DE19730220A1

DE19730220A1 - Clocked current supply device

Info

Publication number: DE19730220A1
Application number: DE19730220A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Huschmann; Jost Kawczyk; Rainer Hoeck
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-01-21

Abstract

The current supply device has a series circuit containing an inductance, the main current path of a switch element (7) and a current measuring element (5), across which the input voltage is applied and a regulating circuit (1), for pulse control of the switch element, in dependence on a measuring signal obtained from the current measuring element. A control stage (2) provides an interrupt signal of given duration from the switch control signal, used to control an interruption element (3), for disconnecting the measuring signal from the regulating circuit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine getaktete Stromversorgungsanordnung mit einer mit einer Eingangsspannung beaufschlagbaren Reihenschaltung wenigstens einer Induktivität, eines Hauptstrompfades eines (ersten) Schalterelements und eines Strommeßelements sowie mit einer Regelschaltung zum impulsförmigen Steuern des (ersten) Schalterelements abwechselnd in einen leitenden und einen sperrenden Zustand durch ein Steuersignal, das nach Maßgabe eines vom Strommeßelement abgeleiteten Meßsignals von der Regelschaltung gebildet ist.The invention relates to a clocked power supply arrangement with a at least one series circuit to which an input voltage can be applied Inductance, a main current path of a (first) switch element and one Current measuring element and with a control circuit for pulsed control of the (First) switch element alternately into a conductive and a blocking State by means of a control signal which is in accordance with one of the current measuring element derived measurement signal is formed by the control circuit.

Aus der EP-A-0 576 702 ist ein getakteter Umrichter mit Strombegrenzung bekannt, der einen im Hauptstromkreis angeordneten Stromsensor und einen Komparator umfaßt, mit dessen Hilfe eine Begrenzung des im Hauptstromkreis fließenden Stromes auslösbar ist. Bei diesem bekannten Umrichter liegt eine Eingangsspannung an einer aus einer Primärwicklung eines Transformators, einer Drain-Source-Strecke eines Feldeffekttransistors und einem Widerstand gebildeten Serienschaltung. Der Feldeffekttransistor dient als Leistungsschalter, der Widerstand als Strommeßwiderstand. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors ist über einen weiteren Widerstand an einen Ausgangsanschluß einer Steuervorrichtung angeschlossen. Diese Steuervorrichtung enthält außer dem Komparator, der zur Regelung der Ausgangsspannung des Umrichters durch Stromregelung mit überlagerter Spannungsregelung dient, weiterhin eine Anordnung zur Impulsdauermodulation, mit deren Hilfe die Dauer der am Ausgangsanschluß der Steuervorrichtung abgegebenen Einschaltimpulse variiert wird. Der Komparator ist Teil einer Kurzschlußstrom-Begrenzerschaltung, die die Stromspitzen des Eingangsstromes innerhalb eines sehr kurzen Zeitbereichs erfaßt und auswertet. Dazu sind Vorrichtungen vorgesehen, die wenigstens eine dem Komparator zugeführte Referenzspannung während der Anfangsstromspitzen des im primärseitigen Hauptstromkreis fließenden Stromes so anheben, daß der Komparator in diesem Zeitraum nicht ansprechen kann. Zum Abgreifen des Strommeßwertes vom Strommeßwiderstand ist ein als geschalteter Gleichrichter eingesetzter Kleinsignal-Feldeffekttransistor vorgesehen, der synchron mit dem Leistungsschalter ein- und ausgeschaltet wird. Über diesen geschalteten Gleichrichter wird ein Kondensator niederohmig auf den Maximalwert der Spannung am Strommeßwiderstand aufgeladen. Dieser Maximalwert dient der Regelung der Ausgangsspannung des Umrichters.A clocked converter with current limitation is known from EP-A-0 576 702, a current sensor arranged in the main circuit and a comparator includes, with the help of a limitation of the flowing in the main circuit Current can be triggered. In this known converter there is an input voltage on one of a primary winding of a transformer, a drain-source path a field effect transistor and a resistor formed series circuit. Of the Field effect transistor serves as a circuit breaker, the resistor as Current measuring resistor. The control electrode of the field effect transistor is via a further resistance to an output terminal of a control device connected. This control device contains, in addition to the comparator, which for Regulation of the output voltage of the converter by current regulation with superimposed voltage control, an arrangement for Pulse duration modulation, with the help of which the duration of the output connection of the Control device emitted switch-on pulses is varied. The comparator is Part of a short-circuit current limiter circuit which detects the current peaks of the Input current recorded and evaluated within a very short time range. For this purpose, devices are provided that have at least one comparator supplied reference voltage during the initial current peaks of the im raise the primary-side main circuit flowing current so that the comparator cannot respond during this period. For tapping the measured current value of the current measuring resistor is used as a switched rectifier Small signal field effect transistor provided in synchronism with the circuit breaker is switched on and off. About this switched rectifier is a Low impedance capacitor to the maximum value of the voltage at Current measuring resistor charged. This maximum value is used to regulate the Output voltage of the converter.

Um bei Überstrom oder Kurzschluß den Ausgangsnennstrom nicht wesentlich zu überschreiten, ist bei dem bekannten Umrichter eine Integrierschaltung, die an den Steuerausgang der Steuerschaltung angeschlossen ist, an den Ausgang der Sollspannungsquelle geführt. Die am Sollwerteingang des Komparators liegende Referenzspannung sinkt daher bei zunehmendem Ausgangsstrom ab.In order not to significantly increase the nominal output current in the event of overcurrent or short circuit exceed is an integrating circuit in the known converter, which to the Control output of the control circuit is connected to the output of the Target voltage source led. The one at the setpoint input of the comparator The reference voltage therefore drops with increasing output current.

Bei einer getakteten Stromversorgungsanordnung der eingangs genannten Art dient die Impulsdauermodulation dazu, die Einflüsse unterschiedlicher Eingangsspannungen und unterschiedlicher Ausgangslasten auf den Wert der Ausgangsspannung der Stromversorgungsanordnung auszuregeln. Im Idealfall soll für eine möglichst hohe Schwankungsbreite der Eingangsspannung und der Ausgangslast eine stets stabile Ausgangsspannung zur Verfügung gestellt werden.Serves in a clocked power supply arrangement of the type mentioned the pulse duration modulation, the influences of different Input voltages and different output loads to the value of the Regulate output voltage of the power supply arrangement. Ideally, should for the greatest possible fluctuation range of the input voltage and the Output load always a stable output voltage are provided.

Es zeigt sich jedoch, daß insbesondere bei geringen Ausgangslasten in getakteten Stromversorgungsanordnungen der eingangs genannten Art ein sogenannter lückender Betrieb auftritt. Als solchen bezeichnet man Instabilitäten im Betrieb aufgrund parasitärer Elemente wie beispielsweise der Streuinduktivität und der primärseitigen Kapazität des Transformators, der Gate-Source-Kapazität des Schalttransistors sowie unterschiedlicher Einflüsse des Schaltungslayouts. Dieses instabile Betriebsverhalten der genannten Stromversorgungsanordnungen tritt speziell bei kleinen Einschaltzeiten des Schalterelements (Schalttransistors) trotz konstanter Last und konstanter Eingangsspannung auf und führt bis zum Ausfall einzelner Einschaltzyklen des Schalttransistors. Dieser Extremfall wird als lückender Betrieb bezeichnet. Ein lückender Betrieb kann zu einer akustischen und elektromagnetischen Störabstrählung führen. Dabei erhöhen sich sogenannte Rippel- und Rauschspannungen auf der Sekundärseite sowie die Funkstörspannung auf der Eingangsseite der Stromversorgungsanordnung. Auch die Funkstörfeldstärke wird erhöht.It turns out, however, that in particular with low output loads in clocked Power supply arrangements of the type mentioned at the beginning intermittent operation occurs. Instabilities in operation are referred to as such due to parasitic elements such as leakage inductance and primary-side capacitance of the transformer, the gate-source capacitance of the Switching transistor and different influences of the circuit layout. This Unstable operating behavior of the power supply arrangements mentioned occurs specifically with short switch-on times of the switch element (switching transistor) despite constant Load and constant input voltage and leads to the failure of individual Switching transistor switching cycles. This extreme case is called an incomplete operation designated. Gapy operation can lead to an acoustic and cause electromagnetic interference radiation. So-called ripple and Noise voltages on the secondary side as well as the radio interference voltage on the Input side of the power supply arrangement. The radio interference field strength is also elevated.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine getaktete Stromversorgungsanordnung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß auch bei einem Einsatz in sehr großem Eingangsspannungs- und Lastbereich ein stabiler Betrieb gewährleistet ist, insbesondere daß auch bei extremen Last- bzw. Eingangsspannungssituationen ein lückender Betrieb zuverlässig ausgeschlossen ist.The invention has for its object a clocked power supply arrangement improve the type mentioned in such a way that even when used in very large input voltage and load range ensures stable operation is, in particular that even in extreme load or input voltage situations intermittent operation is reliably excluded.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer getakteten Stromversorgungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst durch eine Steuerstufe zum Ableiten eines Unterbrechungssignals vorbestimmter Zeitdauer aus dem Steuersignal zu Beginn eines jeden Zeitintervalls, in dem das (erste) Schalterelement in seinen leitenden Zustand gesteuert ist, sowie durch ein Unterbrechungselement, welches mit der Steuerstufe und dem Strommeßelement gekoppelt ist derart, daß durch das Unterbrechungselement beim Auftreten des Unterbrechungssignals die Zufuhr des Meßsignals zur Regelschaltung unterbrochen wird.According to the invention, this task is performed with a clocked Power supply arrangement of the type mentioned solved by a Control stage for deriving an interrupt signal of a predetermined period of time the control signal at the beginning of each time interval in which the (first) Switch element is controlled in its conductive state, as well as by a Interruption element, which with the control stage and the current measuring element is coupled such that by the interruption element when the Interrupt signal interrupted the supply of the measurement signal to the control circuit becomes.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ursächlich für die genannten Instabilitäten des Betriebes einer getakteten Stromversorgungsanordnung der gattungsgemäßen Art insbesondere beim Betrieb mit geringer Last ein gestörtes Meßsignal ist, wobei die Störung des Meßsignals durch unvermeidbare parasitäre Elemente der Stromversorgungsanordnung hervorgerufen werden. Wird dieses gestörte Meßsignal in der Regelschaltung zur Tastverhältnisgenerierung herangezogen, entstehen Instabilitäten im erzeugten Tastverhältnis bis hin zum Ausfall einzelner Impulse, d. h. bis hin zum lückenden Betrieb. Es hat sich gezeigt, daß durch die primärseitige parasitäre Kapazität der Induktivität der Stromversorgungsanordnung, d. h. insbesondere der Primärwicklung des Trafos, und durch die Gate-Source-Kapazität des Schalttransistors im Einschaltmoment des Schalttransistors eine Stromspitze auftritt. Diese Stromspitze durch die Primärwicklung des Trafos bildet sich am Strommeßelement als Meßsignal ab. Aufgrund der Streuinduktivität des Trafos sowie parasitärer Einflüsse durch die Gestaltung der Schaltungselemente der Stromversorgungsanordnung klingt die genannte Stromspitze in einer gedämpften Schwingung aus. Dadurch wird insbesondere bei kleinem Tastverhältnis die Festlegung des Abschaltzeitpunktes des Schalttransistors durch die Regelschaltung mehrdeutig, weil die Spitzenwerte der gedämpften Schwingung die Größenordnung des Stromes im Abschaltzeitpunkt entsprechen. Es wurde gefunden, daß in dieser Mehrdeutigkeit des Abschaltzeitpunktes die Ursache der Instabilitäten der Stromversorgungsanordnung zu suchen sind.The invention is based on the knowledge that the cause of the named Instabilities of the operation of a clocked power supply arrangement Generic type, especially when operating with a low load Measurement signal is, the interference of the measurement signal due to unavoidable parasitic Elements of the power supply arrangement are caused. will this disturbed measurement signal in the control circuit for generating the duty cycle used, instabilities arise in the generated duty cycle up to Failure of individual impulses, d. H. up to intermittent operation. It has shown, that by the primary parasitic capacitance of the inductance Power supply arrangement, d. H. especially the primary winding of the transformer, and by the gate-source capacitance of the switching transistor at the moment of switching on Switching transistor a current spike occurs. This current spike through the The primary winding of the transformer is shown on the current measuring element as a measuring signal. Due to the leakage inductance of the transformer and parasitic influences by the Design of the circuit elements of the power supply arrangement sounds like that called current peak in a damped oscillation. This will in particular with a small duty cycle, the determination of the switch-off time of the Switching transistor ambiguous by the control circuit because the peak values of the damped vibration the magnitude of the current at the time of switching off correspond. It was found that in this ambiguity of Switch-off time the cause of the instabilities of the power supply arrangement are to be found.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nun die sich im Meßsignal abbildende Stromspitze ausgeblendet. Damit gelangen allenfalls Reste der Abbildung, die die Stromspitze im Meßsignal erzeugt, mit stark verringerter Amplitude in die Regelschaltung. Diese Reste sind klein gegenüber dem Stromwert zum Abschaltzeitpunkt des Schalttransistors. Daher kann die Regelschaltung diesen Abschaltzeitpunkt eindeutig festlegen und die getaktete Stromversorgungsanordnung arbeitet stabil. Erfindungsgemäß führt somit die Zufuhr eines idealisierten Abbildes des tatsächlichen Strom-Zeit-Verhaltens der Stromversorgungsanordnung im Bereich des Einschaltzeitpunktes des Schalttransistors, d. h. des (ersten) Schalterelements, zu einem stabil nicht lückenden Betrieb der getakteten Stromversorgungsanordnung.The measures according to the invention will now be in the measurement signal mapping current peak hidden. At most, remnants of the Image that generates the current peak in the measurement signal, with a greatly reduced one Amplitude in the control circuit. These residues are small compared to the current value at the time of switching transistor switching off. Therefore, the control circuit can do this Clearly define the switch-off time and the clocked power supply arrangement works stably. According to the invention, an idealized image is thus supplied the actual current-time behavior of the power supply arrangement in the area the switch-on time of the switching transistor, d. H. of the (first) switch element a stable, uninterrupted operation of the clocked power supply arrangement.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß aus der EP-A-0 576 702 ein Hinweis zu entnehmen ist, daß in der Gatezuleitung des dortigen Feldeffekttransistors mit dem Bezugszeichen 15 und in seiner Sourcezuleitung je ein Widerstand vorgesehen ist. Diese Widerstände sollen Störungen des in der Schaltungsanordnung gemaß EP-A-0 576 702 gewonnenen Meßwertes durch die Anfangsstromspitze unterdrücken. Dabei soll der Widerstand in der Gatezuleitung zusammen mit der Eingangskapazität des Feldeffekttransistors eine kurze Einschaltverzögerung und der Widerstand in der Sourcezuleitung eine Spitzenwert-Aufladung des zur Spitzenwertdetektion eingesetzten Kondensators bei extrem kurzen Anfangsstromspitzen bewirken. Ferner ist ausgeführt, daß bei der Schaltungsanordnung gemäß EP-A-0 576 702 die Anfangsstromspitze unterdrückt werden muß, wenn sie den eigentlichen Stromimpuls überragt, um ein vorzeitiges Sperren des im Hauptstromkreis liegenden Leistungsschalters zu verhindern. Somit führt bei der Schaltungsanordnung gemäß der genannten Druckschrift die Anfangsstromspitze nur dann zu Störungen, wenn sie die Spitzenwertdetektion durch den als geschalteter Gleichrichter arbeitenden Feldeffekttransistor mit dem dortigen Bezugszeichen 15 verfälscht. Dies führt in der bekannten Schaltungsanordnung zu einer Fehlerkennung der beabsichtigten Strombegrenzung bei Kurzschluß im Ausgangsstromkreis. Ein Hinweis auf eine Beeinflussung von Instabilitäten, die zu einem lückenden Betrieb führen können, ist der genannten Druckschrift nicht zu entnehmen.At this point it should be noted that EP-A-0 576 702 indicates that a reference is provided in the gate lead of the field effect transistor there with reference number 15 and in its source lead. These resistors are intended to suppress disturbances in the measured value obtained in the circuit arrangement in accordance with EP-A-0 576 702 due to the initial current peak. The resistance in the gate lead, together with the input capacitance of the field effect transistor, should result in a short switch-on delay and the resistance in the source lead should cause a peak charge of the capacitor used for peak value detection with extremely short initial current peaks. Furthermore, it is stated that in the circuit arrangement according to EP-A-0 576 702 the initial current peak must be suppressed if it surpasses the actual current pulse in order to prevent premature blocking of the circuit breaker located in the main circuit. Thus, in the circuit arrangement according to the cited document, the initial current peak only leads to faults if it falsifies the peak value detection by the field effect transistor working as a switched rectifier with the reference numeral 15 there . In the known circuit arrangement, this leads to an incorrect detection of the intended current limitation in the event of a short circuit in the output circuit. The document mentioned does not refer to an influence on instabilities that can lead to intermittent operation.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Stromversorgung umfaßt die Steuerstufe ein differenzierendes Element.According to an advantageous development of the power supply according to the invention the control stage comprises a differentiating element.

Bei der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung wird das Meßsignal grundsätzlich zeitkontinuierlich der Regelschaltung zugeführt, d. h. sowohl während der Zeitintervalle, in denen das (erste) Schalterelement leitend ist, als auch in denjenigen Zeitintervallen in denen das (erste) Schalterelement gesperrt wird. Lediglich zur Ausblendung der Einschaltstromspitzen muß die Zufuhr des Meßsignals kurzzeitig unterbrochen werden. Entsprechend ist das Unterbrechungselement auch nur in diesen gegenüber einer gesamten Schaltperiode des (ersten) Schalterelements kurzen Zeitdauer wirksam. Diese Zeitdauer schließt sich unmittelbar an eine Einschaltflanke des Steuersignals für das (erste) Schalterelement an. Durch das differenzierende Element kann nun in einfacher Weise diese Einschaltflanke detektiert und zum Infunktionsetzen des Unterbrechungselements herangezogen werden.In the power supply arrangement according to the invention, the measurement signal basically fed continuously to the control circuit, d. H. both during the time intervals in which the (first) switch element is conductive, as well as in those time intervals in which the (first) switch element is blocked. The supply of the .must only be used to suppress the inrush current peaks Measurement signal are briefly interrupted. It is accordingly Interruption element only in this compared to an entire switching period of the (first) switch element for a short period of time. This period closes directly on a switch-on edge of the control signal for the (first) Switch element. The differentiating element can now be done in simpler Way, this switch-on edge is detected and used to activate the Interrupting element can be used.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Steuerstufe der erfindungsgemäßen getakteten Stromversorgung wird dadurch erreicht, daß das differenzierende Element eine Längsimpedanz mit kapazitivem Impedanzwert umfaßt. Im einfachsten Fall kann die Steuerstufe durch einen Längskondensator gebildet sein.A particularly simple embodiment of the control stage of the invention clocked power supply is achieved in that the differentiating element includes a series impedance with a capacitive impedance value. In the simplest case the control stage can be formed by a series capacitor.

Bei der erfindungsgemäßen getakteten Stromversorgung kann das Unterbrechungselement bevorzugt durch ein zweites Schalterelement gebildet sein. Insbesondere wird als erstes Schalterelement, d. h. als Leistungsschalter der getakteten Stromversorgungsanordnung, ein selbstsperrender N-Kanal-FET zum Einsatz kommen, wohingegen als zweites Schalterelement bevorzugt ein selbstleitender P-Kanal-FET zum Einsatz gelangt. Auch diese Wahl für die Schalterelemente vereinfacht den Aufbau der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung, insbesondere der Steuerstufe.In the clocked power supply according to the invention that can Interruption element may preferably be formed by a second switch element. In particular, as the first switch element, i. H. as the circuit breaker of the clocked power supply arrangement, a self-locking N-channel FET for Use, whereas a second switch element is preferred self-conducting P-channel FET is used. Also this choice for the Switch elements simplify the structure of the invention Power supply arrangement, in particular the control stage.

Die beschriebene Auslegung der Schalterelemente wird insbesondere für diejenige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung gewählt, in der das zweite Schalterelement in eine Verbindung für das Meßsignal zwischen dem Strommeßelement und der Regelschaltung eingefügt ist zum Trennen dieser Verbindung beim Auftreten des Unterbrechungssignals. Das zweite Schalterelement kann in einer weiteren Ausgestaltung des Unterbrechungselements der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung zum Kurzschließen des Strommeßelements parallel zu diesem angeordnet sein. Auch dadurch wird die Weiterleitung des Meßsignals an die Regelschaltung in dem gewünschten Zeitintervall unterbrochen. The described design of the switch elements is particularly for that Design of the power supply arrangement according to the invention selected in the the second switch element in a connection for the measurement signal between the Current measuring element and the control circuit is inserted to separate them Connection when the interrupt signal occurs. The second switch element can in a further embodiment of the interruption element Power supply arrangement according to the invention for short-circuiting the Current measuring element can be arranged parallel to this. This also makes the Forwarding of the measurement signal to the control circuit in the desired Time interval interrupted.

Die erfindungsgemäße getaktete Stromversorgungsanordnung ist bevorzugt einsetzbar in Geräten der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik, in denen es besonders auf geringe Störbeeinflussung ankommt.The clocked power supply arrangement according to the invention is preferred can be used in devices for electrical communication technology in which it low interference is particularly important.

Die Zeichnung dient der näheren Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Darin zeigenThe drawing serves to explain the invention in more detail using a Embodiment. Show in it

Fig. 1 eine blockschematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 1 is a block schematic representation of an embodiment of the invention,

Fig. 2 eine stärker detaillierte Darstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und Fig. 2 is a more detailed representation of the embodiment of FIGS. 1 and

Fig. 3 Beispiele für zeitliche Verläufe des Meßsignals zur Erläuterung der Funktionsweise des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung. Fig. 3 examples of temporal courses of the measurement signal to explain the operation of the embodiment of the power supply arrangement according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem eine Primärwicklung eines Transformators 8 als Induktivität in Reihe geschaltet ist mit dem Hauptstrompfad eines ersten Schalterelements 7 und einem Strommeßelement 5, in Fig. 1 gebildet durch einen ohmschen Widerstand. Das erste Schalterelement 7 wird bevorzugt durch einen selbstsperrenden N-Kanal-FET gebildet. Die Reihenschaltung aus Induktivität, Schalterelement 7 und Strommeßelement 5 wird mit einer Eingangsspannung Uin beaufschlagt. An diese Eingangsspannung Uin ist auch eine Regelschaltung 1 angeschlossen, die an einem Steuersignalausgang 11 ein Steuersignal zum impulsförmigen Steuern des ersten Schalterelements 7 an dessen Steuereingang 12 abgibt. Dieser Steuereingang 12 wird in Fig. 1 durch den Gate-Anschluß des FET gebildet. Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment of the invention, in which a primary winding of a transformer 8 is connected in series as an inductor with the main current path of a first switch element 7 and a current measuring element 5 , in Fig. 1 formed by an ohmic resistor. The first switch element 7 is preferably formed by a self-locking N-channel FET. The series connection of inductance, switch element 7 and current measuring element 5 is acted upon by an input voltage Uin. A control circuit 1 is also connected to this input voltage Uin and outputs a control signal at a control signal output 11 for the pulse-shaped control of the first switch element 7 at its control input 12 . This control input 12 is formed in FIG. 1 by the gate connection of the FET.

Die Regelschaltung 1 weist weiterhin einen Strommeßeingang 13 auf, der mit einem Verbindungspunkt 14 zwischen dem ersten Schalterelement 7 und dem Strommeßelement 5 verbunden ist. Diesem Strommeßeingang 13 wird vom Verbindungspunkt 14 ein vom Strommeßelement 5 abgeleitetes Meßsignal zugeführt, nach dessen Maßgabe das Steuersignal in der Regelschaltung 1 gebildet wird. The control circuit 1 also has a current measurement input 13 which is connected to a connection point 14 between the first switch element 7 and the current measurement element 5 . This current measurement input 13 is supplied from the connection point 14 with a measurement signal derived from the current measurement element 5 , on the basis of which the control signal is formed in the control circuit 1 .

Bevorzugt handelt es sich bei dem Meßsignal um eine durch den Strom in der Reihenschaltung aus Induktivität, erstem Schalterelement 7 und Strommeßelement 5 an diesem Strommeßelement 5 auftretende Spannung.The measurement signal is preferably a voltage occurring at this current measurement element 5 as a result of the current in the series circuit comprising inductance, first switch element 7 and current measurement element 5 .

In Fig. 1 sind weiterhin zwei Kapazitäten 9 und 10 gestrichelt eingezeichnet. Bei der Kapazität 9 handelt es sich um die parasitäre Gate-Source-Kapazität des ersten Schalterelements 7, die Kapazität 10 stellt die primärseitige Streukapazität des Transformators 8 dar. Weitere parasitäre Elemente, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, können beispielsweise durch Streuinduktivitäten des Transformators 8 gebildet werden. Diese parasitären Elemente verursachen - gegebenenfalls zusammen mit weiteren parasitären Einflüssen durch die räumliche Anordnung der Stromversorgungsanordnung - speziell bei kleinen Einschaltzeiten des ersten Schalterelements 7 ein instabiles Verhalten. Bei kleinem Tastverhältnis des Steuersignals, d. h. bei sehr kleinem Verhältnis der Zeitdauern, in denen durch das Steuersignal das erste Schalterelement 7 in seinen leitenden Zustand überführt ist, gegenüber den Zeitintervallen, in denen das erste Schalterelement 7 gesperrt ist, erweisen sich die Zeitintervalle, in denen das erste Schalterelement 7 leitend ist, als nicht mehr stabil, was bis zum Ausfall einzelner derartiger Zeitintervalle führt. Diese Störungen werden als lückender Betrieb bezeichnet.In Fig. 1, two capacities 9 and 10 are also shown in dashed lines. The capacitance 9 is the parasitic gate-source capacitance of the first switch element 7 , the capacitance 10 represents the stray capacitance of the transformer 8 on the primary side. Further parasitic elements, which are not shown in FIG. 1, can be caused, for example, by stray inductances of the Transformers 8 are formed. These parasitic elements - possibly together with other parasitic influences due to the spatial arrangement of the power supply arrangement - cause unstable behavior, especially when the first switch element 7 is switched on for short times. With a small duty cycle of the control signal, that is, with a very small ratio of the time periods in which the control signal brings the first switch element 7 into its conductive state, compared to the time intervals in which the first switch element 7 is blocked, the time intervals in which it turns out the first switch element 7 is conductive, as no longer stable, which leads to the failure of individual such time intervals. These disruptions are referred to as intermittent operations.

Zur Vermeidung dieses lückenden Betriebs weist die Stromversorgungsanordnung gemäß Fig. 1 entsprechend der Erfindung eine Steuerstufe 2 auf, die eingangsseitig mit dem Steuersignalausgang der Regelschaltung 1 verbunden ist und aus dem ihr hier zugeführten Steuersignal ein Unterbrechungssignal zu Beginn eines jeden Zeitintervalls ableitet, in dem das erste Schalterelement 7 in seinen leitenden Zustand gesteuert wird. Dieses Unterbrechungssignal wird an einem Unterbrechungssignalausgang 15 von der Steuerstufe 2 abgegeben. An diesen Unterbrechungssignalausgang 15 ist ein Unterbrechungselement angeschlossen, welches derart mit dem Strommeßelement 5 und dem Strommeßeingang 13 gekoppelt ist, daß beim Auftreten des Unterbrechungssignals am Unterbrechungssignalausgang 15 die Zufuhr des Meßsignals von dem Strommeßelement 5 zur Regelschaltung 1 unterbrochen wird. Dafür sind in Fig. 1 zwei Ausführungsformen schematisch dargestellt. In der ersten Ausführungsform ist lediglich ein Unterbrechungselement 3 vorgesehen welches zwischen dem Verbindungspunkt 14 und dem Strommeßeingang 13 in die Leitung für die Zufuhr des Meßsignals zur Regelschaltung 1 eingefügt ist. Das Unterbrechungselement 3 ist bevorzugt durch ein zweites Schalterelement gebildet, durch welches die Leitung für das Meßsignal während des Auftretens des Unterbrechungssignals aufgetrennt wird.To avoid this intermittent operation, the power supply arrangement according to FIG. 1 according to the invention has a control stage 2 , which is connected on the input side to the control signal output of the control circuit 1 and from the control signal fed to it here derives an interrupt signal at the beginning of each time interval in which the first Switch element 7 is controlled in its conductive state. This interrupt signal is output at an interrupt signal output 15 from the control stage 2 . An interruption element is connected to this interruption signal output 15 , which is coupled to the current measuring element 5 and the current measurement input 13 such that when the interruption signal occurs at the interruption signal output 15, the supply of the measurement signal from the current measurement element 5 to the control circuit 1 is interrupted. For this purpose, two embodiments are shown schematically in FIG. 1. In the first embodiment, only an interruption element 3 is provided which is inserted between the connection point 14 and the current measurement input 13 in the line for the supply of the measurement signal to the control circuit 1 . The interruption element 3 is preferably formed by a second switch element, by which the line for the measurement signal is separated during the occurrence of the interruption signal.

In einer zweiten Ausführungsform umfaßt die getaktete Stromversorgungsanordnung nach Fig. 1 anstelle des Unterbrechungselements 3 ein gestrichelt gezeichnetes Unterbrechungselement 4, welches das Strommeßelement 5 überbrückt. Auch das Unterbrechungselement 4 ist bevorzugt als zweites Schalterelement ausgebildet. Durch dieses Schalterelement wird während des Auftretens des Unterbrechungssignals das Strommeßelement 5 kurzgeschlossen und auch so eine Zufuhr eines Meßsignals zum Strommeßeingang 13 unterbrochen.In a second embodiment, the clocked power supply arrangement according to FIG. 1 comprises, instead of the interruption element 3, an interruption element 4 drawn in broken lines, which bridges the current measuring element 5 . The interruption element 4 is also preferably designed as a second switch element. By means of this switch element, the current measuring element 5 is short-circuited during the occurrence of the interruption signal and also a supply of a measuring signal to the current measuring input 13 is interrupted.

Die Steuerung der Unterbrechungselemente 3 bzw. 4 erfolgt durch Steuerverbindungen zwischen diesen Unterbrechungselementen 3 bzw. 4 und dem Unterbrechungssignalausgang 15 - im Fall des Unterbrechungselements 4 als gestrichelte, im Fall des Unterbrechungselements 3 als ausgezogene Linie symbolisiert.The interruption elements 3 and 4 are controlled by control connections between these interruption elements 3 and 4 and the interruption signal output 15 — symbolized in the case of the interruption element 4 as a dashed line, in the case of the interruption element 3 as a solid line.

Mit dem Bezugszeichen P am Ausgang der Sekundärwicklung des Transformators 8 ist angedeutet, daß dort die von der getakteten Stromversorgung an eine anzuschließende Last zu liefernde elektrische Leistung abgebbar ist.The reference symbol P at the output of the secondary winding of the transformer 8 indicates that the electrical power to be supplied by the clocked power supply to a load to be connected can be output there.

Fig. 2 zeigt eine etwas detailliertere Darstellung der ersten Ausführungsform des schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 mit dem Unterbrechungselement 3 in der Verbindung zwischen dem Strommeßeingang 13 und dem Verbindungspunkt 14. Mit Fig. 1 übereinstimmende Elemente sind wieder mit denselben Bezugszeichen dargestellt; zu ihrer Beschreibung wird auf Fig. 1 Bezug genommen. FIG. 2 shows a somewhat more detailed illustration of the first embodiment of the schematically illustrated exemplary embodiment according to FIG. 1 with the interruption element 3 in the connection between the current measurement input 13 and the connection point 14 . . Figure 1 with matching elements are again shown with the same reference numerals; for their description, reference is made to FIG. 1.

Die Steuerstufe 2 umfaßt gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein differenzierendes Element 6. Dieses umfaßt eine Längsimpedanz mit kapazitivem Impedanzwert. Im einfachsten, in Fig. 2 dargestellten Fall ist das differenzierende Element 6 eine Längskapazität zwischen dem Steuersignalausgang 11 und dem Unterbrechungssignalausgang 15. Durch diese Längskapazität 6 wird an jeder Anfangsflanke des Steuersignals zu Beginn eines Zeitintervalls, in dem das erste Schalterelement 7 in seinen leitenden Zustand überführt wird, ein kurzes, impulsförmiges Signal als Unterbrechungssignal erzeugt und am Unterbrechungssignalausgang 15 zur Verfügung gestellt. Von dort gelangt es auf den Gate-Anschluß eines selbstleitenden P-Kanal-FET 16, der vom dritten Unterbrechungselement 3 umfaßt ist und das zweite Schalterelement bildet. Das zweite Schalterelement 16 ist ferner mit zwei Widerständen 17, 18 in der Weise verbunden, daß der erste Widerstand 17 zwischen dem Unterbrechungssignal ausgang 15 und dem Verbindungspunkt 14 angeordnet ist und der zweite Widerstand in Reihe mit dem Hauptstrompfad des zweiten Schalterelements 16 zwischen diesem und dem Strommeßeingang 13 eingefügt ist.According to the exemplary embodiment according to FIG. 2, the control stage 2 comprises a differentiating element 6 . This includes a longitudinal impedance with a capacitive impedance value. In the simplest case, shown in FIG. 2, the differentiating element 6 is a longitudinal capacitance between the control signal output 11 and the interrupt signal output 15 . This longitudinal capacitance 6 generates a short, pulse-shaped signal as an interrupt signal at each start edge of the control signal at the beginning of a time interval in which the first switch element 7 is brought into its conductive state and makes it available at the interrupt signal output 15 . From there it arrives at the gate connection of a self-conducting P-channel FET 16 , which is encompassed by the third interruption element 3 and forms the second switch element. The second switch element 16 is further connected to two resistors 17 , 18 in such a way that the first resistor 17 is arranged between the interrupt signal output 15 and the connection point 14 and the second resistor in series with the main current path of the second switch element 16 between the latter Current measurement input 13 is inserted.

Zusammen mit den Elementen des Unterbrechungselements 3 löst die Steuerstufe 2 im Anfang des Zeitintervalls, in welchem das erste Schalterelement 7 in seinen leitenden Zustand überführt ist, eine im Verhältnis zur Dauer dieses Zeitintervalls sehr kurze Sperrung des zweiten Schalterelements 16 aus. In der übrigen Zeit sowohl im leitenden als auch im gesperrten Zustand des ersten Schalterelements 7 ist das zweite Schalterelement 16 leitend, so daß das Meßsignal in dieser übrigen Zeit ungehindert dem Strommeßeingang 13 zugeleitet werden kann. Die Zeitdauer, während der das zweite Schalterelement 16 gesperrt ist, wird derart bemessen, daß aus dem Meßsignal der durch den Einschaltstromstoß des ersten Schalterelements 7 bedingte Verlauf ausgeblendet und somit dem Strommeßeingang 13 ein idealisierter Meßsignalverlauf zugeführt wird. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, wo der Verlauf des Meßsignals am Strommeßeingang 13, mit UM bezeichnet, über der Zeit t aufgetragen ist. Der mit Voll-Linie dargestellte Verlauf a des Meßsignals UM ist mit einer getakteten Stromversorgung ohne die erfindungsgemäße Ausbildung aufgezeichnet. Dieser Verlauf a des Meßsignals UM zeigt zu Beginn des Zeitintervalls, in dem das erste Schalterelement 7 leitend ist, eine stark ausgebildete Einschaltstromspitze, die in Form einer gedämpften Schwingung abklingt und schließlich in einen rampenförmigen Verlauf gemaß dem Stromanstieg in der Primärwicklung des Transformators 8 überleitet. Demgegenüber ist mit der gestrichelten Linie b in Fig. 3 der Verlauf des Meßsignals UM beim Einsatz der Erfindung wiedergegeben. Der Verlauf b des Meßsignals UM ist ersichtlich sehr gut an den idealisierten Verlauf angenähert; Störeinflüsse durch den Einschaltstromstoß sind ausgeschlossen. Mit einem solchen Meßsignal UM ist ein stabiler Betrieb der Regelschaltung 1 auch für den Fall kleiner Lasten, d. h. für den Fall einer geringen Leistungsabgabe P am Ausgang der Sekundärwicklung des Transformators 8, gewährleistet. Somit ist auch bei sehr kurzen Einschaltdauern des ersten Schalterelements 7 ein nicht lückender Betrieb gesichert.Together with the elements of the interruption element 3 , the control stage 2 triggers a very short blocking of the second switch element 16 in relation to the duration of this time interval at the beginning of the time interval in which the first switch element 7 is brought into its conductive state. In the rest of the time, both in the conductive and in the blocked state of the first switch element 7 , the second switch element 16 is conductive, so that the measurement signal can be passed to the current measurement input 13 unhindered during this remaining time. The length of time during which the second switch element 16 is blocked is dimensioned such that the curve caused by the inrush current of the first switch element 7 is hidden from the measurement signal and thus an idealized measurement signal curve is fed to the current measurement input 13 . This is shown in FIG. 3, where the course of the measurement signal at the current measurement input 13 , designated UM, is plotted over time t. The curve a of the measurement signal UM shown with a full line is recorded with a clocked power supply without the training according to the invention. This curve a of the measurement signal UM shows, at the beginning of the time interval in which the first switch element 7 is conductive, a strongly developed inrush current peak which decays in the form of a damped oscillation and finally is converted into a ramp-shaped curve in accordance with the current rise in the primary winding of the transformer 8 . In contrast, the dashed line b in Fig. 3 shows the course of the measurement signal UM when using the invention. The course b of the measurement signal UM can clearly be approximated to the idealized course; Interference from the inrush current is excluded. Such a measurement signal UM ensures stable operation of the control circuit 1 even in the case of small loads, ie in the case of a low power output P at the output of the secondary winding of the transformer 8 . Thus, even with very short operating times of the first switch element 7, an uninterrupted operation is ensured.

Auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird das Strommeßelement 5 durch einen ohmschen Widerstand gebildet, angedeutet durch den Buchstaben R. Parallel zum Strommeßeingang 13 ist in Fig. 2 ein Entstörkondensator 19 angeordnet. Dieser Entstörkondensator dient lediglich der Unterdrückung hochfrequenter Störungen im Meßsignal und muß einen so geringen Kapazitätswert aufweisen, daß im übrigen der zeitliche Verlauf des Meßsignals UM nicht verändert wird. Insbesondere darf der Kapazitätswert des Entstörkondensators 19 nicht so groß sein, daß dadurch eine Verformung des rampenförmigen Verlaufs des Meßsignals UM oder gar eine Spitzenwertspeicherung oder dergleichen erfolgt. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the current measuring element 5 is also formed by an ohmic resistor, indicated by the letter R. In FIG. 2, an interference suppression capacitor 19 is arranged parallel to the current measuring input 13 . This interference suppression capacitor only serves to suppress high-frequency interference in the measurement signal and must have a capacitance value which is so low that the course of the measurement signal UM over time is not changed. In particular, the capacitance value of the interference suppression capacitor 19 must not be so large that this causes the ramp-shaped profile of the measurement signal UM to deform or even a peak value storage or the like.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten, getakteten Stromversorgungsanordnung ist ein störungsfreier, d. h. nicht lückender Betrieb auch bei extremer Lastkonstellation möglich. Beispielsweise können Lasten störungsfrei betrieben werden, deren minimale und maximale Leistungsaufnahme ein Verhältnis von 1 : 20 aufweisen, und es kann in einem Spannungsbereich mit einem Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Spannung von 1 : 5 gearbeitet werden.With the clocked power supply arrangement designed according to the invention a trouble-free, d. H. uninterrupted operation even with extreme load constellations possible. For example, loads can be operated without problems minimum and maximum power consumption have a ratio of 1:20, and it can be in a voltage range with a ratio between minimal and maximum voltage of 1: 5 can be worked.

Claims

1. Clocked power supply arrangement with an input voltage to be connected in series circuit of at least one inductor, a main current path of a (first) switch element and a current measuring element and with a control circuit for pulsed control of the (first) switch element alternately into a conductive and a blocking state by a control signal that is formed by the control circuit in accordance with a measurement signal derived from the current measuring element, characterized by a control stage for deriving an interrupt signal of a predetermined period from the control signal at the beginning of each time interval in which the (first) switch element is controlled in its conductive state, and by an interrupt element , which is coupled to the control stage and the current measuring element such that the supply of the measurement signal to the control circuit is interrupted by the interruption element when the interruption signal occurs.

2. Clocked power supply according to claim 1, characterized in that the control stage comprises a differentiating element.

3. Clocked power supply according to claim 2, characterized in that the differentiating element has a longitudinal impedance capacitive impedance value.

4. Clocked power supply according to one of the preceding claims, characterized in that the interruption element by a second Switch element is formed.

5. clocked power supply according to claim 4, characterized in that the second switch element in a connection for the Measurement signal between the current measuring element and the control circuit is inserted to disconnect this connection when the interrupt signal occurs.

6. Clocked power supply according to claim 4, characterized in that the second switch element for short-circuiting the Current measuring element is arranged parallel to this.

7. Electrical communication technology device, characterized by a clocked power supply according to one of the previous claims.