DE19811932A1 - Schaltnetzteil - Google Patents
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Abstract
Das Schaltnetzteil arbeitet nach dem Resonanzwandlerprinzip und enthält einen ersten primärseitigen Kondensator (C19), an dem sowohl eine mit der Netzfrequenz als auch eine mit der Schaltfrequenz des Schaltnetzteils modulierte Spannung anliegt. Über diesen Kondensator wird über eine Power-Faktor-Korrekturschaltung (C15, D15, L15, D17, C17) ein lastproportionaler, oberwellenarmer Strom aus dem Netz (UN) gezogen, so daß künftige Normen zur Oberwellenbelastung des Netzes gehalten bzw. bei weitem unterboten werden. Der Resonanzwandler kann insbesondere als Serien-Parallel-Resonanzwandler ausgestaltet sein, wobei der Resonanzwandler im Normalbetrieb im wesentlichen über den seriellen Schwingkreis schwingt und in einem leistungsarmen Betrieb im wesentlichen über den parallelen Schwingkreis. Der Serien-Parallel-Resonanzwandler ist daher sehr gut geeignet für Geräte mit einem leistungsarmen Bereitschaftsbetrieb, wie beispielsweise Fernsehgeräte oder Computer-Monitore.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Schaltnetzteil mit einer
Power-Faktor-Korrekturschaltung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und einem Schaltnetzteil nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 9.
Schaltnetzteile, insbesondere solche für Geräte mit höherem
Energieverbrauch, wie beispielsweise Bildwiedergabegeräte
bewirken eine stark impulsförmige Belastung des
Leitungsnetzes, die zu Oberwellenströmen auf dem
Leitungsnetz führt. Diese Belastung tritt insbesondere auf
in den Spannungsspitzen der sinusförmigen Netzspannung, in
denen ein Speicherkondensator des Schaltnetzteiles
nachgeladen wird. Um diese Belastung durch Oberwellenströme
zu begrenzen, werden in den nächsten Jahren neue
Vorschriften eingeführt für Geräte mit einem
Leistungsverbrauch über 70 Watt. Zukünftige Schaltnetzteile
müssen daher das Leitungsnetz anstatt mit einer
impulsförmigen Belastung mit einem mehr kontinuierlichen
Strom belasten. Die Oberwellenbelastung des Leitungsnetzes
wird häufig auch durch einen sogenannten Power-Faktor
angegeben.
Häufig werden Schaltnetzteile für Geräte verwendet, die
einen Normalbetrieb höherer Leistung und einen
leistungsarmen Betrieb aufweisen, wie z. B. Fernsehgeräte
oder Computer-Monitore mit einem Bereitschaftsbetrieb oder
Standby-Betrieb. Im Bereitschaftsbetrieb soll hierbei die
Leistungsaufnahme des Gerätes möglichst gering sein, da
dieser nur dazu dient, das Gerät in Bereitschaft zu halten,
damit es im Falle einer vorgesehenen Benutzung möglichst
schnell wieder in den Normalbetrieb übergeht. Das
Schaltnetzteil muß hierdurch in einem sehr weiten
Leistungsbereich arbeiten.
Schaltnetzteile mit verringerter Oberwellenbelastung des
Netzes sind beispielsweise aus der EP 0 797 288 A1 und der
EP-A-0 700 145 bekannt. Diese enthalten einen zweiten
Stromweg mit einer Drossel, der mit einem eingangsseitigen
Kondensator geringer Kapazität und über eine Diode mit einem
Ladekondensator und mit einem Abgriff der Primärwicklung
eines Transformators verbunden ist. Hierdurch wird im
Betrieb des Schaltnetzteiles durch den Schalttransistor ein
zusätzlicher zweiter Strom aus dem Netz gezogen, dessen
Impulsdauer durch die Drossel erheblich verbreitert ist. Als
Schaltnetzteil wird hier ein Sperrwandler mit einem
Schalttransistor verwendet, der entweder mit einer festen
Synchronfrequenz synchronisiert ist oder frei läuft.
Nachteilig ist hier, daß der Schalttransistor zusätzlich mit
Strom und Spannung belastet wird, was eine größere
Dimensionierung erforderlich macht. Die zusätzlichen
Bauteile der Power-Faktor-Korrekturschaltung, wie die
Drossel, sind relativ groß dimensioniert. Zudem werden die
Normen häufig nur in den spezifizierten Test-Konditionen
eingehalten. Bei einer größeren Leistungsaufnahme des
Gerätes steigt die Oberwellenbelastung dann an. Ein
freilaufendes Schaltnetzteil hat zudem den Nachteil, daß bei
kleinerer Leistung, also bei höherer Schaltfrequenz, mehr
Energie aus dem Netz gezogen wird als benötigt. Da hierdurch
die Spannung an dem Ladekondensator weiter ansteigt, wird
die Schaltfrequenz noch höher. Da die Spannung an diesem
Speicherkondensator nicht kontrolliert wird, kann das
Schaltnetzteil in einen kritischen Bereich geraten. Eine
sehr kleine Leistung kann daher nicht ohne zusätzlichen
Aufwand geregelt werden bei einem freilaufenden Netzteil mit
einer Power-Faktor-Korrekturschaltung.
Aus der EP B1 0 275 698 ist ein frequenzbegrenzter
Resonanzwandler bekannt, der unterhalb der Resonanzfrequenz
arbeitet. Es enthält eine primärseitige Resonanzschaltung
mit einem Kondensator und einer Induktivität, angeordnet an
der Primärwicklung des Transformators. Es enthält weiterhin
zwei an einem Ende der Primärwicklung angeordnete Schalter,
die im Gegentakt betrieben werden. Mit einem Resonanzwandler
kann die Schaltfrequenz des Schaltnetzteiles erheblich
erhöht werden, wodurch insbesondere der Transformator des
Schaltnetzteiles erheblich verkleinert werden kann. In
"SWITCHING POWER SUPPLY DESIGN", von Abraham I. Pressman,
McGRAW HILL 1992 Seite 471-492, werden Prinzipien von
Resonanzwandlern abgehandelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Schaltnetzteil der eingangs genannten Art anzugeben, das
eine effiziente und kostengünstige Power-Faktor-
Korrekturschaltung enthält und das insbesondere über einen
weiten Ausgangsleistungsbereich arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Das Schaltnetzteil der Erfindung arbeitet nach dem
Resonanzwandlerprinzip, und es enthält einen ersten
primärseitigen Kondensator, an dem sowohl eine mit der
Netzfrequenz als auch eine mit der Schaltfrequenz des
Schaltnetzteils modulierte Spannung anliegt. Dieser
Kondensator ist also Teil des Resonanzkreises, und je nach
ausgangsseitiger Belastung zieht der Resonanzkreis des
Resonanzwandlers über die Power-Faktor-Korrekturschaltung
einen lastproportionalen, oberwellenarmen Strom aus dem
Netz. Da der Resonanzwandler mit einer Sinusspannung
schwingt und nicht mit rechteckförmigen Signalen einen Strom
aus dem Netz bzw. der Power-Faktor-Korrekturschaltung zieht,
wie dies bei Sperrwandlern der Fall ist, ist diese
Arbeitsweise sehr verlust- und störungsarm. Dieser
Kondensator ist vorteilhafterweise zwischen die Power-
Faktor-Korrekturschaltung und der Primärwicklung des
Transformators geschaltet und ist ein die Resonanzfrequenz
des Resonanzwandlers mitbestimmendes Bauteil.
Die Power-Faktor-Korrekturschaltung benötigt nur eine
Drossel mit niedriger Induktivität, über die den
Spannungsverhältnissen entsprechend der erste Kondensator
des Resonanzkreises oder ein Speicherkondensator nachgeladen
wird. Sie enthält vorteilhafterweise einen Kondensator, der
eine Strombegrenzung bewirkt zwischen der Drossel und dem
ersten Kondensator.
Es Schaltnetzteil eignet sich insbesondere ein
Resonanzwandler nach dem Serien-Parallel-
Resonanzwandlerprinzip. Dieser kann so abgestimmt werden,
daß dessen Resonanzfrequenz im Normalbetrieb bei höherer
Leistung im wesentlichen durch die serielle Kapazität und im
leistungsarmen Betrieb im wesentlichen durch die parallele
Kapazität bestimmt ist. Hierdurch eignet es sich
insbesondere für Bildwiedergabegeräte mit einem
Bereitschaftsbetrieb.
Durch die Verwendung von zwei Schalttransistoren als
Halbbrücke kann die Spannungsbelastung über jedem
Schalttransistor niedrig gehalten werden, so daß
preisgünstige Feldeffekttransistoren verwendet werden
können. Hierdurch werden Schaltfrequenzen von über 300 kHz
bis zu etwa einem MHz ermöglicht. Die Verwendung einer
Halbbrücke hat den weiteren Vorteil, daß der Transformator
in beide Magnetisierungsrichtungen ausgesteuert wird,
wodurch die Transformatorgröße halbiert werden kann und
eine Entmagnetisierung während des Betriebes entfällt.
Ein Resonanzwandler, insbesondere ein Serien-Parallel-
Resonanzwandler, ist daher in idealer Weise geeignet für
Bildwiedergabegeräte mit Bereitschaftsbetrieb, wie
beispielsweise Fernsehgeräte oder Computer-Monitore.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der
Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Serien-Parallel-
Resonanzwandlers,
Fig. 2 Netzbelastung des Serien-Parallel-Resonanzwandlers
nach der Fig. 1 mit Power-Faktor-
Korrekturschaltung und
Fig. 3 Netzbelastung des Serien-Parallel-Resonanzwandlers
nach Fig. 1 ohne Power-Faktor-Korrekturschaltung.
Das Schaltnetzteil der Fig. 1 enthält einen ersten
Transformator TR mit primärseitigen Wicklungen W1, W2 und
sekundärseitigen Wicklungen W3 und W4. Er bewirkt eine
Netztrennung zwischen Primärseite und Sekundärseite,
Anwendungen ohne Netztrennung sind aber ebenfalls möglich.
Eingangsseitig enthält das Schaltnetzteil ein
Gleichrichterelement BR1, das mit der Netzspannung UN in
Verbindung steht. Die Wicklung W1 ist als Primärwicklung
angeordnet, die die Leistung zu den Sekundärwicklungen W3
und W4 überträgt, an denen ausgangsseitige Verbraucher
angeordnet sind.
Zwischen dem Gleichrichterelement BR1 und der Primärwicklung
W1 ist eine Power-Faktor-Korrekturschaltung mit einem
Stromweg angeordnet, über die zwei frequenzbestimmende
Kondensatoren C18 und C19 eines Serienresonanzkreises und
ein Ladekondensator C16 nachgeladen werden. Die Power-
Faktor-Korrekturschaltung enthält einen Filterkondensator
C15 niedriger Kapazität, der im wesentlichen nur die
Störungen ausfiltert. Mit diesem über eine Diode D15
verbunden ist eine Drossel L15, durch die die Stromimpulse,
die das Schaltnetzteil aus dem Netz UN zieht, verbreitert
werden. Diese Drossel lädt den Kondensator C19, wenn dessen
Spannung geringer ist als die Spannung über dem Kondensator
C15, wodurch gleichzeitig in ihr magnetische Energie
gespeichert wird. Ist die Spannung über dem Kondensator C19
höher, so wird die Energie der Drossel L15 über ein Diode
D17 auf einen Ladekondensator C16 hoher Kapazität
weitergegeben, der das Schaltnetzteil zusätzlich mit Energie
versorgt. Zwischen der Drossel L15 und dem Kondensator C19
ist zusätzlich ein Kondensator C17 geringer Kapazität
geschaltet, der eine Strombegrenzung bewirkt. Der
Kondensator C18, der ebenfalls ein frequenzbestimmendes
Element des Resonanzkreises ist, ist zwischen den
Ladekondensator C16 und den ersten Kondensator C19
geschaltet und wird ebenfalls abhängig von den
Spannungsverhältnissen an den Kondensatoren C16 und C19
aufgeladen. Die Power-Faktor-Korrekturschaltung lädt also
hierdurch je nach den gerade anliegenden
Spannungsverhältnissen die Kondensatoren C16, C18 und C19
auf.
Das Schaltnetzteil enthält zwei Schalttransistoren T1 und
T2, wobei der Schalttransistor T1 zwischen die beiden Enden
1, 2 der Primärwicklung W1 geschaltet ist, und der
Transistor T2 zwischen einem Referenzpotential, in diesem
Ausführungsbeispiel Masse, und dem Ende 2 der Wicklung W1,
das dem Netzeingang abgewandt ist. Die Schalttransistoren
arbeiten im Gegentaktbetrieb und bilden eine Halbbrücke.
Dies hat den Vorteil, daß die beiden Transistoren nur die
halbe Spannung vertragen müssen im Vergleich zu einem
Schaltnetzteil mit einem Schalttransistor. In diesem
Ausführungsbeispiel liegt die Spannungsbelastung der
Schalttransistoren nur bei maximal 400 Volt. Dies ist
optimal für MOS-FET-Transistoren die sehr gut für hohe
Schaltfrequenzen geeignet sind und zudem bei halber
Spannungsfestigkeit viel billiger sind und einen geringeren
Durchgangswiderstand haben.
Das Schaltnetzteil arbeitet als Serien-Parallel-
Resonanzwandler und enthält einen seriellen Kreis mit
frequenzbestimmenden Kapazitäten C18 und C19 und einer Spule
L31. Der Parallelkreis ist an der Wicklung W3 angeordnet, zu
der ein Kondensator C80 parallel geschaltet ist. Stets
vorhandene Streukapazitäten und Streuinduktivitäten können
die Resonanzfrequenz zusätzlich beeinflussen. Die beiden
Resonanzkreise sind hierbei so abgestimmt, daß die
Parallelresonanzfrequenz bei 330 kHz liegt und die
Serienresonanzfrequenz bei 230 kHz.
Je nach Belastung des Schaltnetzteiles werden hierbei die
Resonanzen dieser Resonanzkreise unterschiedlich angeregt.
Bei starker Belastung des Schaltnetzteiles ist der
Parallelresonanzkreis an der Wicklung W3 stärkt bedämpft, so
daß das Schaltnetzteil im wesentlichen über den
Serienresonanzkreis schwingt. In diesem Fall wird von dem
Serienresonanzkreis ein hoher Strom über die Power-Faktor-
Korrekturschaltung aus dem Netz gezogen.
Ist die ausgangsseitige Belastung des Schaltnetzteiles sehr
gering, so ist der Parallelkreis an der Wicklung W3 nur
gering bedämpft. Die Spannung an dem Kondensator C19 ändert
sich hingegen nur wenig, so daß der Resonanzwandler im
wesentlichen auf dem Parallelresonanzkreis schwingt. Da der
Resonanzwandler oberhalb der Resonanzfrequenzen arbeitet, in
diesem Ausführungsbeispiel zwischen 300 kHz bei hoher Last
und bis zu über 700 kHz bei geringer Last, kann der
Transformator TR sehr kompakt ausgeführt werden. Zudem wird
der Transformator durch die Halbbrücke in beide
Magnetisierungsrichtungen ausgesteuert, so daß hierdurch
seine Größe zusätzlich halbiert werden kann. Hierdurch
können insbesondere kleine planare Transformatoren verwendet
werden, die einen Ferritkern und Wicklungen auf
durchkontaktierten Leiterplatten enthalten.
Da der Transformator TR in beide Magnetisierungsrichtungen
ausgesteuert wird, müssen ausgangsseitig an den Wicklungen
W3 und W4 Brückengleichrichter BR2 und BR3 angeordnet
werden. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugen die Wicklung
W3 eine Systemspannung U1 und die Wicklung W4 zwei
Ausgangsspannungen ±U2 für ein Fernsehgerät.
Die Regelung des Schaltnetzteiles wird durch eine
integrierte Schaltung IC1 erzeugt, die hier auf eine
Ausgangsspannung, in diesem Ausführungsbeispiel die Spannung
U1, regelt, mit der die integrierte Schaltung über ein
Koppelelement K, z. B. ein Optokoppler, verbunden ist. Über
einen Treibertransformator L30 werden die Schalttransistoren
T1, T2 durch die integrierte Schaltung IC1 angesteuert. Der
Treibertransformator ist eingangsseitig über seine Wicklung
WS mit der integrierten Schaltung IC1 verbunden, und
ausgangsseitig über zwei symmetrische Wicklungen W6, W7, die
im Gegentakt arbeiten, mit den Eingängen der beiden
Schalttransistoren T1, T2. Eingangsseitig sind an dem
Treibertransformator L30 Dioden D30, D31 und ein Widerstand R31
angeordnet zur Vermeidung von hohen Induktionsspannungen
bei den Schaltvorgängen.
Über die Wicklung W2, einer Diode D36 und einem glättenden
Kondensator C36 wird die integrierte Schaltung IC1 mit einer
Betriebsspannung versorgt. Das Schaltnetzteil enthält
weiterhin eine Anlaufschaltung, in der Fig. 1 nicht
dargestellt, wie aus früheren Schaltnetzteilen bekannt.
Die Schalttransistoren T1 und T2 werden hierbei von der
integrierten Schaltung IC1 derart angesteuert, daß der Strom
diskontinuierlich bzw. lückend (discontinnous conduction
mode, DCM) ist. Beispielsweise kann deren Tastverhältnis 40%
zu 40% betragen mit 20% Unterbrechung. Hierdurch wird unter
allen Umständen vermieden, daß beide Schalttransistoren
gleichzeitig leiten.
Die Regelcharakteristik des Serien-Parallel-Resonanzwandlers
ist derart, daß er bei niedriger Belastung mit hoher
Frequenz arbeitet und bei hoher Belastung mit niedriger
Frequenz. Die integrierte Schaltung IC1 variiert hierzu die
Schaltfrequenz in Abhängigkeit des Regelsignales UR.
Durch die Schalttransistoren T1 und T2 wird also eine
Schwingung angetrieben in dem seriellen Resonanzkreis mit
den frequenzbestimmenden Komponenten Spule L31 und
Kondensatoren C18 und C19 und dem Parallelresonanzkreis mit
den frequenzbestimmenden Bauteilen Kondensator C80 und Spule
L31. An den Kondensatoren C18 und C19 liegen deshalb nur
sinusförmige Spannungen, deren Schwingungsamplitude
proportional der Ausgangslast sind. Hierdurch wird über die
Power-Faktor-Korrekturschaltung zum einen nur ein Strom
gezogen, der auch wirklich benötigt wird, und zum anderen
treten keine Schaltspitzen auf. Dies ist ein wesentlicher
Unterschied zu Schaltnetzteilen nach dem
Sperrwandlerprinzip, bei denen die Power-Faktor-
Korrekturschaltung aufwendiger und insbesondere die
Komponenten größer sind. Besonders nachteilig an einem
Sperrwandler ist, daß er einen reinen Schaltbetrieb
aufweist.
Die Drossel L15 kann hierdurch wesentlich geringer
dimensioniert werden, in diesem Ausführungsbeispiel beträgt
dessen Volumen nur ca. ein fünfzigstel der Drossel bei einem
Sperrwandler vergleichbarer Leistung. Zudem werden die
Anforderungen an die Power-Faktor-Korrektur spielend
unterboten, wie nachfolgend anhand der Fig. 2 und Fig. 3
ausgeführt wird. Zudem wird die Leistungs-Faktor-Korrektur
bei größerer Leistung besser, was zwar nicht von der
künftigen Norm gefordert wird, ökologisch aber viel
sinnvoller ist. Da über die Power-Faktor-Korrekturschaltung
ein lastproportionaler Strom gezogen wird, kann an dem
Speicherkondensator C16 keine Spannungsüberhöhung auftreten.
Zwischen den Filterkondensator C15 und den
Speicherkondensator C16 kann noch eine Diode angeordnet
werden, über die beim Einschalten der Speicherkondensator
C16 schneller aufgeladen wird. In diesem Ausführungsbeispiel
ist diese Diode aber nicht notwendig, da die Induktivität
der Drossel L15 derart gering ist, daß kein verzögertes
Einschalten des Schaltnetzteiles auftritt.
Die frequenzbestimmende Kapazität des Serienresonanzkreises
wird durch die zwei Kondensatoren C18, C19 bewirkt, die als
Spannungsteiler in Bezug auf den Speicherkondensator C16
geschaltet sind.
In der Fig. 2a ist die Netzspannung UN mit einer halben
Periode dargestellt, Phase P von Null bis 180°, wie sie in
etwa an dem Filterkondensator C15 anliegt. Die Kurve I2 ist
der Strom, der von dem Schaltnetzteil der Fig. 1 ohne Power-
Faktor-Korrekturschaltung gezogen wird bei einer Leistung
von 65W am Ausgang U1. Es ist ein spitzer, schmaler Impuls
mit einer hohen Amplitude von 2,6 A, der im Maximum der
Netzspannung UN auftritt und nur einen kleinen Phasenbereich
umfaßt.
In der Fig. 3a sind die Verhältnisse mit Power-Faktor-
Korrekturschaltung angegeben. Der Strom I3 der über die
Power-Faktor-Korrekturschaltung aus dem Netz gezogen wird,
hat jetzt einen sehr flachen Verlauf. Er beträgt im Maximum
nur noch 0,8 A und erstreckt sich über einen wesentlichen
Bereich der Phase von 0 bis 180°. Hierdurch werden die
Vorschriften für die Power-Faktor-Korrektur spielend
eingehalten, wie aus der Fig. 3b hervorgeht. Die
Harmonischen H liegen deutlich unter den Grenzwerten G und
sind insbesondere ab der neunten Harmonischen praktisch
nicht mehr vorhanden. Ohne Power-Faktor-Korrekturschaltung
werden die Grenzwerte G erheblich überschritten, wie aus der
Fig. 2b hervorgeht.
Zusammengefaßt hat der Serien-Parallel-Resonanzwandler mit
Halbbrücke folgende Vorteile: Es sind Schaltfrequenzen bis
über ein 1 MHz möglich, da keine Einschaltverluste vorhanden
sind. Es kann ein kleiner Leistungstransformator in planarer
Technologie mit geringen Verlusten verwendet werden aufgrund
der hohen Schaltfrequenz (300 kHz-700 kHz). Die Spannung
an den beiden Schalttransistoren beträgt maximal 400 V. Der
Regelbereich des Serien-Parallel-Resonanzwandlers über den
Frequenzbereich ist sehr groß. Der Frequenzbereich beträgt
beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel 715 kHz-310 kHz
bei einer Ausgangsleistung von 1 Watt bis 90 Watt bei 268 V
bis 180 V Netzspannung. Der Eingangsspannungs-Last-
Variationsfaktor beträgt hierbei 134 bei einem
Frequenzvariationsfaktor von etwa 2,3.
Ein Sperrwandler vergleichbarer Leistung hat erheblich
schlechtere Eigenschaften: Die Schaltfrequenz des
Sperrwandlers ist auf maximal etwa 150 kHz beschränkt, da
die Schaltverluste mit zunehmender Frequenz zu hoch werden.
Der Leistungstransformator ist daher recht groß und hat
relativ große Verluste. Die Spannung am Schalttransistor ist
sehr hoch (über 800 V). Der Regelbereich für kontinuierliche
Frequenz ist begrenzt: Beispielsweise beträgt dessen
Ausgangsleistung 15 Watt bis 90 Watt bei 264 bis 180 V
Netzspannung, wobei eine Frequenzvariation von 40 kHz bis
150 kHz stattfindet. Der Eingangsspannungs-Last-
Variationsfaktor beträgt hierdurch nur etwa 9 bei einem
Frequenzvariationsfaktor von 3,8.
Claims (15)
1. Schaltnetzteil, insbesondere für ein
Bildwiedergabegerät, mit einem Gleichrichterelement
(BR1), das über eine Power-Faktor-Korrekturschaltung
mit einem ersten Transformator (TR) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil als
Resonanzwandler arbeitet, und daß es einen ersten
primärseitigen Kondensator (C18, C19) enthält, an dem
sowohl eine mit der Netzfrequenz als auch eine mit der
Schaltfrequenz des Schaltnetzteils modulierte Spannung
anliegt.
2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltnetzteil in Abhängigkeit von der an dem
ersten Kondensator (C18, C19) anliegenden Spannung über
die Power-Faktor-Korrekturschaltung (C15, D15, L15, D17,
C17) einen lastproportionalen, oberwellenarmen Strom aus
dem Netz zieht.
3. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Kondensator (C18, C19) zwischen die Power-
Faktor-Korrekturschaltung (C15, D15, L15, D17, C17) und
den Transformator (TR) geschaltet ist.
4. Schaltnetzteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Kondensator (C18, C19) ein die
Resonanzfrequenz des Resonanzwandlers mitbestimmendes
Bauteil ist.
5. Schaltnetzteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Power-Faktor-Korrekturschaltung einen
Filterkondensator (C15) niedriger Kapazität, der mit dem
Brückengleichrichter (BR1) verbunden ist, und eine
Drossel (L15) umfaßt, die über eine Diode (D15) mit dem
Filterkondensator (C15) verbunden ist, und die den
ersten Kondensator (C18, C19) nachlädt, wenn dessen
Spannung geringer ist als die Spannung über dem
Filterkondensator (C15), und daß die Drossel (L15) über
eine Diode (D17) einen Speicherkondensator (C16)
nachlädt, wenn die Spannung an dem ersten Kondensator
(C19) höher ist.
6. Schaltnetzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Drossel (L15) und dem ersten
Kondensator (C19) ein Kondensator (C17) zur
Strombegrenzung geschaltet ist.
7. Schaltnetzteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanzwandler als Halbbrücke, insbesondere mit
zwei Feldeffekttransistoren (T1, T2) als
Schalttransistoren, aufgebaut ist.
8. Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Resonanzwandler ein
Serienresonanzwandler oder ein Serien-
Parallelresonanzwandler ist.
9. Schaltnetzteil für ein Gerät mit einem Normalbetrieb und
einem leistungsarmen Betrieb, z. B. einem
Bereitschaftsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltnetzteil als Serien-Parallel-Resonanzwandler
arbeitet, wobei dessen Resonanzfrequenz im Normalbetrieb
im wesentlichen durch den Serienresonanzkreis (C18, C19,
L31), und im leistungsarmen Betrieb im wesentlichen
durch den Parallelresonanzkreis (C80, L31) bestimmt ist.
10. Schaltnetzteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß im Serienresonanzkreis eine frequenzbeeinflussende
Spule (L31) und zwei als Spannungsteiler geschaltete,
frequenzbeeinflussende Kondensatoren (C18, C19)
angeordnet sind.
11. Schaltnetzteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Parallelresonanzkreis einen frequenzbestimmenden
Kondensator (C80) umfaßt, der ausgangsseitig parallel zu
einer Sekundärwicklung (W3) eines ersten Transformators (TR),
auf deren Ausgangsspannung (U1) geregelt wird,
angeordnet ist.
12. Schaltnetzteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanzwandler als Halbbrücke, insbesondere mit
zwei Feldeffekttransistoren (T1, T2) als
Schalttransistoren, aufgebaut ist.
13. Schaltnetzteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalttransistoren (T1, T2) von einer
integrierten Schaltung (IC1) über einen
Treibertransformator (L30) angesteuert werden, der
ausgangsseitig zwei symmetrische Wicklungen (W6, W7) für
einen Gegentaktbetrieb enthält.
14. Schaltnetzteil nach Anspruch 7 oder Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der eine der beiden
Schalttransistoren (T1) zwischen die beiden Anschlüsse
(1, 2) der Primärwicklung (W1) eines ersten
Transformators (TR) geschaltet ist und der andere (T2)
zwischen einem Referenzpotential und dem Ende (2) der
Primärwicklung (W1), das dem Netzeingang (UN) abgewandt
ist.
15. Schaltnetzteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltfrequenz des Resonanzwandlers von einer
Schaltung, insbesondere von einer integrierten Schaltung
(IC1) oberhalb der Resonanzfrequenz gehalten wird und
die einen diskontinuierlichen Strom liefert.
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DE19811932A Withdrawn DE19811932A1 (de) | 1997-09-22 | 1998-03-19 | Schaltnetzteil |
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DE (1) | DE19811932A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10149827A1 (de) * | 2001-10-09 | 2003-04-30 | Siemens Ag | Stabilisierungsschaltung |
WO2004030190A1 (de) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Elektrische schaltung zur spannungswandlung und verwendung der elektrischen schaltung |
-
1998
- 1998-03-19 DE DE19811932A patent/DE19811932A1/de not_active Withdrawn
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US7091632B2 (en) | 2001-10-09 | 2006-08-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Stabilization circuit for compensating fluctuations in a voltage at a user |
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