DE19738698A1 - Elektronische Auslöseeinrichtung eines Schaltnetzteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Auslöseeinrichtung eines Schaltnetzteils mit einer Wandlereinrichtung und einem durch einen Spannungskamparator steuerbaren Schalttransistor zum Kurzschließen eines Netzteileinganges und der Messung ei­ ner Spannung an einem Meßwiderstand durch eine Mikroprozes­ soreinrichtung.

Eine elektronische Auslöseeinrichtung der eingangs definier­ ten Art ist allgemein bekannt. Hier wird ein über Brüc­ kengleichrichter gleichgerichteter Sekundärstrom der Wand­ lereinrichtung sowohl zur Energieversorgung der elektroni­ schen Baugruppen als auch zur Ermittlung der am Meßwiderstand abfallenden Spannung ausgenutzt. Der Meßwiderstand bildet mit der Stromversorgung der Auslöseeinrichtung eine Reihenschal­ tung. Man nutzt dabei die Eigenschaft des sog. idealen Strom­ wandlers aus, der einen Sekundärstrom unabhängig von der Höhe der Bürde (Meßwiderstand) einprägt.

Weiterhin weist das Schaltnetzteil einen Schalttransistor auf, der durch Kurzschluß des Netzteileingangs dafür sorgt, daß eine bestimmte Rohgleichspannung nicht überschritten wird. Während des Kurzschlusses übernimmt der Entladevorgang des zuvor geladenen Ladekondensators die Stromversorgung der elektronischen Baugruppen.

Wie bereits erwähnt, würde sich bei dieser Schalthandlung (Kurzschluß) bei einem idealen Stromwandler keine Sekundär­ strom-Änderung ergeben. Reale Wandlereinrichtungen für elek­ tronische Auslöseeinrichtungen zeigen dagegen mehr oder weni­ ger Sekundärstromschwankungen, wobei bisher die durch diese Stromschwankungen verfälschten Meßwerte im geforderten Tole­ ranzbereich lagen.

Zur Verbesserung der Meßwerterfassung ist es u. a. bekannt, die Stabilisierung der Rohgleichspannung durch eine Schaltung zu realisieren, die sich wie eine Zener-Diode für hohe Lei­ stungen verhält. Als Nachteil ist hier die hohe Verlustlei­ stung mit den entsprechend einzusetzenden Bauteilen anzuse­ hen.

Aus der DE 196 41 183 ist es auch bekannt, die Regelung der Rohgleichspannung von der in der Auslöseeinrichtung vorhande­ ne Mikroprozessoreinrichtung durchführen zu lassen um sicher zu stellen, daß während der Messung der Spannung durch den in der Mikroprozessoreinrichtung vorgesehenen Analog/Digital-Wandler keine Schalthandlung im Schaltnetzteil erfolgt. Da die Mikroprozessoreinrichtung dabei für mehrere Millisekunden keine Regelung der Rohgleichspannung durchführen kann, könnte es beim nachfolgenden Aufschalten auf eine hohe Last zur Schädigung des Schaltnetzteils kommen, die im ungünstigsten Fall zu ungewollten Auslösevorgängen und/oder zur vollständi­ gen Zerstörung des Schaltnetzteils führen können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ei­ ne elektronische Auslöseeinrichtung zu definieren, bei der die Verfälschung des Meßvorgangs durch die eingangs geschil­ derten Umstände vollständig vermieden sind und darüber hinaus das Aufschalten auf hohe Lasten zu verhindern bzw. eine Be­ schädigung des Schaltnetzteils gänzlich auszuschließen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

• 1.1 der Spannungskomparator erzeugt ein Meßbereitschafts­ signal,
• 1.2 das Meßbereitschaftssignal dient der Ansteuerung einer Zeitschaltung,
• 1.3 die Zeitschaltung wirkt derart auf den Schalttransistor ein, daß der Netzteileingang zeitbegrenzt kurzgeschlos­ sen ist,
• 1.4 das Meßbereitschaftssignal ist gleichzeitig einem Melde­ eingang der Mikroprozessoreinrichtung zugeführt,
• 1.5 die Mikroprozessoreinrichtung bewertet synchron für die Dauer des Meßbereitschaftssignals über einen Ana­ log/Digital-Eingang den Wert der Spannung am Meßwider­ stand,

erreicht.

Das Meßbereitschaftssignal des Spannungskomparators wird also sowohl zur Ansteuerung der Zeitschaltung als auch zur An­ steuerung des Meldeeingangs der Mikroprozessoreinrichtung eingesetzt. Damit ist in einfacher Weise sichergestellt, daß die Messung der Spannung am Meßwiderstand ausschließlich wäh­ rend des auf eine Mindestzeit begrenzten Kurzschlusses des Netzteileingangs erfolgt. Durch diese Schaltmaßnahme, die Spannungsmessung nur synchron mit dem Kurzschlußzustand des Netzteileingangs durchzuführen, ist sichergestellt, daß die Meßwerterfassung ohne Beeinträchtigung durch sich ändernde Lastverhältnisse im Schaltnetzteil erfolgt. Der gemessene Wert der Spannung am Meßwiderstand ist praktisch unverfälscht von dem Analog/Digital-Eingang der Mikroprozessoreinrichtung erfaßt und entsprechend zu bewerten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale

• 2.1 die Zeitschaltung ist vom Spannungskomparator derart steuerbar, daß eine wiederholende Messung der Spannung am Meßwiderstand erfolgt,
• 2.2 Zeitschaltung schaltet den Schalttransistor in einem Bereich von 100 Mikrosekunden leitend,

vorgesehen.

Durch die sich wiederholenden Meßvorgänge, die in einem sehr kurzen Zeitabschnitt stattfinden, ist die Genauigkeit der Messung zusätzlich erhöht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ist das Merkmal

• 3.1 die Meßzeit liegt im Bereich von 100 Mikrosekunden, vorgesehen.

Diese Meßzeiten werden von den derzeit bekannten Mikroprozes­ soreinrichtungen problemlos beherrscht.

Die Erfindung wird durch ein Schaltbild in zwei Figuren näher erläutert, wobei die

Fig. 1 eine bekannte Auslöseeinrichtung abbildet und die

Fig. 2 die erfindungsgemäße Auslöseeinrichtung darstellt.

In Fig. 1 ist die Wandlereinrichtung WE vorgesehen, mit de­ ren Hilfe in Verbindung mit nicht dargestellten Brücken­ gleichrichtern ein annähernd konstanter Sekundärstrom erzeugt ist. Der Sekundärstrom lädt im gesperrten Zustand des Schalt­ transistors TR über den Gleichrichter GL den Ladekondensator LC auf, der seine Ladung zur Energieversorgung der elektroni­ schen Baugruppen unabhängig vom Schaltnetz im Falle des kurz­ geschlossenen Netzteileingangs NE abgibt.

In Reihe mit dem Schalttransistor TR ist der Meßwiderstand MW angeordnet, deren anliegende Spannung beim fließenden Meß­ strom durch einen Analog/Digital-Eingang A/D der Mikroprozes­ soreinrichtung MP erfaßt und entsprechend ausgewertet wird. Der Schalttransistor TR wird von dem Spannungskomparator SK bei Spannungsgleichheit mit einer nicht dargestellten Refe­ renzspannung gesteuert. Die Meßwerterfassung wird von der Mi­ kroprozessoreinrichtung MP taktgesteuert vorgenommen und beim Überschreiten eines Grenzwertes das Auslösesignal AS erzeugt.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße elektronische Auslöse­ einrichtung EA, die zusätzlich zu den in Fig. 1 beschriebenen Schalteinrichtungen eine Zeitschaltung ZS aufweist. Vom Span­ nungskomparator SK wird zum Unterschied zur bekannten Auslö­ seeinrichtung ein Meßbereitschaftssignal MS erzeugt, das syn­ chron an die Zeitschaltung ZS und an einen Meldeeingang ME der Mikroprozessoreinrichtung MP übertragen wird. Die Zeit­ schaltung ZS generiert daraufhin einen zeitdefinierten Steuerimpuls SI, der den Schalttransistor TR für die Dauer seines Bestehens leitend schaltet, so daß der Netzteileingang NE praktisch kurzgeschlossen ist. Gleichzeitig wird mit dem Meßbereitschaftssignal MS, wie bereits erwähnt, die Mikropro­ zessoreinrichtung NP über den Meldeeingang ME zur Übernahme des Wertes der Spannung am Meßwiderstand MW ertüchtigt. Die Meßwertauswertung findet nur im kurzgeschlossenen Zustand des Netzteileingangs NE statt und ist damit vom Lastzustand des Schaltnetzteils unabhängig.

Claims (3)

1. Elektronische Auslöseeinrichtung eines Schaltnetzteils mit einer Wandlereinrichtung (WE) und einem durch einen Span­ nungskomparator (SK) steuerbaren Schalttransistor (TR) zum Kurzschließen eines Netzteileingangs (NE) und der Messung ei­ ner Spannung an einem Meßwiderstand (MW) durch eine Mikropro­ zessoreinrichtung (MP), gekennzeichnet durch die Merkmale

• 1.1 der Spannungskomparator (SK) erzeugt ein Meßbereit­ schaftssignal (MS),
• 1.2 das Meßbereitschaftssignal (MS) dient der Ansteuerung einer Zeitschaltung (ZS),
• 1.3 die Zeitschaltung (ZS) wirkt derart auf den Schalttran­ sistor (TR) ein, daß der Netzteileingang (NE) für eine Mindestzeit kurzgeschlossen ist,
• 1.4 das Meßbereitschaftssignal (MS) ist gleichzeitig einem Meldeeingang (ME) der Mikroprozessoreinrichtung (MP) zu­ geführt,
• 1.5 die Mikroprozessoreinrichtung (MP) bewertet synchron für die Dauer des Meßbereitschaftssignals (MS) über einen Analog/Digital-Eingang den Wert der Spannung am Meßwi­ derstand (MW).

2. Elektronische Auslöseeinrichtung eines Schaltnetzteils nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• 2.1 die Zeitschaltung (ZS) ist vom Spannungskomparator (SK) derart steuerbar, daß eine sich wiederholende Messung der Spannung am Meßwiderstand (MW) erfolgt,
• 2.2 die Zeitschaltung (ZS) schaltet den Schalttransistor (TR) im Bereich der Meßzeit der Mikroprozessoreinrich­ tung (MP) leitend.

3. Elektronische Auslöseeinrichtung eines Schaltnetzteils nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch das Merkmal

• 3.1 die Meßzeit liegt im Bereich von 100 Mikrosekunden, vorgesehen.