DE19537896B4 - Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung unter Verwendung des Kontrollers - Google Patents

Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung unter Verwendung des Kontrollers Download PDF

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Abstract

Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zum Empfang einer Eingangsleistung mit einer Eingangsgleichspannung, wobei die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung folgende Komponenten aufweist: einen Transformator (53) zum Transformieren einer von der Eingangsgleichspannung gebildeten Wechselspannung; einen Gleichrichter (54) zum Gleichrichten der von dem Transformator transformierten Wechselspannung und zum Erzeugen einer Gleichspannung; einen Regler (55), welcher einen relativ hohen Strom fließen lässt, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter grösser als eine Bezugsspannung ist, und einen relativ kleinen Strom fließen lässt, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter kleiner als die Bezugsspannung ist; einen Fotokoppler (56), welcher einen Strom proportional zu der Grösse des Stroms leitet, welcher von dem Regler verringert wird, den Strom in ein optisches Signal umwandelt und danach das optische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt; und eine Schalum Steuern der Transformatoreinrichtung in Übereinstimmung mit der Grösse des von dem Fotokoppler eingegeben Stroms erzeugt, wobei die Schaltsteuerungseinheit folgende Komponenten aufweist:...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung mit diesem Kontroller. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und auf eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung unter Verwendung dieses Kontrollers, wobei die Funktionen einer Leistungszufuhr, einer Rückkopplung und eines weichen Starts auf einem einzigen Chip mit einer minimalen Anzahl von externen Komponenten wie Verbindungsanschlüssen integriert sind.
  • Eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung wird weitreichend verwendet, da diese Versorgungseinrichtung einen hohen Leistungsbetrag bei einer vorgeschriebenen Spannung mit einem relativ kleinen Transformator bzw. Übertrager zuführen kann. Dementsprechend ist das Volumen und das Gewicht im Vergleich zu anderen Leistungszufuhrkonfigurationen, welche dieselbe Leistung zuführen können, relativ klein. Daher sind diese Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtungen gut geeignet für elektronische Systeme mit Halbleiterbauelementen kleiner Größe und leichtem Gewicht.
  • Aus der EP 0 585 789 A1 ist eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung bekannt, die einen ersten Anschluss für eine Leistungsschaltung, einen zweiten Anschluss für Erde und einen dritten Anschluss zur Aufnahme einer Kombination eines Rückkopplungssignals und einer Vorspannungs-Versorgungsspannung aufweist.
  • Aus dem Datenblatt PWR-TOP 200-4/14, das im November 1994 von Power Integrations Inc. veröffentlicht wurde, ist ein Kontroller bekannt, der folgende Elemente aufweist: Anschlüsse für die Betriebsgleichspannung, einen Oszillator, einen Spannungskomparator, einen Pulsbreitenmodulator, eine Unterspannungssperrschaltung, sowie ein NAND-Gatter und einen invertierenden Gate-Treiber.
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm einer gebräuchlichen Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung. Wie in 5 dargestellt enthält die gebräuchliche Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung einen Gleichrichter 11, welcher eine Wechselstromleistung (AC-Leistung) gleichrichtet, um eine Gleichstromleistung (DC-Leistung) bereitzustellen, einen Schalter 12, welcher auf ein Steuersignal anspricht, zum selektiven Anlegen der Spannung von dem Gleichrichter 11 an die Primärwicklung eines Transformators 13, um darin eine Hochfrequenzwechselstromsignalkomponente zu erzeugen, wobei an dem Transformator 13 an seiner Sekundärwicklung eine Rechteckswechselspannung erzeugt wird, wenn der Schalter 12 ein- und ausgeschaltet wird, einen Hochfrequenzgleichrichter 14, welcher die Hochfrequenzwechselspannung von dem Transformator 13 gleichrichtet, um eine DC-Leistungsausgangsspannung zu erzeugen, einen Regler 15, welcher eine konstante Ausgangsspannung von dem Hochfrequenzgleichrichter 14 durch Steuerung des Tastverhältnisses des Schalters 12 aufrechthält, einen Fotokoppler 16, welcher ein elektrisches Eingangssignal von dem Regler 15 in ein optisches Signal umwandelt und dieses optische Signal in ein anderes elektrisches Signal umwandelt, und eine Schaltsteuerungseinheit 17, welche ein Steuersignal zur Steuerung der selektiven Leitung durch den Schalter 12 im Ansprechen auf ein von dem Fotokoppler 16 eingegebenes Signal erzeugt.
  • Die in 6 dargestellte Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung erzeugt ein Fehlersignal zur Rückkopplung in Übereinstimmung mit einer Abweichung der DC-Ausgangsspannung von einem vorgeschriebenen Pegel. Das Fehlersignal wird in dem Regler 15 gebildet und über den Fotokoppler 16 der Schaltsteuerungseinheit 17 zugeführt. Das Fehlersignal steuert die Zeitdauer, in welcher der Schalter 12 leitend ist, so daß Strom in die Primärwicklung des Transformators 13 fließt, wodurch die an den Wicklungen des Transformators 13 auftretenden Spannungen derart gesteuert werden, so daß aus der gleichgerichteten Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators 13 eine im wesentlichen konstante DC-Ausgangsspannung eines geregelten Wertes gebildet wird. Wenn die DC-Ausgangsspannung der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung dazu neigt, unter den vorgeschriebenen Pegel abzufallen, wird das Ansteuerungspuls-Tastverhältnis des Schalttransistors, welcher in der Schaltsteuerungseinheit 17 installiert ist, erhöht, um eine kompensierende Gegentendenz zum Erhöhen der DC-Ausgangsspannung einzubringen. Wenn die DC-Ausgangsspannung dazu neigt, den vorgeschriebenen Pegel zu überschreiten, wird das Ansteuerungspuls-Tastverhältnis des Schalttransistors in der Schaltsteuerungseinheit 17 reduziert, wodurch eine kompensierende Gegentendenz zur Verringerung der Ausgangsspannung eingeführt wird. Auf diese Weise wird eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung unabhängig einer Änderung der Versorgungslast aufrechterhalten. Dementsprechend stellt die Schaltsteuerungseinheit 17 ein wichtiges Teil der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung dar.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung; und 7 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des Kontrollers 271 der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf 6 und 7 und betrifft eine herkömmliche Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und eine herkömmliche Schaltsteuerungseinheit.
  • Die herkömmliche Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6 enthält einen Gleichrichter 21, welcher die Spannung von der Wechselstromleistungsversorgungseinrichtung (AC-Leistungsversorgungseinrichtung) gleichrichtet, um eine Gleichspannung bereitzustellen; einen Kontroller 271 entsprechend 7, welcher die Erzeugung der Hochfrequenzwechselspannung von dem Gleichrichter 21 im Ansprechen auf ein Steuersignal steuert; einen Transformator 23, welcher die an der Primärwicklung des Transformtors 23 auftretende Spannung im Ansprechen auf den Schalter transformiert, welcher bezüglich der Leitung abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, um eine Hochfrequenzwechselspannung zu erzeugen; einen Hochfrequenzgleichrichter 24, welcher die Hochfrequenzwechselspannung von dem Transformator 23 gleichrichtet, um eine DC-Ausgangsspannung bereitzustellen; einen Regler 25, welcher eine konstante DC-Ausgangsspannung durch Steuern des Tastverhätnisses des Schalters beibehält; einen Fotokoppler 26, welcher ein von dem Regler 25 eingegebenes Signal in ein optisches Signal umwandelt und danach das optische Signal in ein anderes elektrisches Signal umwandelt; und einen Kontroller 27 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6, welche ein DC-Leistungseingangssignal von dem Gleichrichter 24 im Ansprechen auf den Fotokoppler 26 erzeugt, und Dämpfungsschaltungen 22, welche den Schalter 2718 schützen. Der Fotokoppler 26 wirkt mit dem Transformator 23 zusammen, um eine Gleichstromisolierung zwischen der Eingangs- und Ausgangsschaltung der in 6 dargestellten Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung vorzusehen, wobei diese Schaltungen unabhängig geerdet werden können. Wo eine unabhängige Erdung der Eingangs- und Ausgangsschaltung der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung nicht benötigt wird, gegenüber dem Fall, bei welchem der Transformator 23 als Auto- bzw. Spartransformator mit Teilen der Primär- und Sekundärwicklungen gemeinsam verbunden ist, können wie beim Stand der Technik bekannt andere Mittel eines Direktkopplungsrückkopplungsfehlersignals verwendet werden. Die Schaltsteuerungseinheit 27 enthält einen Kontroller 271 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6, welche einen Erdungsanschluß 2, der über einen neutralen Masseanschluß einer primären AC-Wechselspannungsversorgungseinrichtung geerdet ist, und einen Leistungsanschluß 3 und einen Ausgangsanschluß 1 besitzt, die jeweils mit der Dämpfungsschaltung 22, einem Widerstand 272 und einem Kondensator 273 verbunden sind, welcher zwischen einem Rückkopplungsanschluß 5 des Kontrollers für die Schaltungsmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und Masse angeschlossen ist, einen Kondensator 274, welcher zwischen Masse und einem Anschluß 4 des Kontrollers 271 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zum weichen Starten angeschlossen ist, und Komponenten 275 bis 278, welche eine Leistungsversorgungsschaltung bilden.
  • Der Kontroller 271 entsprechend 7 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung entsprechend 6 enthält eine Unterspannungssperreinrichtung (UVLO, undervoltage lock-out) 2710, einen Haltespeicher 2711, eine thermische Abschalteinrichtung (TSD, thermal shut down) 2712, einen Oszillator 2713, einen Pulsbreitenmodulator (PWM, pulse width modulator) 2714, eine Ansteuerungseinrichtung 2715, ein Flip-Flop 2716, eine Strombegrenzungseinrichtung (CL, current limiter) 2717 und einen Schalttransistor 2718, welcher das oben beschriebene Schalten vorsieht.
  • Im folgenden wird der Betrieb der herkömmlichen Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung beschrieben. Wenn die Wechselstromleistung an die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung angelegt wird, wird die Leistung durch den Gleichrichter 21 gleichgerichtet, es wird die Wechselstromwelligkeit durch einen Filter innerhalb des Gleichrichters 21 unterdrückt, und es wird die Wechselspannung der AC-Leistungszufuhr in eine Gleichspannung umgewandelt. Diese Gleichspannung wird an die Primär- bzw. Eingangswicklung des Transformators 23 angelegt, wenn der Schalttransistor 2718 in dem Kontroller 271 leitend gemacht wird, wodurch ein Stromfluß durch die Primärwicklung hervorgerufen wird, und es baut sich ein die Wicklung umgebendes Magnetfeld auf, wodurch Energie gespeichert wird. Wenn der Schalttransistor 2718 nichtleitend gemacht wird, wird der Stromfluß durch die Primärwicklung aufrechterhalten, wenn das die Wicklung umgebende Magnetfeld zusammenbricht, wobei die gespeicherte Energie freigesetzt und eine Rückflußspannung hervorgerufen wird, welche an der Primärwicklung entgegengesetzt zu der Polarität der an die Primärwicklung des Transformators 23 angelegten Gleichspannung auftritt, wenn sich der Schalttransistor 2718 in dem Kontroller 271 in dem leitenden Zustand befindet. Die Größe der Rücklaufspannung hängt von dem Tastverhältnis des durch den Schalttransistor 2718 vorgesehenen Schalters ab, d. h. von dem Verhältnis zwischen der Dauer des Leitungszustands zu der Dauer des Nichtleitungszustands. Die im wesentlichen rechteckige Spannungswellenform, welche an der Primär- oder Eingangswicklung des Transformators auftritt, wird an der Sekundär- oder Ausgangswicklung mit einem Faktor reproduziert, welcher durch das Windungsverhältnis der Wicklungen bestimmt wird, und es wird eine Pulsspannung an der Sekundärwicklung zum Anlegen an den Gleichrichter 24 gebildet.
  • Der Gleichrichter 24 richtet diese Pulsspannung gleich und bildet daraus eine DC-Ausgangsspannung. Die DC-Ausgangsspannung, die Ausgangsspannung des Gleichrichters 24, wird dem Regler 25 zugeführt und mit einer Spannung eines vorgeschriebenen Werts zum Entwickeln einer Fehlerspannung verglichen, wobei die Fehlerspannung an den Fotokoppler 26 am Eingang der Schaltung angelegt wird, um eine lichtaussendende Diode anzusteuern. Das von der lichtaussendenden Diode des Fotokopplers 26 in ein optisches Signal umgewandelte Signal wird in ein anderes elektrisches Signal durch einen Fototransistor in der Ausgangsschaltung des Fotokopplers 26 umgewandelt und an den Rückkopplungsanschluß des Kontrollers 271 in der Schaltsteuerungseinheit 27 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung entsprechend 6 angelegt.
  • Bei dem in 7 im Detail dargestellten Kontroller 271 der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung bestimmt der Oszillator 2713 die Rate der Pulse, welche von dem Pulsbreitenmodulator 2714 der Ansteuerungseinrichtung 2715 zuzuführen sind. Der Pulsbreitenmodulator 2714 moduliert die Breite des der Ansteuerungseinrichtung 2715 zugeführten Pulssignals im Ansprechen auf ein an den Rückkopplungsanschluß 5 angelegtes Signal, wobei das Pulssignal zum Beeinflussen des Schalttransistors 2718 zur Leitung und Nichtleitung in Abhängigkeit davon verwendet wird, ob sich das Pulssignal in einem hohen oder niedrigen Spannungszustand befindet. Die abwechselnde Leitung und Nichtleitung des Schalttransistors 2718 ruft eine Hochfrequenzwechselspannung hervor, welche an der Eingangswicklung des Transformators 23 erzeugt wird, und es wird eine Ausgangswechselspannung an der Ausgangswicklung induziert. Die Größe der von der Eingangswicklung des Transformators 23 auf die Ausgangswicklung übertragenen Leistung wird in Übereinstimmung mit der Einschalt/Ausschalt-Ansteuerungszeit oder dem Tastverhältnis des Schalttransistors 2718 gesteuert.
  • Unter Bezugnahme auf 7 regelt bei dem Kontroller 271 für die Schaltsteuereinheit 27 der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6 der Pulsbreitenmodulator 2714 die Zeit, bei welchem das Pulssignal der Ansteuerungseinrichtung 2715 im Ansprechen auf das Signal bereitgestellt wird, welches dem Nebenschlußregelanschluß 4 zugeführt wird, um die gesamte Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung weich zu starten. Der weiche Start sorgt dafür, daß die Eingangsenergie (die Spannung und der Strom) der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung sich allmählich von 0 an einer Anfangsstufe erhöht, wobei die Vorteile des weichen Starts der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zugute kommen und das Rauschen reduziert wird. Die herkömmliche Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung besitzt jedoch wie oben beschrieben die Schwierigkeit, daß der Kontroller 271 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung fünf externe Anschlüsse besitzt. Diese Schwierigkeit sollte durch Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen eines leichteren Gewichts und einer kleineren Größe behoben werden.
  • 8 zeigt eine integrierte Schaltung einer Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung mit drei Anschlüssen, welche in dem am 17. Mai 1994 erteilten US-Patent Nr. 5,313,381 offenbart ist. Die Schaltung enthält einen Gleichrichter 41, welcher die Wechselspannung von der AC-Leistungsversorgungseinrichtung gleichrichtet, um eine Gleichspannung vorzusehen, einen Transformator 43, an dessen Primär- oder Eingangswicklung die Gleichspannung von dem Gleichrichter 41 selektiv angelegt wird, einen Hochfrequenzgleichrichter 44, welcher ein von der Sekundär- oder Ausgangswicklung des Transformators 43 eingegebenes Signal gleichrichtet, um eine andere Gleichspannung als Ausgangsspannung vorzusehen, einen Regler 45, welcher die Abweichung der Ausgangsspannung von einem vorgeschriebenen Wert zum Erzeugen eines Fehlersignals bestimmt, einen Fotokoppler 46, welcher ein von dem Regler 45 eingegebenes elektrisches Signal in ein optisches Signal umwandelt und danach das optische Signal wiederum in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine Schaltsteuerungseinheit 47, welche ein Steuersignal zum Steuern des selektiven Anlegens der Gleichspannung von dem Gleichrichter 41 an die Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 43 im Ansprechen auf ein von dem Fotokoppler 46 eingegebenes Signal ausgibt. Die Schaltsteuerungseinheit 47 enthält einen Kontroller 471 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung, einen Schalttransistor 472, welcher einen Gateanschluß besitzt, der mit einem Ausgangsanschluß des Kontrollers 471 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung verbunden ist, und einen Drainanschluß, welcher an die Primärwicklung des Transformators 43 angeschlossen ist, und einen Kondensator 473, welcher zwischen dem Ausgangsanschluß des Fotokopplers 46 und dem Kontroller 471 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung angeschlossen ist.
  • Im folgenden wird der Betrieb der herkömmlichen Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung beschrieben. Wenn eine AC-Leistung angelegt wird, wird die Wechselspannung von dem Gleichrichter 41 gleichgerichtet und in eine Gleichspannung umgewandelt, welche selektiv an die Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 43 angelegt wird, wenn der Schalttransistor 472 sich in dem leitenden Zustand befindet. Die der Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 43 zum Speichern des die Wicklungen umgebenden magnetischen Felds zugeführte Leistung wird durch ein Steuersignal der Schaltsteuerungseinheit 47 geregelt und in einen Spannungspuls umgewandelt, wobei der Spannungspuls von dem Transformator umgewandelt wird und an der Sekundär- oder Ausgangswicklung dem Hochfrequenzgleichrichter 44 zugeführt wird. Der Hochfrequenzgleichrichter 44 richtet diese transformierte Spannung gleich, um eine DC-Ausgangsspannung zu bilden. Die DC-Ausgangsspannung von dem Hochfrequenzgleichrichter 44 wird dem Regler 45 zugeführt, welcher eine Fehlerspannung erzeugt, die zum Ansteuern einer Licht emittierenden Diode darin an den Fotokoppler 46 angelegt wird. Das von der Licht emittierenden Diode des Fotokopplers 46 umgewandelte Signal wird durch den Lichtempfänger des Fotokopplers 46 in ein anderes elektrisches Signal umgewandelt, welches danach wiederum an den Rückkopplungs/Leistungsanschluß (FB/VS) des Kontrollers 471 in der Schaltsteuerungseinheit 47 der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 8 angelegt wird.
  • Der Kontroller 471 für die Schaltsteuerungseinheit 47 spricht auf ein Signal an, welches dem Rückkopplungs/Leistungsanschluß (FB/VS) eingegeben wird, um die Breite des Pulssignals zu verändern, welches an den Schalttransistor 472 angelegt wird, um ein entsprechendes Ein- bzw. Ausschalten durchzuführen. Wenn der Schalttransistor 472 ein- oder ausgeschaltet ist, wird die Hochfrequenzwechselspannung an die Eingangswicklung des Transformators 43 angelegt, und es wird eine entsprechende Ausgangswechselspannung an der Ausgangswicklung des Transformators 43 induziert. In dem Fall kann die Größe der von der Eingangswicklung des Transformators 43 an die Ausgangswicklung im Ansprechen auf die Einschalt/Ausschalt-Ansteuerungszeit des Schalttransistors 472 angelegte Leistung eingestellt werden. Die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung entsprechend 8 besitzt jedoch keine Funktion bezüglich eines weichen Starts des Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zu schaffen, wobei die Funktionen einer Leistungszufuhr, einer Rückkopplung und ein weicher Start auf einem einzigen Chip bei einer minimalen Anzahl von externen Anschlüssen integriert sind.
  • Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung erste und zweite Anschlüsse zum Empfang einer Betriebsgleichspannung für den Kontroller und einen dritten Anschluß zum Speisen des Schalters in der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung mit Pulsen, so daß lediglich drei externe Anschlüsse benötigt werden. Der Kontroller enthält einen Oszillator, welcher durch Anlegen des Betriebsgleichspannung zum Erzeugen von Schwingungen einer vorgeschriebenen Frequenz betrieben wird, einen Spannungskomperator zum Vergleichen eines Teils des Betriebsgleichspannung, welche von dem Kontroller empfangen wird, mit einer Bezugsgleichspannung zum Ableiten eines Spannungskomperatorausgangssignals, und einen Pulsbreitenmodulator zum Bereitstellen eines Ausgangspulssignals, welches Pulse einer Rate enthält, die durch die Schwingungen einer von dem Oszillator erzeugten vorgeschriebenen Frequenz bestimmt ist, und mit einer von dem Komparatorausgangssignal gesteuerten Breite. Das Tastverhältnis eines Ausgangspulses ist größer oder kleiner bezüglich der Amplitude in Abhängigkeit davon, ob der Teil der von dem Kontroller empfangenen Betriebsgleichspannung größer oder kleiner als die Bezugsgleichspannung ist. Des weiteren enthält der Kontroller eine Unterspannungssperrschaltung, welche ein Steuersignal erzeugt, und ein UND-Gatter zum selektiven Übertragen des Ausgangspulssignals des Pulsbreitenmodulators im Ansprechen auf das Steuersignal von der Unterspannungssperrschaltung. Die Unterspannungssperrschaltung ermöglicht, daß das UND-Gatter das Ausgangspulssignal des Pulsbreitenmodulators überträgt, wenn die Betriebsgleichspannung für den Kontroller auf einen Wert über eine Schwellenwertspannung angestiegen ist, nachdem sie auf einen Wert unter einer unteren Schwellenwertspannung gefallen ist. Die Unterspannungssperrschaltung beendet die Übertragung des Ausgangspulssignals des Pulsbreitenmodulators durch das UND-Gatter, wenn die Betriebsgleichspannung für den Kontroller auf einen Wert unter einer unteren Schwellenwertspannung fällt.
  • Die vorliegenden Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Kontrollers für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Wellenform, welche die Rückkopplungsoperation des Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 4 zeigt eine Wellenform, welche eine Softstartoperation des Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 5 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm einer besonderen Schaltmodus-Leistungsversorgung nach dem Stand der Technik.
  • 7 zeigt ein Blockdiagramm eines Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 6.
  • 8 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen besonderen Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung nach dem Stand der Technik.
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Wie in 1 dargestellt enthält die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung der vorliegenden Erfindung einen Gleichrichter 51, welcher die Wechselspannung einer AC-Leistungsversorgungseinrichtung gleichrichtet, um eine Gleichspannung bereitzustellen, einen Transformator 53 mit einer Primär- oder einer Eingangswicklung, an welche die Gleichspannung selektiv zum Bilden einer Hochfrequenzwechselspannung darüber angelegt wird, einen Hochfrequenzgleichrichter 54, welcher die transformierte Hochfrequenzwechselspannung gleichrichtet, welche an der Sekundär- oder Ausgangswicklung des Transformators 53 auftritt, und eine andere Gleichspannung als DC-Ausgangsspannung bereitstellt, einen Regler 55, welcher den Strom relativ erhöht, wenn die DC-Ausgangsspannung von dem Hochfrequenzgleichrichter 54 größer ist als die Bezugsspannung Voref, und den Strom relativ gering verringert, wenn die DC-Ausgangsspannung kleiner als die Bezugsspannung Voref ist, einen Fotokoppler 56 mit einer Licht emittierenden Diode darin zum Leiten des Stroms, den der Regler 55 verringert, und zum Umwandeln des Stroms in ein optisches Signal und danach zum Umwandeln des optischen Signals in ein anderes elektrisches Signal, und eine Schaltsteuerungseinheit 57, welche selektiv die Gleichspannung von dem Gleichrichter 51 an die Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 53 im Ansprechen auf das Signal anlegt, welches von dem Fotokoppler 56 eingegeben wird. Der Transformator 53 ist zum Speichern von Energie entworfen und ist mit einer Kernstruktur versehen, welche eine geringe oder keine magnetische Sättigung zeigt und dafür sorgt, daß die Wicklungen wesentliche Induktivitäten zeigen.
  • Der Regler 55 enthält einen Differentialeingangsverstärker 551, welcher einen nicht invertierenden Eingangsanschluß besitzt, der an einen Ausgangsanschluß des Gleichrichters 54 angeschlossen ist, und einen invertierenden Eingangsanschluß besitzt, der an die Bezugsspannung Voref gekoppelt ist, und einen Transistor 552 als Verstärker in der Emitterschaltung, der eine Basiselektrode besitzt, an welche ein Ausgangsanschluß des Verstärkers 551 angeschlossen ist, und eine Kollektorelektrode zum Verringern eines Stromflusses durch die Licht emittierende Diode des Fotokopplers 56.
  • Die Schaltsteuerungseinheit 57 enthält einen Kontroller 571 für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung; einen Schalttransistor 572, welche einer Sourcelektrode besitzt, die an einen Erdungsanschluß einer primären AC-Leistungsversorgungseinrichtung angeschlossen ist, einen Gateanschluß, der an einen Ausgangsanschluß des Kontrollers 571 angeschlossen ist, und einen Drainanschluß zum Verbinden des Endes der Primärwicklung des Transformators 53, welcher von dem Ende entfernt ist, das zum Empfang einer Gleichspannung von dem Gleichrichter 51 angeschlossen ist; einen Widerstand 573, welcher über die Ausgangsanschlüsse des Fotokopplers 56 parallel zu dem Emitter-Kollektor-Pfad eines Fototransistors in dem Fotokoppler 56 angeschlossen ist; und einen Kondensator 574, welcher zwischen dem Erdungsanschluß der primären AC-Leistungsversorgungseinrichtung und dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung angeschlossen ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Schalttransistor 572 derart entworfen, daß er außerhalb des Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung vorzusehen ist. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann jedoch der Schalttransistor 572 innerhalb des Kontrollers enthalten sein.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Kontrollers 571 für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung, welcher einen prinzipiellen Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpert. 2 zeigt den Kontroller 571, welcher einen Oszillator 5711, eine Unterspannungssperrschaltung 5712, einen Widerstandsspannungsteiler, welcher Widerstände 5716 und 5717 enthält, die seriell zwischen einem Betriebsspannungseingangsanschluß VCC und einem Masseanschluß angeschlossen sind, einen Verstärker 5713, welcher einen invertierenden Eingangsanschluß besitzt, der an die Verbindung zwischen den Widerständen 5716 und 5717 angeschlossen ist, und einen nicht invertierenden Eingangsanschluß besitzt, welcher an eine Bezugsspannung Vref gekoppelt ist, einen Pulsbreitenmodulator 5714, welcher jeweilige Eingangsanschlüsse besitzt, die an die Ausgangsanschlüsse des Verstärkers 5713 und den Oszillator 5711 angeschlossen sind, und ein UND-Gatter 5715 enthält, dessen Eingangsanschlüsse mit Ausgangsanschlüssen der Unterspannungssperrschaltung 5712 und des Pulsbreitenmodulators 5714 jeweils angeschlossen sind.
  • Im folgenden wird der Betrieb der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und des darin enthaltenen Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung beschrieben. Während Zeiten eines normalen andauernden Betriebs bestimmt das Eingangssignal von dem Oszillator 5711 zu dem Pulsbreitenmodulator 5714 die Rate der Pulse, welche der Pulsbreitenmodulator 5714 bereitstellt. Der Verstärker 5713 arbeitet als Spannungskomparator zum vergleichen eines Teils einer an den Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung angelegte Betriebsspannung VCC bezüglich einer Bezugsspannung Vref, um ein Signal abzuleiten, welches dem Pulsbreitenmodulator 5714 zum Steuern der Breite der bereitgestellten Pulse zugeführt wird. Der Teil der Betriebsspannung VCC wird von dem Widerstandsspannungsteiler bestimmt, welcher die Widerstände 5716 und 5717 enthält, welche seriell zwischen dem Betriebsspannungseingangsanschluß VCC und einem Masseanschluß der primären AC-Leistung angeschlossen sind. Die Bezugsspannung Vref ist eine Gleichspannung einer im wesentlichen festen Spannung, deren im wesentlichen feste Spannung vorzugsweise von der Betriebspannung VCC abgeleitet wird. Beispielsweise kann die im wesentlichen feste Spannung von dem Spannungsabfall über einem Halbleiterübergang abgeleitet werden, welcher durch einen Strom vorgespannt ist, der durch einen Ableitungswiderstand zugeführt wird. Eine andere bekannte Art zum Ableiten der im wesentlichen festen Spannung besteht darin, eine Bandabstandsbezugsschaltung zu verwenden.
  • Wenn die AC-Leistungszufuhrspannung angelegt wird, wird sie von dem Gleichrichter 51 gleichgerichtet und in eine Gleichspannung umgewandelt, welche selektiv an die Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 53 anzulegen ist. Die selektive Anlegung der Gleichspannung an die Primär- oder Eingangswicklung des Transformators 53 im Ansprechen auf ein Steuersignal der Schaltsteuerungseinheit 57 erzeugt eine positive Spannung über der Wicklung. Dieser Spannungspuls wird von dem Transformator transformiert, um von dessen Sekundär- oder Ausgangswicklung dem Hochfrequenzgleichrichter 54 zugeführt zu werden. Der Hochfrequenzgleichrichter 54 richtet den daran angelegten Spannungspuls gleich, um eine DC-Ausgangsspannung V0 zu erzeugen. Die als Ausgangsspannung des Hochfrequenzgleichrichters 54 bereitgestellte Spannung V0 wird dem Regler 55 zum Vergleich mit einer Spannung eines vorbestimmten Pegels zugeführt, um ein an den Fotokoppler 56 angelegtes Fehlersignal zur Ansteuerung einer darin befindlichen Licht emittierenden Diode anzusteuern. Das durch die Licht emittierende Diode in der Eingangsschaltung des Fotokopplers 56 umgewandelte Signal wird danach in ein anderes elektrisches Signal durch einen Fototransistor in der Ausgangsschaltung des Fotokopplers 56 umgewandelt. Der Fotokoppler 56 wirkt mit dem Transformator 53 zusammen, um eine Gleichstromisolierung zwischen der Eingangs- und Ausgangsschaltung der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 1 vorzusehen, so daß diese Schaltungen unabhängig voneinander geerdet werden können. Wo ein unabhängiges Erden der Eingangs- und Ausgangsschaltung der Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung nicht erfordert wird, können andere Mittel des direkten Koppelns eines Rückkopplungsfehlersignals wie bei dem Stand der Technik bekannt verwendet werden. Das elektrische Signal von dem Fotokoppler 56 wird als Rückkopplungsfehlersignal einem Eingangsanschluß des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung angelegt.
  • Der Kontroller 571 spricht auf eine Betriebsspannung VCC an, welche einem Eingangsanschluß davon zum Ändern der Breite des an den Schalttransistor 572 angelegten Pulssignals zugeführt wird, um das Ein- und Ausschalten des Schalttransistors zu steuern. wenn der Schalttransistor 572 abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, werden Hochfrequenzwechselspannungen an den Eingangs- und Ausgangswicklungen des Transformators 53 erzeugt. Die Amplitude der Spannung, welche der Ausgangswicklung des Transformators 53 von einer Eingangswicklung übertragen wird, kann in Übereinstimmung mit der Einschalt/Ausschalt-Ansteuerungszeit des Schalttransistors 572 gesteuert werden.
  • 3 zeigt Wellenformen, welche gegenüber einer gemeinsamen Zeitachse aufgetragen sind und die Rückkopplungsoperation des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung veranschaulichen, welcher in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Unter Bezugnahme auf 3 wird die Rückkopplungsoperation durch den Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung wie folgt beschrieben.
  • Wenn die Ausgangsspannung V0 von dem Hochfrequenzgleichrichter 54 kleiner ist als die Bezugsspannung Voref des Reglers 55 wie in 7 zur Zeit t1 dargestellt, wird ein verringertes Signal von einem Verstärker 551 des Reglers 55 gebildet, um den Basisstrom des Transistors 552 zu verringern, wodurch ein erster Strom I5 des Fotokopplers 56 reduziert wird, welcher durch eine Licht emittierende Diode in dessen Eingangsschaltung fließt. Wenn der erste Strom I5 des Fotokopplers 56 verringert wird, wird ebenso ein zweiter Strom I3 des Fotokopplers 56 verringert. Der Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung behält den Strom I4 bei einem nahezu konstanten Betrag bei. Entsprechend des Kirchhoff'schen Gesetzes gilt für die Ströme I4 = I2 + I3. Wenn sich der zweite Strom I3 des Fotokopplers 56 verringert, erhöht sich somit der Strom I2. Vc2 wird konstant bzw. im wesentlichen konstant gehalten. Wenn in Übereinstimmung mit dem Ohm'schen Gesetz der Spannungsabfall an dem Widerstand 573 im Ansprechen auf das Ansteigen des Stroms I2 sich erhöht, verringert sich somit die an dem Kondensator 574 anliegende Spannung, dessen Spannung die Betriebsspannung VCC des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung ist.
  • Wenn sich die Betriebsspannung VCC des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung verringert, erhöht sich die Breite der Ausgangsspannung VCON des Verstärkers 5713 des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung, und es erhöht sich die Breite eines Pulssignals VPWM, welches von dem Pulsbreitenmodulator 5714 gebildet wird, um das Tastverhältnis des Schalttransistors 572 zu erhöhen, wodurch die gespeicherte Energie erhöht wird, und in dem magnetischen Feld, welches die Wicklungen des Transformators 53 umgibt, freigesetzt wird, um die Amplitude der dem Gleichrichter 54 zugeführten gepulsten Spannung zu erhöhen und wiederum die Ausgangsspannung V0 zu erhöhen.
  • Wenn zur Zeit t2 die Ausgangsspannung V0 von dem Hochfrequenzgleichrichter 54 beginnt, über den Wert der Bezugsspannung Voref des Reglers 55 anzusteigen, wird ein Signal eines hohen Pegels von dem Verstärker 551 des Reglers 55 erzeugt, um den Basisstrom des Transistors 552 und den ersten Strom I5 des Fotokopplers 56 zu erhöhen. Wenn sich der erste Strom I5 des Fotokopplers 56 erhöht, erhöht sich der zweite Strom I3 des Fotokopplers 56. Der Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung hält den Strom I5 auf einem nahezu konstanten Wert. Entsprechend dem Kirchhoff'schen Gesetz gilt für die Ströme I4 = I2 + I3. Wenn der zweite Strom I3 des Fotokopplers 56 sich erhöht, verringert sich daher der Strom I2. VC2 wird konstant bzw. im wesentlichen konstant gehalten. Wenn in Übereinstimmung mit dem Ohm'schen Gesetz der Spannungsabfall an dem Widerstand 573 im Ansprechen auf das Verringern des Stroms I2 sich verringert, tritt daher ein Ansteigen der Spannung an dem Kondensator 574 auf, dessen Spannung die Betriebsspannung VCC des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung darstellt.
  • Wenn sich die Betriebsspannung VCC des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung erhöht, verringert sich die Ausgangsspannung VCON des Verstärkers 5713 des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung, und die Breite des von dem Pulsbreitenmodulator 5714 gebildeten Pulssignals VPWM wird reduziert, wodurch sich wiederum die Ausgangsspannung V0 reduziert.
  • Bei dem oben beschriebenen Betrieb wird die Ausgangsspannung V0 des Hochfrequenzgleichrichters 54 um die Bezugsspannung Voref des Reglers 55 herum konstant gehalten.
  • 4 zeigt eine Wellenform, welche die Operation des weichen Starts des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei der Unterspannungssperreinrichtung 5712 des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung deaktiviert, da die Betriebsspannung VCC des Kontrollers für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung-Kontrollers 571 sich von einem anfänglichen Wert von 0 Volt erhöht, die Unterspannungssperreinrichtung 5712 das UND-Gatter 5715, bis die Betriebsspannung VCC eine erste höhere Schwellenwertspannung von zwei Schwellenwertspannungen erreicht, um die Zufuhr eines Pulssignals VGS von dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung bezüglich der Gateelektrode des Schalttransistors 572 zu verzögern. Bis die Betriebsspannung VCC die erste Schwellenwertspannung erreicht, empfängt der Schalttransistor 572 keine Spannungspulse, um in einen leitfähigen Zustand zu gelangen. Wenn die Betriebsspannung VCC einmal größer als die erste Schwellenwertspannung ist, deaktiviert die Unterspannungssperreinrichtung 5712 das UND-Gatter 5715, um das Pulssignal VGS von dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zu erzeugen, und die Unterspannungssperreinrichtung 5712 fährt fort, das UND-Gatter 5715 solange wie die Betriebsspannung VCC sich nicht auf einen Wert unterhalb der unteren zweiten Schwellenwertspannung verringert, zu aktivieren, bzw. freizugeben.
  • Wenn sich die Betriebsspannung VCC auf einen Wert unterhalb der unteren Schwellenwertspannung verringert, deaktiviert die Unterspannungssperreinrichtung 5712 das UND-Gatter 5715. Wenn einmal die Unterspannungssperreinrichtung 5712 das UND-Gatter 5715 deaktiviert, fährt die Unterspannungssperreinrichtung 5712 damit fort, das UND-Gatter 5715 solange zu deaktivieren, wie sich die Betriebsspannung VCC nicht auf einen Wert oberhalb der hohen Schwellenwertspannung erhöht. Wenn die Betriebsspannung VCC wiederum die hohe Schwellenwertspannung überschreitet, aktiviert die Unterspannungsperreinrichtung 5712 wiederum das UND-Gatter 5715. D. h. der Betrieb der Unterspannungssperreinrichtung 5712 zeigt ein Hystereseverhalten.
  • Wenn wie in 4 dargestellt die AC-Leistung zum Zeitpunkt t0 angelegt wird, steigt wiederum die Spannung VCC des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung allmählich von einer Spannung von 0 Volt an, da der Kondensator 574 durch den Widerstand 573 auf die Spannung VC2 geladen wird. Die Spannung VC2 steigt ausgehend von einer Spannung von 0 Volt an, wenn ein Kondensator 58 durch einen Widerstand 59 auf die von dem Gleichrichter 51 gebildete Gleichspannung geladen wird.
  • Wenn zu einem späteren Zeitpunkt t1 die Betriebsspannung VCC den höheren ersten Schwellenwert der Unterspannungssperreinrichtung 5712 erreicht, arbeitet der Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung derart, so daß ein deutliches Ansteigen des Stroms I4 hervorgerufen wird. Gleichzeitig mit (und infolge) dieses deutlichen Ansteigens des Stroms I4 zeigt der Strom I2 ein deutliches Ansteigen. Entsprechend dem Ohm'schen Gesetz erhöht sich der Spannungsabfall an dem Widerstand 573, wodurch die Betriebsspannung VCC auf eine vorbestimmte Spannung reduziert wird, wodurch wie in 4 dargestellt eine Stufenwellenform gebildet wird. Wenn der Wert der Betriebsspannung VCC, bei welchem das deutliche Ansteigen des Stroms I4 auftritt, etwas größer ist, als derjenige der dem minimalen Tastverhältnis zugeordneten Betriebsspannung VCC, wird das Tastverhältnis des von dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung gebildeten Pulssignals VGS oberhalb eines minimalen Werts sogar dann gehalten, wenn der Kontroller 571 unmittelbar operativ ist. Das Tastverhältnis des Pulssignals VGS entspricht dem mittleren Pulssignal VPWM, dessen Wellenform im unteren Teil von 4 dargestellt ist.
  • Je stärker sich die Betriebsspannung VCC infolge des von dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung verbrauchten Stroms I4 verringert, desto stärker erhöht sich die Ausgangsspannung VCON des Operationsverstärkers 5713, und dementsprechend erhöht sich allmählich das Tastverhältnis des Ausgangssignals VGS des Kontrollers 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und erreicht ein temporäres Gleichgewicht zum Zeitpunkt t3.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird der durch eine andere Wicklung WC des Transformators induzierte Strom an den Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung durch den Hochfrequenzgleichrichter 54 angelegt, und VCC erhöht sich wiederum. Danach wird VCC konstant gehalten, um ein konstantes Tastverhältnis zu erzielen, welches die durch den Rückkopplungsfehlerstrom I3 angezeigte Lastbedingung erfüllt, und die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung von 1 erreicht ein endgültiges Gleichgewicht bezüglich der Betriebsbedingungen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Kontroller für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung und eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung, welche diesen Kontroller enthält, vorgesehen werden, wobei die Funktionen einer Leistungszufuhr, einer Rückkopplung und eines weichen Starts auf einem einzigen Chip bei einer minimalen Anzahl von externen Anschlüssen vorgesehen sind, um die Herstellung von hochintegrierten Halbleiterbauelementen zu fördern.
  • Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise wird in Fällen, bei welchen eine primäre DC-Leistungsversorgungseinrichtung gegenüber einer primären AC-Leistungsversorgungseinrichtung verfügbar ist, der Gleichrichter 51 nicht verwendet. Entsprechend einem anderen Beispiel kann mit einem geeignet veränderten Gleichrichter 51 eine Eintaktleistungsversorgungseinrichtung gegenüber einer abgeglichenen primären AC-Leistungsversorgungseinrichtung verwendet werden. Entsprechend weiterer Beispiele kann der Gleichrichter 54 durch einen Spannungsdoppler oder eine andere bekannte spannungsmultiplizierende Einrichtung in anderen Ausführungsformen der Erfindung ersetzt werden. Eine thermische Abschaltschaltung kann in dem Kontroller 571 für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung aufgenommen werden, wobei das UND-Gatter 5715 mit zwei Eingangsanschlüssen durch ein UND-Gatter mit drei Eingangsanschlüssen ersetzt wird, welches Eingangssignale von der thermischen Abschaltschaltung, der Unterspannungssperreinrichtung 5712 und dem Pulsbreitenmodulator 5714 empfängt.
  • Vorstehend wurde ein Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungversorgungseinrichtung und eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung unter Verwendung des Kontrollers offenbart. Der Kontroller für eine Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung besitzt Anschlüsse zur Aufnahme einer Betriebsgleichspannung, einen Spannungskomparator zum Vergleichen eines Teils der Betriebsgleichspannung mit einer ersten Bezugsgleichspannung zum Ableiten eines Spannungskomparatorausgangssignals, einen Oszillator zum Erzeugen von Schwingungen einer vorbestimmten Frequenz, einen Pulsbreitenmodulator zum Bereitstellen von Pulsen bei einer durch die Schwingungen bestimmten Rate und mit einer Breite, welche von dem Komparatorausgangssignal gesteuert wird, und eine Unterspannungssperrschaltung, welche ein Steuersignal erzeugt, um das Ausgangspulssignal selektiv abzuschalten. Der Kontroller ist in einer Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung enthalten, welche eine Eingangsleistung einer Eingangsgleichspannung empfängt. Die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung besitzt einen Transformator zum Transformieren einer von der Eingangsgleichspannung gebildeten Wechselspannung; einen Gleichrichter zum Gleichrichten der transformierten Wechselspannung, um eine Ausgangsgleichspannung zu erzeugen; einen Regler, welcher einen Strom im Ansprechen auf die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichspannung verringert, die größer oder kleiner als eine zweite Bezugsgleichspannung ist; einen Fotokoppler, welcher den von dem Regler verringerten Strom als Eingangsstrom leitet, den Strom in ein optisches Signal umwandelt und danach das optische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt; eine Schaltsteuerungseinheit, welche ein Steuersignal zum Steuern eines selektiven Anlegens der Eingangsgleichspannung an den Transformator im Ansprechen auf einen Ausgangsstrom erzeugt, welcher von dem Fotokoppler verlangt wird. Die Schaltsteuerungseinheit enthält einen Kontroller für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zum Durchführen der Funktionen einer Leistungszufuhr, einer Rückkopplung und eines weichen Starts im Ansprechen auf ein Betriebsspannungssignal, welches durch externe Anschlüsse zugeführt wird; einen Widerstand und einen Kondensator, welche die Größe des von dem Fotokoppler bereitgestellten Stroms in das Betriebsspannungssignal umwandeln; und einen Schalttransistor, welcher zyklisch im Ansprechen auf ein Pulssignal ein- und ausgeschaltet wird, welches von dem Kontroller für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung erzeugt wird. Der Schalttransistor legt selektiv die Eingangsgleichspannung an den Transformator zum Erzeugen der transformierten Wechselspannung an.

Claims (3)

  1. Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zum Empfang einer Eingangsleistung mit einer Eingangsgleichspannung, wobei die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung folgende Komponenten aufweist: einen Transformator (53) zum Transformieren einer von der Eingangsgleichspannung gebildeten Wechselspannung; einen Gleichrichter (54) zum Gleichrichten der von dem Transformator transformierten Wechselspannung und zum Erzeugen einer Gleichspannung; einen Regler (55), welcher einen relativ hohen Strom fließen lässt, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter grösser als eine Bezugsspannung ist, und einen relativ kleinen Strom fließen lässt, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter kleiner als die Bezugsspannung ist; einen Fotokoppler (56), welcher einen Strom proportional zu der Grösse des Stroms leitet, welcher von dem Regler verringert wird, den Strom in ein optisches Signal umwandelt und danach das optische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt; und eine Schaltsteuerungseinheit (57), welche ein Steuersignal zum Steuern der Transformatoreinrichtung in Übereinstimmung mit der Grösse des von dem Fotokoppler eingegeben Stroms erzeugt, wobei die Schaltsteuerungseinheit folgende Komponenten aufweist: einen Kontroller (571) für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung zum Durchführen der Funktionen einer Leistungszufuhr, einer Rückkopplung und eines weichen Starts im Ansprechen auf ein Betriebsspannungssignal, welches über externe Anschlüsse zugeführt wird, wobei der Kontroller selektiv impulsbreitenmodulierte Signale in Abhängigkeit von dem Betriebsspannungspotential liefert und die Impulsbreite bei Abnahme des Betriebsspannungssignals vergrößert und bei Zunahme des Betriebsspannungssignals verringert; einen Kondensator (574), zwischen dessen erstem und zweitem Anschluss das genannten Betriebsspannungssignal auftritt und welcher so geschaltet ist, dass er von dem elektrischen Ausgangssignal des Fotokopplers geladen wird; einen Widerstand (573), welcher an den Ausgang des Fotokopplers parallel angeschlossen ist und so geschaltet ist, dass er den genannten Kondensator in Richtung auf die genannte Eingangsgleichspannung hin während einer Startphase zur Erhöhung des genannten Betriebsspannungspotentials auflädt; und eine Schalteinrichtung (572), welche zyklisch im Ansprechen auf ein Pulssignal ein- und ausgeschaltet wird, das von dem Kontroller für die Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung erzeugt wird, welche zum Speisen des Transformators mit einer Wechselspannung durch selektives Anlegen der Eingangsgleichspannung an den Transformator angeschlossen ist.
  2. Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (572) einen Feldeffekttransistor aufweist.
  3. Schaltmodus-Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (55) die Komponenten aufweist: einen Differentialeingangsverstärker (551), welcher einen Ausgangsanschluss, einen nicht invertierenden Eingangsanschluss, an welchen die Ausgangsgleichspannung angelegt wird, und einen invertierenden Eingangsanschluss aufweist, an welchen eine Bezugsspannung angelegt wird; und einen Transistor (552), welcher eine Basiselektrode, an welcher der Ausgangsanschluss des Differentialeingangsverstärkers angeschlossen ist, eine Emitterelektrode, welche in einer Emitterschaltung liegt, und eine Kollektorelektrode aufweist, durch welche der relativ hohe Strom fließen gelassen wird, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter grösser ist als die Bezugsspannung, und durch welche der relativ kleine Strom fließen gelassen wird, wenn die Ausgangsgleichspannung von dem Gleichrichter (54) kleiner als die Bezugsspannung ist.
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