 29a bis 29c ist ersichtlich, dass, wenn das Schaltelement 7 aus ist, die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Plus-Spannung erzeugt, und in der Periode, in welcher der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, die Spannung an den Anschlüssen V21 eine Plus-Spannung erzeugt.
30 ist ein Diagramm, welches ein Verhalten eines Eingangssignals und eines Ausgangssignals einer Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 zeigt. 30 zeigt die Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21, den elektrischen Strom I21, welcher zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, und das Ausgangssignal t21out der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000.
Wenn das Schaltelement 7 an ist, wird in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Minus-Spannung erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt ist der elektrische Strom I21 der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 null. Da durch die Diode D1001 das Fließen eines elektrischen Stroms verhindert wird, wird bei t21out keine Spannung erzeugt. Wenn das Schaltelement 7 an ist, wird in der Spannung an den Anschlüssen V21 der Sekundärwicklung 21 eine Plus-Spannung erzeugt. Da die Diode D1001 leitet, wird in t21out eine durch den Widerstand R1002 und den Widerstand R1003 geteilte Spannung erzeugt. Nur eine Plus-Spannung wird durch die Diode D1001 als t21out extrahiert. Ein zu der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 fließender elektrischer Strom wird begrenzt, und eine geteilte Spannung t21out wird durch den Widerstand R1002 und den Widerstand R1003 erzeugt.
Das erzeugte Ausgangssignal t21out der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit 1000 ist wie ein Pulssignal, welches, wie in 30 gezeigt, ein Plus-Potenzial hat. Durch Zuführen des Ausgangssignals t21out zu der Steuerschaltung 2 und Analysieren des Steuersignals t21out ist es möglich, die Zeit zu erfassen, während der der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt. Folglich ist es möglich, den zu der Steuerschaltung 2 fließenden elektrischen Strom I2 zu bestimmen.
In Bezug auf ein Analyseverfahren für t21out ist es beispielsweise, wie in der in den 22 und 23 gezeigten vierten Ausführungsform, denkbar, ein Verfahren zum Erfassen der Pulsbreite von t21out anzuwenden und basierend auf der Pulsbreite den Peak-Strom I21p des zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließenden elektrischen Stroms I21 und des zu der Steuerschaltung 2 fließenden elektrischen Stroms I2 zu berechnen. Es ist auch denkbar, einen Schwellenwert für die Pulsbreite bereitzustellen und, wenn die Pulsbreite gleich oder größer als der Schwellenwert ist, die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 zu betreiben.
Wie vorangehend erläutert, werden, wenn bestimmt wird, dass in dem durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Strom I2 eine Unregelmäßigkeit vorliegt, das Ausgangssignal sout und das Ausgangssignal fout von der Steuerschaltung 2 ausgegeben, um die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 zu betreiben.
Wenn ein Strom-Peak-Wert des zu der Primärwicklung 11 und dem Schaltelement 7 fließenden elektrischen Stroms ID gleich IDOC, das heißt gleich dem Überstrom-Schutz-Grenzstromwert ist, ist die durch die Primärwicklung 11 zuführbare elektrische Leistung Pinmax wie vorangehend erläutert. Wenn die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 betrieben werden, kann die elektrische Leistung Pinmax durch Formel (50) angegeben werden. Pinmax = η × (V2 × I2max + V5 × I5 + V3 × I3 + V4 × I4) (50)
Aus Formel (50) kann der zu der Steuerschaltung 2 fließende elektrische Strom I2max durch Formel (51) angegeben werden. I2max = Pinmax/(η × V2) – (V5 × I5 + V3 × I3 × V4 × I4)/V2 (51)
Im Vergleich zu Formel (45) kann, selbst wenn die durch die Primärwicklung 11 lieferbare elektrische Leistung Pinmax der Überstrom-Schutz-Grenzstromwert IDOC ist, da die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 elektrische Leistung verbrauchen, der zu der Steuerschaltung 2 fließende elektrische Strom I2max verringert werden.
Durch Zuführen von elektrischer Leistung an die Hauptschaltung 3 und die Peripheriegeräteschaltung 4 ist es möglich, die Zeit zu reduzieren, während der der elektrische Strom I21 zu der Sekundärwicklung 21 und der Diode D21 fließt, das heißt, es ist möglich, den in 29c gezeigten kontinuierlichen Betriebsmodus zu verhindern. Folglich ist es möglich, nicht nur die Wärmeerzeugung der Diode D21, sondern auch die Wärmeerzeugung des Schaltelements 7 zu reduzieren, es ist möglich, die Wärmekapazitäten der Diode D21 und des Schaltelements 7 zu verringern.
Wie vorangehend erläutert, ist es mit der Schaltnetzteil-Schaltung 1 der sechsten Ausführungsform möglich, nach Ende des ersten Schritts zu erfassen, dass in der Steuerschaltung 2 eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist und der zu der Steuerschaltung 2 fließende elektrische Strom I2 übermäßig groß wird. Mit Beginn des Betriebs der Hauptschaltung 3 und der Peripheriegeräteschaltung 4, welche aufgehört haben zu arbeiten, auf der Basis des Erfassungsergebnisses, und es ist möglich, den durch die Steuerschaltung 2 verbrauchten elektrischen Strom zu reduzieren. Es ist möglich, auf die Diode D21 konzentrierte Wärmeerzeugung zu reduzieren. Es ist möglich, zu verhindern, dass die Schaltnetzteil-Schaltung 1 in den kontinuierlichen Betriebsmodus übergeht. Es ist möglich, die Wärmeerzeugung des Schaltelements 7 zu reduzieren.
Es sei angemerkt, dass die in der ersten bis sechsten Ausführungsform gezeigten Konfigurationen Beispiele für die Konfiguration der vorliegenden Erfindung sind. Es ist selbstverständlich, dass die Konfigurationen mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden können und geändert werden können, um beispielsweise einen Teil der Konfiguration wegzulassen, ohne vom Sinne der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorangehend erläutert, ist die vorliegende Erfindung als die Schaltnetzteil-Schaltung 1 nützlich, bei welcher ein Schaltelement, eine Diode, ein Isoliertransformator, welche Komponenten einer Schaltnetzteil-Schaltung sind, in ihrer Größe reduziert werden können und eine Reduktion der Kosten erreicht werden kann, und sie ist auch als ein Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung 1 nützlich.
Bezugszeichenliste

1: Schaltnetzteil-Schaltung
2: Steuerschaltung
3: Hauptschaltung
4: Peripheriegeräteschaltung
5: Hauptleistungsversorgung
6: Isoliertransformator vom Zeilentransformator-Typ (Transformator)
7: Schaltelement
8: IC zur Leistungsversorgungssteuerung
9: Fehlerverstärker
11: Primärwicklung
21, 22, 23: Sekundärwicklungen
50: Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit
51: Spannungsextrahierungseinheit
52: Invers-Verstärkungseinheit
70: Schaltbetriebserfassungseinheit
71, 810, 820, 910, 920: Komperatoren
80: Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit
81: Leistungsversorgungsanschluss
82: GND-Anschluss
83: Eingangsanschluss
84: Signalausgangsanschluss
90: Schaltbetriebsbestimmungseinheit
100: Zeitbreitenmesseinheit
110: freilaufender Zähler
120: Erfassungseinheit
130: Zeitbreitenberechnungseinheit
210: arithmetische Prozessierungseinheit
220: Speichereinheit
230: IC zur Schaltungsstartsteuerung
521: Operationsverstärker
830, 930: AND-Schaltungen
840, 940: Verzögerungsschaltungen
860, 960: NPN-Transistoren
1000: Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit
B1: Hilfswicklung
R1, R2, R3, R4, R513, R514, R520, R523, R1002, R1003: Widerstände
D21, D22, D23, D24, D511, D1001: Dioden
C21, C22, C23, C24, C512: Kondensatoren
OI: Fotokoppler

Claims

Schaltnetzteil-Schaltung, welche einen Betrieb ausführt, um aus einer elektrischen Leistung einer Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für eine Steuerschaltung, welche einen Gesamtbetrieb eines elektronischen Geräts steuert, eine Hauptschaltung, welche einen tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und eine weitere Schaltung zu erzeugen, welche nicht in Bezug zu dem tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts steht, wobei die Schaltnetzteil-Schaltung umfasst: einen Isoliertransformator, welcher durch eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung gebildet ist; ein Schaltelement, welches in Reihe mit der Primärwicklung des Isoliertransformators geschaltet ist und ON/OFF-gesteuert ist, um Leistungsversorgung von der Hauptleistungsversorgung an die Primärwicklung zuzuführen; einen Kondensator, welcher über eine Diode mit der Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist; ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements basierend auf einer Ladespannung des Kondensator steuert; und eine Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit, welche eine Zeitelement erfasst, um es zu ermöglichen, die Zeit abzuschätzen, während der ein elektrischer Strom zu der Sekundärwicklung und der Diode fließt, und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt, wobei, nachdem der Hauptleistungsversorgung elektrische Leistung zugeführt wird, der Kondensator auf eine voreingestellte gewünschte Spannung aufgeladen wird, und, nachdem er auf die gewünschte Spannung aufgeladen ist, die Steuerschaltung den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung auf der Basis eines Ausgangssignals der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit steuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung basierend auf einem Ausgangssignal der Sekundärwicklungsleitungszeiterfassungseinheit einen elektrischen Strom bestimmt, welcher durch eine Schaltung verbraucht wird, welche elektrische Leistung der Sekundärwicklung verbraucht, basierend auf einem bestimmten Wert des elektrischen Stroms ein Alarmsignal ausgibt und die Hauptschaltung und die weitere Schaltung betreibt.
Schaltnetzteil-Schaltung, welche einen Betrieb ausführt, um aus einer elektrischen Leistung einer Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für eine Steuerschaltung, welche einen Gesamtbetrieb eines elektronischen Geräts steuert, eine Hauptschaltung, welche einen tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und eine weitere Schaltung zu erzeugen, welche nicht in Bezug zu dem tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts steht, wobei die Schaltnetzteil-Schaltung umfasst: Einen Isoliertransformator, welcher durch eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung gebildet ist; ein Schaltelement, welches in Reihe mit der Primärwicklung des Isoliertransformators geschaltet ist und ON/OFF-gesteuert ist, um Leistungsversorgung von der Hauptleistungsversorgung an die Primärwicklung zuzuführen; einen Kondensator, welcher über eine Diode mit der Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist; ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements basierend auf einer Ladespannung des Kondensators steuert und, während das Schaltelement an ist, auf der Basis eines zu der Primärwicklung und dem Schaltelement fließenden Stromwerts einen Überstrom-Schutzbetrieb steuert, um das Schaltelement zwangsabzuschalten, wobei, nachdem der Hauptleistungsversorgung elektrische Leistung zugeführt wird, der Kondensator auf eine voreingestellte gewünschte Spannung aufgeladen wird und, nachdem er auf die gewünschte Spannung aufgeladen ist, nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit die Steuerschaltung die Hauptschaltung und die weitere Schaltung zur Aufnahme des Betriebs ansteuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 3, wobei das IC zur Leistungsversorgungsteuerung arbeitet, ohne einen Überstrom-Schutzstromwert umzuschalten, welcher ein Bestimmungswert ist, um zu bestimmen, ob der Überstrom-Schutzbetrieb auszuführen ist.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 3, wobei der Kondensator mit der Steuerschaltung verbunden ist und der Steuerschaltung Betriebsleistung zugeführt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuerschaltung aus einer arithmetischen Prozessierungseinheit, welche den Betrieb des gesamten Gerätes steuert, einer Speichereinheit und einem IC zur Schaltungsstartsteuerung gebildet ist und das IC zur Schaltungsstartsteuerung eine Spannung des Kondensators überwacht und, wenn der Kondensator eine gewünschte Spannung erreicht, ein Startsignal an die arithmetische Prozessierungseinheit und die Speichereinheit ausgibt.
Schaltnetzteil-Schaltung, welche einen Betrieb ausführt, um aus einer elektrischen Leistung einer Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für eine Steuerschaltung, welche einen Gesamtbetrieb eines elektronischen Geräts steuert, eine Hauptschaltung, welche einen tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und eine weitere Schaltung zu erzeugen, welche nicht in Bezug zu dem tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts steht, wobei die Schaltnetzteil-Schaltung umfasst: einen Isoliertransformator, welcher durch eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung gebildet ist; ein Schaltelement, welches in Reihe mit der Primärwicklung des Isoliertransformators geschaltet ist und ON/OFF-gesteuert ist, um Leistungsversorgung von der Hauptleistungsversorgung an die Primärwicklung zuzuführen; einen Kondensator, welcher über eine Diode mit der Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist; ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements basierend auf einer Ladespannung des Kondensator steuert; wobei, nachdem der Hauptleistungsversorgung elektrische Leistung zugeführt wird, der Kondensator auf eine voreingestellte gewünschte Spannung aufgeladen wird und, nachdem er auf die gewünschte Spannung aufgeladen ist, nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit die Steuerschaltung die Hauptschaltung und die weitere Schaltung zur Aufnahme des Betriebs ansteuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 7, ferner umfassend eine Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit, welche eine Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung erfasst und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt, wobei die Steuerschaltung den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung basierend auf der Ausgabe der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit steuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 8, wobei die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit eine Spannung zwischen Anschlüssen der Sekundärwicklung zum Ausführen der Leistungsversorgung an die Steuerschaltung als das Erfassungsergebnis ausgibt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerschaltung eine Leistungsversorgungsspannungsbestimmungseinheit umfasst, welche basierend auf einem Ausgangssignal der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit den Start und den Stop des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung bestimmt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 7, ferner umfassend eine Schaltbetriebserfassungseinheit, welche eine Zeitelement erfasst, um es zu ermöglichen, eine ON-Zeit des Schaltelements abzuschätzen, und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt, wobei die Steuerschaltung den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung basierend auf der Ausgabe der Schaltbetriebserfassungseinheit steuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 11, wobei die Schaltbetriebserfassungseinheit das Zeitelement basierend auf einer Spannung zwischen Anschlüssen der Sekundärwicklung zum Ausführen der Leistungsversorgung an die Steuerschaltung erfasst.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuerschaltung eine Schaltbetriebsbestimmungseinheit umfasst, welche basierend auf einem Ausgangssignal der Schaltbetriebserfassungseinheit den Start und den Stop des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung bestimmt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 13, wobei das Zeitelement aufgrund des Betriebs des Schaltelements, wie es durch die Schaltbetriebserfassungseinheit erfasst wird, eine Anschaltzeit des Schaltelements oder eine Ausschaltzeit des Schaltelements oder eine Betriebsfrequenz des Schaltelements oder eine Zeit ist, während der ein Strom zu der Sekundärwicklung des Isoliertransformators und der mit der Sekundärwicklung verbundenen Diode fließt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 13, wobei die Schaltbetriebsbestimmungseinheit eine Zeitmeßeinheit umfasst, welche eine Zeit des Zeitelements basierend auf dem Ausgangssignal der Schaltbetriebserfassungseinheit misst.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 7, ferner umfassend: eine Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit, welche eine Leistungsversorgungsspannung der Hauptleistungsversorgung erfasst und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt; und eine Schaltbetriebserfassungseinheit, welche ein Zeitelement erfasst, um es zu ermöglichen, eine ON-Zeit des Schaltelements abzuschätzen, und ein Erfassungsergebnis an die Steuerschaltung ausgibt; wobei die Steuerschaltung den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung basierend auf der Ausgabe der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit und der Schaltbetriebserfassungseinheit steuert.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 16, wobei die Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit eine Spannung zwischen Anschlüssen der Sekundärwicklung zum Ausführen der Leistungsversorgung an die Steuerschaltung als das Erfassungsergebnis ausgibt, und die Schaltbetriebserfassungseinheit das Zeitelement auf Basis der Spannung zwischen den Anschlüssen der Sekundärwicklung zum Ausführen der Leistungsversorgung an die Steuerschaltung erfasst.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die Steuerschaltung eine Schaltungsdiagnoseeinheit umfasst, welche basierend auf einem Ausgabesignal der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit und einem Ausgangssignal der Schaltbetriebserfassungseinheit einen Start und einen Stop des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung bestimmt.
Schaltnetzteil-Schaltung gemäß Anspruch 18, wobei die Steuerschaltung eine arithmetische Prozessierungseinheit umfasst, welche den Gesamtbetrieb des elektronischen Geräts steuert, wobei die Schaltungsdiagnoseeinheit in der arithmetischen Prozessierungseinheit bereitgestellt ist und wobei die Schaltungsdiagnoseeinheit den Betrieb der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung basierend auf dem Ausgangssignal der Leistungsversorgungsspannungserfassungseinheit und/oder dem Ausgangssignal der Schaltbetriebserfassungseinheit steuert.
Steuerverfahren für eine Schaltnetzteil-Schaltung, welche einen Betrieb ausführt, um aus einer elektrischen Leistung einer Hauptleistungsversorgung Betriebsleistung für eine Steuerschaltung, welche einen Gesamtbetrieb eines elektronischen Geräts steuert, eine Hauptschaltung, welche den tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts durchführt, und eine weitere Schaltung zu erzeugen, welche nicht in Bezug zu dem tatsächlichen Betrieb des elektronischen Geräts steht, wobei die Schaltnetzteil-Schaltung umfasst: einen Isoliertransformator, welcher durch eine Primärwicklung und wenigstens eine Sekundärwicklung gebildet ist; ein Schaltelement, welches in Reihe mit der Primärwicklung des Isoliertransformators geschaltet ist und ON/OFF-gesteuert ist, um Leistungsversorgung von der Hauptleistungsversorgung an die Primärwicklung zuzuführen; einen Kondensator, welcher über eine Diode mit der Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist; ein IC zur Leistungsversorgungssteuerung, welches den ON/OFF-Betrieb des Schaltelements basierend auf einer Ladespannung des Kondensator steuert; wobei die Verarbeitung der Steuerschaltung einen ersten Schritt zum Aufladen des Kondensators auf eine voreingestellte gewünschte Spannung unter Verwendung von elektrischer Leistung der Hauptleistungsversorgung umfasst, und wobei nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit nach Abschluss der Verarbeitung des ersten Schritts die Steuerschaltung ein Startsignal an die Hauptschaltung und die weitere Schaltung ausgibt und die Hauptschaltung und die weitere Schaltung ansteuert, den Betrieb zu starten.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 20, wobei die Verarbeitung der Steuerschaltung umfasst: einen zweiten Schritt zum Erfassen einer Leistungsversorgungsspannungswert der Hauptleistungsversorgung; und einen dritten Schritt zum Steuern des Starts oder des Stopps des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung oder zur Ausgabe eines Alarmsignals ohne den Betrieb zu starten, und zwar basierend auf der Erfassung des zweiten Schritts.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 21, wobei in dem zweiten Schritt der Leistungsversorgungsspannungswert der Hauptleistungsversorgung und ein voreingestellter Spannungsobergrenzenschwellenwert verglichen werden, der Leistungsversorgungsspannungswert und ein voreingestellter Spannungsuntergrenzenschwellenwert verglichen werden, und bestimmt wird, ob der Leistungsversorgungsspannungswert eine erste Bedingung erfüllt, dass der Leistungsversorgungsspannungswert gleich oder größer als Spannungsuntergrenzenschwellenwert ist und gleich oder kleiner als Spannungsobergrenzenschwellenwert ist, oder eine zweite Bedingung, dass der Leistungsversorgungsspannungswert gleich oder größer als Spannungsuntergrenzenschwellenwert ist, und wobei in dem dritten Schritt, wenn in dem zweiten Schritt bestimmt wird, dass der Leistungsversorgungsspannungswert die erste Bedingung oder die zweite Bedingung erfüllt, das Startsignal an die Hauptschaltung und die weitere Schaltung nach Ablauf einer voreingestellten Verzögerungszeit ausgegeben wird, und die Steuerung zum Starten des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 21, wobei in dem dritten Schritt, wenn in dem zweiten Schritt bestimmt wird, dass der Leistungsversorgungsspannungswert weder die erste Bedingung noch die zweite Bedingung erfüllt, dass Startsignal nicht an die Hauptschaltung und die weitere Schaltung ausgegeben wird und die Steuerung zum Stoppen des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 22 oder 23, wobei in dem dritten Schritt, nachdem die Hauptschaltung die weitere Schaltung betrieben werden, der Spannungsobergrenzenschwellenwert und/oder der Spannungsuntergrenzenschwellenwert basierend auf dem Leistungsversorgungsspannungswert der Hauptleistungsversorgung geändert wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 24, wobei in dem dritten Schritt, nachdem die Hauptschaltung und die weitere Schaltung betrieben werden und nachdem der Spannungsobergrenzenschwellenwert und/oder der Spannungsuntergrenzenschwellenwert geändert wurden, wenn erfasst wird, dass der Leistungsversorgungsspannungswert die erste Bedingung oder die zweite Bedingung nicht erfüllt, eine Steuerung zum Stoppen des Betriebs der Hauptschaltung und/oder der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 20, wobei die Verarbeitung der Steuerschaltung umfasst: einen zweiten Schritt des Erfassens eines Zeitelements, um es zu ermöglichen, eine ON-Zeit des Schaltelements abzuschätzen; und einen dritten Schritt des Steuerns des Starts oder des Stopps des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung oder zum Ausgeben eines Alarmsignal ohne Starten des Betriebs, und zwar auf Basis des Erfassungsergebnisses in dem zweiten Schritt.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 26, wobei in dem zweiten Schritt das Zeitelement und ein voreingestellter Zeitobergrenzenschwellenwert verglichen werden, das Zeitelement und ein voreingestellter Zeituntergrenzenschwellenwert verglichen werden, und bestimmt wird, ob das Zeitelement eine erste Bedingung, dass das Zeitelement gleich oder größer als der Zeituntergrenzenschwellenwert ist und gleich oder kleiner als der Zeitobergrenzenschwellenwert ist, oder eine zweite Bedingung erfüllt, dass das Zeitelement gleich oder größer als der Zeituntergrenzenschwellenwert ist, und wobei in dem dritten Schritt, wenn in dem zweiten Schritt bestimmt wird, dass das Zeitelement die erste Bedingung oder die zweite Bedingung erfüllt, das Startsignal an die Hauptschaltung und die weitere Schaltung nach Ablauf der voreingestellten Verzögerungszeit ausgegeben wird und die Steuerung zum Starten des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 26, wobei in dem dritten Schritt, wenn in dem zweiten Schritt bestimmt wird, dass das Zeitelement weder die erste Bedingung noch die zweite Bedingung erfüllt, das Startsignal nicht an die Hauptschaltung und die weitere Schaltung ausgegeben wird und eine Steuerung zum Stoppen des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 27 oder 28, wobei in dem dritten Schritt, nachdem die Hauptschaltung und die weitere Schaltung betrieben werden, der Zeitobergrenzenschwellenwert und/oder der Zeituntergrenzenschwellenwert basierend auf dem Zeitelement geändert wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 29, wobei in dem dritten Schritt nachdem die Hauptschaltung und die weitere Schaltung betrieben werden, nachdem der Zeitobergrenzenschwellenwert und/oder der Zeituntergrenzenschwellenwert geändert wurden, wenn das Zeitelement weder die erste Bedingung noch die zweite Bedingung erfüllt, eine Steuerung zum Stoppen des Betriebs der Hauptschaltung und/oder der weiteren Schaltung ausgeführt wird.
Steuerverfahren für die Schaltnetzteil-Schaltung nach Anspruch 20, wobei die Verarbeitung der Steuerschaltung umfasst: einen zweiten Schritt des Erfassens eines Zeitelements, um es zu ermöglichen, eine ON-Zeit des Schaltelements abzuschätzen; und einen dritten Schritt des Steuerns des Starts oder des Stopps des Betriebs der Hauptschaltung und der weiteren Schaltung oder zum Ausgeben eines Alarmsignal ohne Starten des Betriebs, und zwar auf Basis des Erfassungsergebnisses in dem zweiten Schritt.