DE19918041B4 - Schaltnetzteil und Verfahren zur Ansteuerung eines Schalters in einem Schaltnetzteil - Google Patents

Schaltnetzteil und Verfahren zur Ansteuerung eines Schalters in einem Schaltnetzteil Download PDF

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Abstract

Schaltnetzteil. mit einem Schalter (T) zum Anlegen einer Versorgungsspannung (V) an eine Primärspule (L1) eines Transformators (L1, L2) nach Maßgabe eines Ansteuersignals (AS1) und mit einem Pulsweitenmodulator (PWM), dem zur Bereitstellung des Ansteuersignals (AS1) ein von einer Ausgangsspannung (Ua) abhängiges erstes Regelsignals (RS1) und ein von einem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) abhängiges erstes Stromsignal (Vs) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pulsweitenmodulator (PWM) ein zweites Regelsignal (RS2) zugeführt ist, das abhängig von dem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) veränderlich ist, wobei die Dauer von Ansteuerimpulsen des Ansteuersignals (AS1) abhängig davon, ob das zweite Regelsignal (RS2) das erste Regelsignal (RS1) übersteigt, von einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem ersten Regelsignals (RS1) oder einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem zweiten Regelsignal (RS2) abhängig ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil mit einem Schalter zum Anlegen einer Versorgungsspannung an eine Primärspule eines Transformators nach Maßgabe eines Ansteuersignals und mit einem Pulsweitenmodulator, dem zur Bereitstellung des Ansteuersignals ein von einer Ausgangsspannung abhängiges erstes Regelsignal und ein von einem Strom durch die Primärspule abhängiges Stromsignal zugeführt ist.
  • Derartige Schaltnetzteile dienen zur Versorgung eines sekundärseitig an eine Ausgangsklemme des Schaltnetzteils angeschlossenen Verbrauchers mit einer Gleichspannung. Diese ausgangsseitige Gleichspannung soll lastunabhängig weitgehend konstant gehalten werden. Zur Erzeugung der Ausgangsspannung nimmt die Primärspule bei geschlossenem Schalter Energie über die Versorgungsspannung auf und gibt diese Energie nach Öffnen des Schalters über die Sekundärspule des Transformators und eine Gleichrichteranordnung an die Last ab. Bei festfrequenten Schaltnetzteilen wird der Schalter nach Maßgabe des Ansteuersignals in periodischen Zeitabständen geschlossen, wobei die Zeitdauern der einzelnen Ansteuerimpulse abhängig von der Ausgangsspannung variieren und mit sinkender Ausgangsspannung bzw. steigender Last länger werden. Bei diesen Schaltnetzteilen, die insbesondere in Monitoren und Fernsehgeräten Verwendung finden, wird zur Erzeugung der Ansteuerimpulse in dem Pulsweitenmodulator eine sogenannte "currentmode-Regelung" angewendet. Der Schalter bleibt dabei so lange geschlossen, bis der nach dem Einschalten ansteigende Strom durch die Primärspule bzw. das von diesem Strom abhängige Stromsignal den Wert des Regelsignals erreicht.
  • Probleme können bei einem ausgangsseitigen Kurzschluß auftreten; wenn der Transformator während der Schaltpausen seine Energie nicht an die Last abgeben kann. Beim nächsten Schließen des Schalters steigt der Strom nahezu sofort wieder auf den Wert an, bei dem abgeschaltet wurde. Die Einschaltdauer wird dadurch bei ideal funktionierenden Schaltnetzteilen sehr kurz. In der Praxis bestimmt allerdings die durch die Signalverarbeitung in dem Pulsweitenmodulator bestimmte Signallaufzeit von dem Erreichen des Abschaltwertes des Stromsignals bis zum Abschalten des Schalters die minimale Einschaltdauer des Schalters. Zwischen dem Erreichen der Abschaltschwelle und dem tatsächlichen Schalten des Schalters steigt der Primärstrom damit noch weiter an. Nimmt der Transformator während der Einschaltzeiten des Schalters mehr Energie auf, als er in den Schaltpausen an die Sekundärseite abgeben kann, steigt die Magnetisierung der Primärspule und damit der Primärstrom immer weiter an, bis es zur Zerstörung von Bauteilen kommt. Bei bekannten derartigen Schaltnetzteilen ist zur Verhinderung einer Zerstörung eine zweite Schaltschwelle vorgesehen, bei deren erstmaligem Übersteigen durch das Stromsignal das Schaltnetzteil abgeschaltet wird. Es kann dann erst nach einer Wartezeit oder nachdem es vom Netz getrennt wurde wieder eingeschaltet werden.
  • Aus Blaesner: "Erhöhte Betriebssicherheit und niedrige Kosten", In: Elektronik 9/27.4.1990, S. 134–140, ist ein Schaltnetzteil mit Überstromschutz bekannt. Bei diesem Schaltnetzteil wird ein von dem Strom durch einen Leistungstransistor abhängiges Signal, das mit steigendem Strom sinkt, erzeugt und ausgewertet. Sinkt dieses Signal unter eine erste Schutzschwelle, wird der laufende Zyklus gestoppt, das heißt der Leistungstransistor wird abgeschaltet. Sinkt das Signal unter eine zweite kleinere Schutzschwelle wird das Netzteil abgeschaltet und in einer Slowstart-Prozedur neugestartet.
  • Aus der EP 0259 775 A2 ist ebenfalls ein Schaltnetzteil mit einem Überstromschutz bekannt, bei dem ein von einem Strom durch den Leistungstransistor abhängiges Signal ermittelt wird. Übersteigt dieses Signal eine vorgegebene Schwelle wird ein Flip-Flop gesetzt, um das Schaltnetzteil abzuschalten, das heißt um weitere Ansteuerimpulse zu verhindern, bis das Flip-Flop wieder zurückgesetzt wird.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltnetzteil zur Verfügung zu stellen, das bei Auftreten eines Überstromes nicht vollständig abschaltet. Ziel der vorliegenden Erfindung ist des weiteren ein Verfahren zur Ansteuerung eines Schalters in einem Schaltnetzteil.
  • Die Erfindung sieht ein zweites Regelsignal zur Erzeugung des Ansteuersignals vor, welches abhängig von dem Strom durch die Primärspule veränderlich ist. Das zweite Regelsignal gibt wie das erste Regelsignal eine Abschaltschwelle vor, bei deren Erreichen durch das Stromsignal der Schalter nach Maßgabe des Ansteuersignals geöffnet werden soll. Maßgeblich für das Abschalten ist dabei das Regelsignal, dessen Wert durch das Stromsignal zuerst erreicht wird. Während das von der Ausgangsspannung abhängige erste Regelsignal im Falle eines Kurzschlusses einen großen Wert annimmt, um lange Ansteuerimpulse zu erzeugen und die Ausgangsspannung auf rechtzuerhalten, ist das zweite Regelsignal in diesem Fall abhängig von dem Strom durch die Primärspule verringerbar, um kürzere Einschaltdauern zu erreichen. Das zweite Regelsignal ist so dimensioniert, daß es bei ordnungsgemäßem Betrieb (kein Kurzschluß) des Schaltnetzteils einen konstanten Wert annimmt, der über dem des ersten Regelsignals liegt, so daß es die Einschaltzeiten dann nicht beeinflußt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Signalerzeugungsanordnung vorgesehen mit einer Ausgangsklemme, an der das zweite Regelsignal abgreifbar und mit einer Eingangsklemme, der ein von dem Strom durch die Primärspule abhängiges Stromsignal zuführbar ist. Das Stromsignal ist dabei vorzugsweise dasselbe Stromsignal, welches auch dem Pulsweitenmodulator zu Erzeugung des Ansteuersignals zugeführt ist.
  • Vorteilhafterweise weist die Signalerzeugungsanordnung eine Reihenschaltung einer Stromquelle und einer Kapazität zwischen einem Versorgungspotential und einem Bezugspotential auf, wobei das zweite Regelsignal als Spannung über der Kapazität abgreifbar ist. Zur Veränderung des zweiten Regelsignals ist ein parallel zu der Kapazität geschalteter zweiter Schalter vorgesehen, der nach Maßgabe eines von dem Strom durch die Primärspule bzw. dem Stromsignal abhängigen zweiten Ansteuersignals betätigbar ist, um die Kapazität zu entladen, und damit das zweite Regelsignal zu verringern.
  • Zur Bereitstellung des zweiten Regelsignals, und damit zur Ansteuerung des Schalters, ist vorzugsweise eine Vergleicheranordnung vorgesehen, die das Stromsignal mit einem Referenzsignal vergleicht und die den Schalter dann schließt, um die Kapazität zu entladen, wenn das Stromsignal das Referenzsigna1 übersteigt. Der Schalter ist vorzugsweise so ausgebildet, daß ein Widerstand seiner Laststrecke abhängig von dem zweiten Ansteuersignal einstellbar ist, um die Kapazität schnel ler zu entladen, wenn das zweite Ansteuersignal groß ist und umgekehrt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, die Vergleicheranordnung als Transkonduktanz-Verstärker, dem an Eingangsklemmen das Stromsignal und das Referenzsignal zuführbar sind, und den Schalter als Bipolartransistor auszubilden. Am Ausgang des Transkonduktanz-Verstärkers ist ein Strom abgreifbar, der mit zunehmender Differenz der Signale am Eingang ansteigt. Dieser Strom ist der Basis des Bipolartransistor zugeführt, der damit um so besser leitet, um so größer die Differenz der Eingangssignale ist, um die Kapazität schneller zu entladen und damit die durch das zweite Regelsignal vorgegebene Schaltschwelle schneller herunterzusetzen.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, einen Feldeffekt-Transistor als Schalter und einen Differenzverstärker als Vergleicheranordung zu verwenden. Der Differenzverstärker setzt eine Differenz der Signale am Eingang in eine Ausgangsspannung um, mit der der Feldeffekt-Transistor angesteuert wird, der um so besser leitet, um so größer die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist des weiteren ein Verfahren zur Ansteuerung eines in Reihe zu einer Primärspule geschalteten Schalters in einem Schaltnetzteil. Das Verfahren sieht vor, Ansteuersignale für den Schalter nach Maßgabe eines von einer Ausgangsspannung abhängigen ersten Regelsignals, eines von einem Strom durch die Primärspule abhängigen ersten Stromsignals und eines zweiten Regelsignals zu erzeugen. Das zweite Regelsignal ist dabei abhängig von dem Strom durch die Primärspule einstellbar.
  • Dabei ist insbesondere vorgesehen, das zweite Regelsignal nur dann zu verändern, insbesondere zu verringern, wenn der Strom durch die Primärspule bzw. ein davon abhängiges zweites Stromsignal einen Referenzwert übersteigt. Das zweite Stromsignal kann insbesondere identisch mit dem ersten Stromsignal sein. Die Ansteuerimpulse für den Schalter beginnen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in fest vorgegebenen Zeitabständen und enden, wenn das erste Stromsignal den Wert des ersten oder zweiten Regelsignals erreicht. Das zweite Regelsignal ist insbesondere so dimensioniert, daß es bei normalem Betrieb des Schaltnetzteils größer als das erste Regelsignal ist, um die Erzeugung der Ansteuerimpulse nicht zu beeinflussen. Liegt ein ausgangsseitiger Kurzschluß vor, steigt der Strom durch die Primärspule sehr schnell nach dem Schließen des Schalters an und das zweite Referenzsignal wird verringert, wenn das zweite Stromsignal den Wert des Referenzsignal übersteigt. Wird das zweite Regelsignal kleiner als das erste Regelsignal, bestimmt das zweite Regelsignal die Dauer der Ansteuerimpulse, die verkürzt werden, da die Schaltschwelle früher erreicht wird. Das zweite Regelsignal ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es wieder ansteigt, wenn das zweite Stromsignal geringer ist als das Referenzsignal.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: erfindungsgemäßes Schaltnetzteil gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2: erfindungsgemäßes Schaltnetzteil gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile und Funktionseinheiten mit gleicher Bedeutung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltnetzteils. Das Schaltnetzteil weist einen, in dem Ausführungsbeispiel als Feldeffekt-Transistor ausgebildeten, Halbleiterschalter T auf, dessen Laststrecke in Reihe zur einer Primärspule L1 eines Transformators geschaltet ist, um bei geschlossenem Schalter T eine an Eingangsklemmen EK des Schaltnetzteils anliegende Versorgungsspannung V an die Primärspule L1 anzulegen. Einer Sekundärspule L2 des Transformators ist eine Gleichrichteranordnung mit einer Diode D1 und einer Kapazität C1 nachgeschaltet. Parallel zu der Kapazität C1 ist an Ausgangsklemmen AK eine, in dem Ausführungsbeispiel beispielhaft als ohmscher Widerstand ausgebildete, Last RL anschließbar. An der Last RL soll dabei eine wenigstens annäherungsweise lastunabhängige Ausgangsspannung Ua zur Verfügung stehen.
  • Ist der Halbleiterschalter T geschlossen, nimmt die Primärspule L1 Energie über die Versorgungsspannung V auf und gibt diese Energie nach dem Öffnen des Schalters T über die Sekundärspule L2 und die Gleichrichteranordnung D1, C1 an die Last ab RL. Die aufgenommene Energie und damit Ausgangsspannung Ua ist von der Schaltfrequenz und den Einschaltdauern des Halbleitersehalters T abhängig. Die Ansteuerung des Schalters erfolgt nach Maßgabe eines von einem Pulsweitenmodulator PWM zur Verfügung gestellten Ansteuersignals AS1, welches aus einer zeitlichen Abfolge von Ansteuerimpulsen besteht, während derer der Halbleiterschalter T geschlossen ist. Die Ansteuerimpulse beginnen bei dem dargestellten Schaltnetzteil nach Maßgabe eines intern in dem Pulsweitenmodulator PWM generierten Oszillatortakts in fest vorgegebenen Zeitabständen. Die Dauer der Ansteuerimpulse ist von einem ersten Regelsignal RS1, einem Stromsignal Vs und einem zweiten Regelsignal RS2 abhängig, die dem Pulsweitenmodulator PWM zugeführt sind.
  • Wird der Halbleiterschalter T nach Maßgabe des Oszillatortaktes geschlossen, beginnt ein Strom IL durch die Primärspule L1 bei ordnungsgemäßem Betrieb des Schaltnetzteils annäherungsweise linear anzusteigen. Der Strom IL durch die Primärspule L1 wird von einer in Reihe zu der Primärspule L1 geschalteten Strommeßanordnung, die in dem Beispiel als ohmscher Widerstand Rs ausgebildet ist, erfaßt. Eine von dem Strom IL abhängige Spannung Vs wird als Strommeßsignal dem Pulsweitenmodulator PWM zugeführt, der mit einer Anschlußklemme an eine Klemme des Widerstands Rs angeschlossen ist. Der Ansteuerimpuls und damit die Einschaltzeit des Halbleiterschalters endet, wenn das Stromsignal Vs so weit angestiegen ist, daß es das erste oder zweite Regelsignal RS1, RS2 erreicht.
  • Das erste Regelsignal RS1 ist von der Ausgangsspannung Ua abhängig und. um so größer, je kleiner die Ausgangsspannung ist Ua. Das erste Regelsignal RS1 wird im einfachsten Fall in nicht näher dargestellter Weise durch Subtraktion der Ausgangsspannung Ua von einer Referenzspannung gebildet. Sinkt die Ausgangsspannung Ua durch Vergrößern der Last RL oder durch Verringern der Versorgungsspannung V ab, vergrößert sich das erste Regelsignal RS1. Sofern das erste Regelsignal RS1 für die Erzeugung der Ansteuerimpulse neben dem Stromsignal Vs maßgebend ist, verlängert sich die Dauer der Ansteuerimpulse wodurch die Primärspule L1 mehr Energie aufnimmt und an die Sekundärseite abgibt, um dort die Ausgangsspannung Ua aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein zweites Regelsignal RS2 zur Erzeugung des Ansteuersignals in dem Pulsweitenmodulator PWM vorgesehen, das von einer Signalerzeugungsanordnung SG an einer Ausgangsklemme AK1 zur Verfügung gestellt wird und dem Pulsweitenmodulator zugeführt ist. Einer Eingangsklemme EK1 des Signalgenerators ist ein von dem Strom IL durch die Primärspule L1 abhängiges Stromsignal zugeführt, welches in dem Ausführungsbeispiel identisch mit dem dem Pulsweitenmodulator zugeführten Stromsignal Vs ist.
  • Die Signalerzeugungsanordnung SG weist eine Reihenschaltung einer Stromquelle Iq und einer Kapazität C zwischen einem Versorgungspotential Vdd und einem Bezugspotential M auf, wobei das zweite Regelsignal RS2 als Spannung über der Kapazität C abgreifbar ist und die Ausgangsklemme AK1 an einen der Kapazität C und der Stromquelle Iq gemeinsamen Knoten angeschlossen ist. Parallel zu der Kapazität C ist ein als Bipolartransistor T1 ausgebildeter Schalter geschaltet, der nach Maßgabe eines zweiten Ansteuersignals AS2 ansteuerbar ist. Das Ansteuersignal AS2 steht an einer Ausgangsklemme einer Vergleicheranordnung OPV1 zur Verfügung, deren Eingangsklemmen das Stromsignal Vs und ein Referenzsignal Vref zugeführt sind. Die Vergleicheranordnung OPV1 ist in dem Ausführungsbeispiel als Transkonduktanz-Verstärker ausgebildet, bei dem ein das zweite Regelsignal RS2 bildender Ausgangsstrom von der Differenz des Stromsignals Vs und des Referenzsignals Vref abhängig ist. Je mehr das Stromsignal Vs das Referenzsignal Vref übersteigt, um so besser leitet der Transistor T, um die Kapazität zu entladen und das zweite Regelsignal RS2 zu verringern.
  • Die Verwendung des zweiten Regelsignals RS2 dient der Verbesserung des Kurzschlußverhaltens des erfindungsgemäßen Schaltnetzteils, wie im folgenden erläutert wird.
  • Liegt ein ausgangsseitiger Kurzschluß vor, nimmt das erste Regelsignal RS1 einen Maximalwert an, was gemäß dem zuvor genannten zu langen Ansteuerimpulsen führen würde. Andererseits kann die Primärspule L1 in diesem Fall kaum Energie an die Sekundärseite abgeben, da die einzige Last in diesem Fall die Diode D1 darstellt. Der Primärstrom IL nimmt dann kurz nach einem erneuten Einschalten des Schalters T wieder den Wert an, bei dem zuvor abgeschaltet wurde. Dementsprechend schnell wird die Schaltschwelle des ersten Regelsignals RS1 durch das Stromsignal Vs erreicht und der Halbleiterschalter T abgeschaltet. Wegen unvermeidlicher Signallaufzeiten steigt der Primärstrom IL zwischen dem Erreichen der Schaltschwelle und dem Abschalten des Halbleiterschalters T noch an. Nimmt die Primärspule während der Einschaltzeiten des Halbleiterschalters T mehr Energie auf als sie während der Schaltpausen abgeben kann, würde der Primärstrom IL immer weiter ansteigen und zu einer Zerstörung der Bauteile führen, wenn eine Abschaltung lediglich nach Maßgabe des ersten Regelsignals RS1 und des Stromsignals erfolgen würde. Dies wird durch das zweite Regelsignal RS2 verhindert.
  • Das zweite Regelsignal RS2 nimmt maximal einen Wert an, der sich aus der Differenz zwischen Versorgungspotential Vdd und Bezugspotential M ergibt. Bei Normalbetrieb, wenn kein Kurzschluß vorliegt, steigt das zweite Regelsignal RS2 auf diesen Wert an, der vorzugsweise so gewählt ist, daß er über dem Maximalwert des ersten Regelsignals RS1 liegt, um die Ansteuerung des Halbleiterschalters in diesem Fall nicht zu beeinflussen. Steigt bei einem ausgangsseitigen Kurzschluß der Primärstrom IL sehr schnell an, und übersteigt noch während der Halbleiterschalter T geschlossen ist das Stromsignal Vs den Wert des Referenzsignals Vref, wird der Transistor T1 leitend, um die Kapazität C zu entladen und damit das zweite Regelsignal RS2 zu verringern. Der Transistor T1 bleibt dabei so lange leitend bis der Halbleiterschalter T abschaltet und kein Primärstrom IL mehr fließt.
  • Der durch die Stromquelle Iq vorgegebene Ladestrom der Kapazität und der Entladestrom über den Transistor T1 sind so aufeinander abgestimmt, daß das zweite Regelsignal RS2 auf einen Wert absinkt, der unterhalb des ersten Regelsignals RS1 liegt. Die Abschaltzeitpunkte des Halbleiterschalters T werden dann durch das Stromsignal Vs und das zweite Regelsignal RS2 vorgegeben, da maßgeblich für das Abschalten des Halbleiterschalters T, bzw. das Ende der Ansteuerimpulse, das Regelsignal ist, dessen Wert durch das Stromsignal Vs zuerst erreicht wird. Die Dauer der Einschaltimpulse des Halbleiterschalters T verkürzt sich dadurch.
  • Nach dem Öffnen des Halbleiterschalters T fließt kein Primärstrom IL und der Transistor T sperrt wieder, wodurch die Kapazität C durch die Stromquelle Iq wieder geladen wird und der Wert des zweiten Regelsignal RS2 wieder ansteigt. Übersteigt beim nächsten Einschalten das Stromsignal Vs wieder den Wert des Referenzsignals Vref, wird das zweite Regelsignal RS2 wieder verringert. Auf diese Weise wird über mehrere Perioden die Kapazität so weit entladen, bis sich ausreichend kurze Ansteuerimpulse einstellen. Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil ist in der Lage vorübergehende Kurzschlüsse, bedingt durch kurzfristiges Abfallen der Last RL zu tolerieren. Liegt kein Kurzschluß mehr vor, bzw. übersteigt das Stromsignal Vs während der Einschaltzeiten nicht mehr das Referenzsignal Vref, steigt das zweite Regelsignal RS2 wieder auf seinen Ausgangswert über den Wert des ersten Regelsignals RS1 an, welches dann zusammen mit dem Stromsignal Vs das Ende der Ansteuerimpulse bestimmt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil nimmt weiterhin die Dauer der Einschaltimpulse beim Einschalten des Netzteils bedingt durch das zweite Regelsignal RS2 langsam zu. Beim Einschalten, wenn die Kapazität C noch entladen ist, steigt das zweite Regelsignal RS2 abhängig vom Wert der Kapazität C und dem Wert des von der Stromquelle Iq gelieferten Stromes an und bestimmt, bis es das erste Regelsignal RS1 übersteigt, neben dem Stromsignal Vs die Dauer der Ansteuerimpulse. Dadurch werden beim Einschalten hohe Primärströme IL vermieden, die sich dadurch ergeben, daß die Kapazität C1 der Gleichrichteranordnung beim Starten des Schaltnetzteils ebenfalls ungeladen ist und zunächst einen Kurzschluß darstellt.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltnetzteils, bei dem ein Feldeffekt-Transistor T2 als Schalter parallel zu der Kapazität C geschaltet ist. Zur Ansteuerung des Feldeffekt-Transistors T2 ist ein Differenzverstärker OPV2 vorgesehen, dem an Eingangsklemmen das Stromsignal und das Referenzsignal Vref zugeführt sind. Eine am Ausgang des Differenzverstärkers OPV2 als zweites Ansteuersignals AS2 anliegende Spannung ist um so größer je größer die Differenz zwischen dem Stromsignal Vs und dem Referenzsignal Vref ist. Die Kapazität wird über den Feldeffekt-Transistor T2 mit zunehmendem zweiten Ansteuersignal AS2 schneller entladen.
  • Eine weitere hier nicht näher dargestellte Ausführungsform sieht vor, einen Komparator als Vergleicheranordnung vorzusehen. Die Kapazität wird dadurch immer mit dem gleichen Strom entladen, wenn das Stromsignal das Referenzsignal übersteigt.
  • Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil ermöglicht eine Ansteuerung des Halbleiterschalters T gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, nämlich nach Maßgabe eines von einer Ausgangsspannung Ua abhängigen ersten Regelsignals RS1, eines Stromsignals Vs und eines zweiten Regelsignals RS2, das abhängig von dem Stromsignal Vs veränderbar ist. Zur Veränderung des Stromsignals wird in den dargestellten Ausführungsbeispielen das Stromsignal Vs mit einem Referenzsignal Vref verglichen und das zweite Regelsignal RS2 verringert, wenn das Stromsignal Vs das Referenzsignal Vref übersteigt.
  • AK
    Ausgangsklemme des Schaltnetzteils
    AK1
    Ausgangsklemme der Signalerzeugungsanordnung
    C, C1
    Kapazitäten
    D1
    Diode
    EK
    Eingangsklemme des Schaltnetzteils
    EK1
    Eingangsklemme der Signalerzeugungsanordnung
    L1
    Primärspule
    L2
    Sekundärspule
    M
    Bezugspotential
    PWM
    Pulsweitenmodulator
    RL
    Last
    RS
    Widerstand
    RS1
    erste Regelsignal
    RS2
    zweites Regelsignal
    SG
    Signalerzeugungsanordnung
    T
    Halbleiterschalter
    T1
    Bipolartransistor
    T2
    Feldeffekt-Transistor
    V
    Versorgungsspannung
    Vdd
    Versorgungspotential
    Vref
    Referenzsignal
    Vs
    Stromsignal

Claims (13)

  1. Schaltnetzteil. mit einem Schalter (T) zum Anlegen einer Versorgungsspannung (V) an eine Primärspule (L1) eines Transformators (L1, L2) nach Maßgabe eines Ansteuersignals (AS1) und mit einem Pulsweitenmodulator (PWM), dem zur Bereitstellung des Ansteuersignals (AS1) ein von einer Ausgangsspannung (Ua) abhängiges erstes Regelsignals (RS1) und ein von einem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) abhängiges erstes Stromsignal (Vs) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pulsweitenmodulator (PWM) ein zweites Regelsignal (RS2) zugeführt ist, das abhängig von dem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) veränderlich ist, wobei die Dauer von Ansteuerimpulsen des Ansteuersignals (AS1) abhängig davon, ob das zweite Regelsignal (RS2) das erste Regelsignal (RS1) übersteigt, von einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem ersten Regelsignals (RS1) oder einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem zweiten Regelsignal (RS2) abhängig ist.
  2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine an den Pulsweitenmodulator (PWM) angeschlossene Signalerzeugungsanordnung (SG) aufweist mit einer Ausgangsklemme (AK1), an der das zweite Regelsignal (RS2) abgreifbar ist, und mit einer Eingangsklemme (EK1) zur Zuführung eines von dem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) abhängigen zweiten Stromsignals.
  3. Schaltnetzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stromsignal (Vs) und das zweite Stromsignal identisch sind.
  4. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungsanordnung (SG) eine zwischen einem Versorgungspotential (Vdd) und einem Bezugspotential (M) verschaltete Reihenschaltung einer Stromquelle (Iq) und einer Kapazität (C) aufweist, wobei das zweite Regelsignal (RS2) als Spannung über der Kapazität (C) abgreifbar ist.
  5. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transistor (T1; T2) parallel zu der Kapazität geschaltet ist, der nach Maßgabe eines von dem Stromsignal (Vs) abhängigen zweiten Ansteuersignal (AS2) ansteuerbar ist.
  6. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungsanordnung (SG) eine Vergleicheranordung (OPV1; OPV2) aufweist zur Erzeugung des zweiten Ansteuersignals (AS2) durch Vergleich des Stromsignals (Vs) mit einem Referenzsignal (Vref).
  7. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleicheranordnung (OPV1, OPV2) als Transkonduktanz-Verstärker (OPV1) und der Transistor als Bipolar-Transistor (T1) ausgebildet ist.
  8. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleicheranordnung (OPV1, OPV2) als Differenzverstärker (OPV2) und der Transistor als Feldeffekt-Transistor (T2) ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Ansteuerung eines in Reihe zu einer Primärspule (L1) geschalteten Schalters (T) in einem Schaltnetzteil, wobei das Verfahren das Erzeugen eines Ansteuersignals (AS1) zur Ansteuerung des Schalters (T) nach Maßgabe eines von einer Ausgangsspannung (Ua) abhängigen ersten Regelsig nals (RS1) und eines von einem Strom (IL) durch die Primärspule (L1) abhängigen Stromsignals (IL) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Ansteuersignals (AS1) weiterhin nach Maßgabe eines zweiten Regelsignals (RS2) erfolgt, das abhängig von dem Strom durch die Primärspule (L1) einstellbar ist, wobei eine Dauer von Ansteuerimpulsen das Ansteuersignal (AS1) abhängig davon, ob das zweite Regelsignal (RS2) das erste Regelsignal (RS1) übersteigt, von einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem ersten Regelsignal (RS1) oder einem Vergleich des Stromsignals (Vs) mit dem zweiten Regelsignal (RS2) abhängig ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des zweiten Regelsignals (RS2) folgende Verfahrensschritte umfaßt: – Vergleichen des Stromsignals (Vs) mit einem Referenzsignal (Vref); – Verringern des zweiten Regelsignals (RS2), wenn das Stromsignal (Vs) das Referenzsignal (Vref) übersteigt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, Transistor, dass das zweite Regelsignal (RS2) abhängig von einer Differenz zwischen dem Stromsignal (Vs) und dem Referenzsignal (Vref) verringert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, Transistor, dass die Erzeugung des Ansteuersignals (AS1) die Verfahrensschritte umfaßt: Erzeugen einer zeitlichen Abfolge von Ansteuerimpulsen, die jeweils nach Maßgabe eines Oszillatortakts beginnen und die jeweils enden, wenn das Stromsignal (Vs) den Wert des ersten oder zweiten Regelsignals (RS1, RS2) erreicht.
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