DE19826152A1 - Anordnung mit einem Schaltnetzteil und einem Mikroprozessor - Google Patents

Abstract

Die Anordnung der Erfindung enthält ein Schaltnetzteil mit einer Regelschleife und einen Mikroprozessor, wobei das Schaltnetzteil einen Normalbetrieb und einen leistungsarmen Betrieb mit einem Burstmode aufweist. Der Mikroprozessor (16) ist über einen Ausgang (19) mit der Regelschleife (1, 13, 14) verbunden und steuert hierdurch direkt den Burstmode des Schaltnetzteiles. Die Regelschleife des Schaltnetzteiles überwacht insbesondere eine sekundärseitige Ausgangsspannung (U3), so daß der Ausgang (19) des Mikroprozessors (16) beispielsweise über ein einfaches Widerstandsnetzwerk oder eine Transistorstufe mit der Regelschleife verbunden ist. Die Taktfrequenz und der Duty-Cycle des Burstmodes sind im Mikroprozessor fest abgespeichert und können beispielsweise mittels TTL-Logik direkt dem Schaltnetzteil vorgegeben werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung mit einem Mikroprozessor und einem Schaltnetzteil mit einer Regelschleife, wobei das Schaltnetzteil einen Normalbetrieb und einen leistungsarmen Betrieb, z. B. einen Standby- Betrieb, mit einem Burstmode aufweist. Anordnungen dieser Art werden beispielsweise in Fernsehgeräten oder Videorecordern verwendet.

Schaltnetzteile verwenden im leistungsarmen Betrieb häufig einen sogenannten Burstmode, in dem der Schalttransistor mit einer niedrigen Taktfrequenz, z. B. 100 Hz, während einer Aus-Phase komplett abgeschaltet ist. Während der Ein-Phase des Burstmodes arbeitet das Schaltnetzteil mit seiner üblichen Schaltfrequenz, in dem die Regelung aktiv ist, z. B. 16 kHz. Durch den Burstmode wird hierdurch erreicht, daß das Schaltnetzteil nur während der kleinen Zeitspanne der Ein-Phase, in der es in einer hohen Schaltfrequenz arbeiten kann, Leistung auf die Sekundärseite überträgt, wodurch mit einem Schaltnetzteil, insbesondere einem Sperrwandler- Schaltnetzteil, sehr geringe Standby-Leistungen erreicht werden können. Schaltnetzteile mit einem Burstmode sind beispielsweise aus der EP-A 0 386 989 und der DE-A-195 18 863 bekannt.

Erzeugt wird dieser Burstmode entweder durch einen speziellen Schaltnetzteil-IC oder durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung auf der Primärseite des Schaltnetzteils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, die einen sehr sicheren Burstmode aufweist und zusätzlich den Schaltungsaufwand vermindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nach der Erfindung ist ein Schaltnetzteil mit einer Regelschleife, das einen Normalbetrieb und einen leistungsarmen Betrieb mit einem Burstmode aufweist, mit einem Anschluß eines Mikroprozessors verbunden, über den dieser den Burstmode des Schaltnetzteiles steuert. Da Geräte, wie beispielsweise Fernsehgeräte oder Videorecorder, üblicherweise sowieso bereits einen Mikroprozessor aufweisen, ist der schaltungstechnische Aufwand für den Burstmode sehr gering. Dies gilt im Besonderen bei einem Schaltnetzteil mit Netztrennung, wenn die Regelschleife des Schaltnetzteiles eine sekundärseitige Ausgangsspannung überwacht, so daß der Ausgang des Mikroprozessors direkt mit der Regelschleife über einen oder mehrere Widerstände oder eventuell einer Transistorstufe verbunden werden kann. Bei batteriebetriebenen Geräten ohne Netztrennung kann die Anordnung auf die gleiche Weise aufgebaut sein.

Hierdurch kann der Mikroprozessor ohne Analog/Digital- Wandler direkt, beispielsweise mittels TTL-Logik, die Taktfrequenz und den Duty-Cycle des Burstmodes steuern.

Der Duty-Cycle kann durch den Mikroprozessor für den Burstmode fest vorgegeben werden, wodurch ein stabiler Betrieb des Burstmodes auch bei sehr kleinen Standby- Leistungen wie beispielsweise 2 Watt gegeben ist. Durch Änderungen der Taktfrequenz und des Duty-Cycles kann das Schaltnetzteil schnell auf veränderte Bedingungen angepaßt werden. Der Burstmode kann kontrolliert eingeleitet werden, wenn ein Benutzer das entsprechende Gerät in den leistungsarmen Betrieb schaltet, und wird nicht indirekt erzeugt wie beispielsweise bisher in einem Fernsehgerät, bei dem durch Abschalten der Ablenkung und der Videostufen, wodurch die Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles ansteigen, ausgelöst wird.

Durch den mikroprozessorgesteuerten Burstmode können im leistungsarmen Betrieb die Ausgangsspannungen auch deutlich zurückgefahren werden, beispielsweise auf 50%. Hierdurch kann in einem Fernsehgerät eine sanfte Bildabschaltung (Soft-Picture-Collapse) bewirkt werden. Für diese Benutzungsart werden, wenn ein Benutzer das Fernsehgerät in den leistungsarmen Betrieb schaltet, von dem Mikroprozessor zuerst die Systemspannung reduziert und erst anschließend, verzögert, Ablenkung und Videoschaltung abgeschaltet. Ohne diese Verfahrensweise würde die Bildröhre des Fernsehgerätes kurz aufleuchten. Beim Umschalten vom leistungsarmen Betrieb in den Normalbetrieb werden die Ablenkung und die Videostufe verzögert eingeschaltet, erst nachdem die Ausgangsspannungen des Schaltnetzteils stabilisiert sind. Hierdurch kann es nicht zu Störungen in der Ablenkung kommen, wenn diese eingeschaltet wird, da diese beim Einschalten durch ihren Leistungsverbrauch die Ausgangsspannungen des Schaltnetzteiles deutlich belastet, so daß Spannungsschwankungen auftreten können.

Durch den mikroprozessorgesteuerten Burstmode wird zudem eine Überlastung, beispielsweise durch einen Kurzschluß, sicher gehandhabt. Bei dem bisherigen Burstmode würde das Schaltnetzteil bei einem Kurzschluß in den Normalbetrieb übergehen, da es durch die höhere Leistungsanforderung annimmt, daß das Fernsehgerät in den Normalbetrieb geschaltet ist. Im mikroprozessorgesteuerten Burstmode ist dagegen der Burstmode fest vorgegeben und Umschalten nur durch ein Benutzerkommando über den Mikroprozessor möglich. Ein versehentlicher Wechsel des Schaltnetzteiles in den Burstmode ist ebenfalls nicht möglich, beispielsweise, wenn der Leistungsverbrauch im Normalbetrieb kurzfristig sehr gering ist. Da der Burstmode bei bisherigen Konzepten indirekt ausgelöst wird, nie direkt durch einen Benutzer, ist die logische Entscheidung für das Schaltnetzteil für den erforderlichen leistungsarmen Betrieb nie so zuverlässig wie bei direkter Eingabe über den Mikroprozessor.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ein Schaltnetzteil mit einer Regelschleife, die mit einem Mikroprozessor verbunden ist,

Fig. 2 eine Ansteuerstufe zur Verbindung eines Ausgangs eines Mikroprozessors mit einer Regelschleife.

Das Schaltnetzteil nach der Fig. 1 arbeitet nach dem Sperrwandlerprinzip und ist eingangsseitig mit einer Netzspannung UN verbunden, die über einen Gleichrichter G1 und einen Kondensator 3 zu einer geglättet wird (Spannung U1). Es enthält einen Transformator Tr mit einer Primärwicklung W1, die mit der Spannung U1 und einem Schalttransistor T1 seriell verbunden ist. Die Treiberstufe des Schalttransistors T1 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine integrierte Schaltung 7 realisiert, andere Lösungen mit diskreten Transistorstufen, die sowohl selbstschwingend als auch synchronisiert arbeiten können, sind aber ebenfalls möglich. Über einen Widerstand 8, der mit der Spannung U1 verbunden ist, wird das Anlaufen des Schaltnetzteiles ermöglicht. Während des Betriebes versorgt sich das Schaltnetzteil über eine Hilfswicklung W4, eine Diode D12, Kondensator 9 und Widerstand 10 selbst mit Spannung. Der Schalttransistor T1 wird durch die integrierte Schaltung 7 beispielsweise mit einem Rechtecksignal 6 betrieben, das eine Frequenz von üblicherweise über 16 kHz aufweist, da in diesem Frequenzbereich das Schaltnetzteil keine hörbaren Geräusche verursachen kann und der Transformator mit höherer Frequenz kompakter wird.

Über sekundärseitige Wicklungen W2 und W3 des Transformators Tr erzeugt das Schaltnetzteil Ausgangsspannungen U2 und U3, die durch Gleichrichter G2 und G3 und Kondensatoren 17, 18 geglättet sind. Die Ausgangsspannungen U2 und U3 sind durch eine Regelschleife stabilisiert, wobei die Regelschleife in diesem Ausführungsbeispiel mit der Ausgangsspannung U3 verbunden ist. Die Regelschleife ist hier vereinfacht durch einen Widerstand 14 und einen Optokoppler 13 dargestellt, sie überträgt ein analoges Signal auf einen Regeleingang 1 der integrierten Schaltung 7. Über den Ausgang 19 des Mikroprozessors 16 kann dieser mit einem Digitalsignal, beispielsweise ein TTL-Signal, direkt den Burstmode und den Normalbetrieb des Schaltnetzteiles einleiten.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die Netztrennung durch den Transformator Tr und den Optokoppler 13 bewirkt, wobei die Wicklungen W1 und W4 primärseitig und die Wicklungen W2 und W3 sekundärseitig angeordnet sind. Andere Ausgestaltungen, wie Verwendung eines Übertrages anstatt des Optokopplers 13, oder Übertragung des Regelsignales über den Transformator Tr in der Sperrphase des Schalttransistors T1, sind ebenfalls möglich. Bei batteriegespeisten Geräten ist die Anordnung mit einem Mikroprozessor 16 und einem Schaltnetzteil ohne Netztrennung realisiert.

In der Fig. 2 ist die sekundärseitige Regelschleife, ausgehend von der zu regelnden Spannung U3, und die sekundärseitige Beschaltung des Optokopplers 13 dargestellt. Über zwei Transistorstufen T2 und T3 werden Schwankungen der Ausgangsspannung U3 verstärkt und auf den Eingang 24 des Optokopplers übertragen. Der Ausgang 19 des Mikroprozessors 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine einfache Transistorstufe 21, bestehend aus einem Transistor T4 und zwei Widerständen 22, 23, mit der Regelschleife verbunden. Mittels eines TTL-Signals kann der Mikroprozessor 16 zwischen leistungsarmem Betrieb und Normalbetrieb umschalten: Schaltet der Ausgang 19 auf "0" oder "Low", so sperrt Transistor T4 und die Spannung U4 an der Basis des Transistors T3 ist hoch, so daß der Transistor T2 leitet und hierdurch die Regelung der Ausgangsspannung U3 aktiv ist. Ist das Ausgangssignal des Ausgangs 19 "High", so leitet Transistor T4 und zieht hiermit die Basisspannung U4 nach unten. Hierdurch wird der Transistor T3 voll durchgesteuert, so daß ein maximales Signal über den Optokoppler 13 übertragen wird, wodurch das Schaltnetzteil abschaltet.

Claims (6)

1. Anordnung mit einem Mikroprozessor und einem Schaltnetzteil mit einer Regelschleife, das einen Normalbetrieb und einen leistungsarmen Betrieb mit einem Burstmode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (16) über einen Ausgang (19) mit der Regelschleife (1, 13, 14) verbunden ist, über den der Mikroprozessor den Burstmode des Schaltnetzteiles steuert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (7, T1, Tr) eine Netztrennung aufweist, und daß die Regelschleife des Schaltnetzteiles eine sekundärseitige Ausgangsspannung (U3) überwacht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (16) sekundärseitig angeordnet ist, daß der Ausgang (19) des Mikroprozessors (16) sekundärseitig mit der Schleife verbunden ist, und daß der Mikroprozessor (16) über ein Widerstandsnetzwerk (15) und/oder eine Transistorstufe (21) die Taktfrequenz und den Duty-Cycle des Burstmodes direkt, beispielsweise mittels TTL-Logik, steuert.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz und der Duty-Cycle des Burstmodes im Mikroprozessor (16) fest abgespeichert sind.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Duty-Cycle des Burstmodes derart gewählt ist, daß die Ausgangsspannungen des Schaltnetzteiles deutlich reduziert sind, beispielsweise auf 50%.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in einem Fernsehgerät angeordnet ist, und daß die Ablenkschaltung und die Videoschaltung bei Einleitung des leistungsarmen Betriebes erst abgeschaltet werden, wenn die Ausgangsspannungen des Schaltnetzteiles deutlich reduziert sind, und daß beim Übergang von dem Burstmode in den Normalbetrieb die Ablenkschaltung und die Videoschaltung verzögert eingeschaltet werden.