DE19964049A1 - Schutzschaltung für ein Netzteil sowie diesbezügliches Netzteil - Google Patents

Abstract

Die Schutzschaltung für ein Netzteil der vorliegenden Erfindung enthält eine Schaltstufe (T1), an der mindestens zwei zu überwachende Ausgangsspannungen (U1-U4) angeschlossen sind, wobei diese Spannungen über Widerstände (R4-R7) voneinander entkoppelt sind. In dem Anschlußweg der Ausgangsspannungen ist hierbei eine Diode (D2-D4) angeordnet, die in einem Fehlerfall, bei einem Abfall einer der Ausgangsspannungen, durchschaltet und hierdruch die Schaltstufe (T1) auslöst. Durch die Schaltstufe wird hierdurch eine Information bereitgestellt, die auf eine Regelschleife des Netzteiles einwirkt, so daß das Netzteil abschaltet. DOLLAR A Die Schutzschaltung enthält weiterhin ein passives Netzwerk mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1), das eine Zeitkonstante vorgibt, nach der die Schutzschaltung ein erneutes Anlaufen des Netzteiles ermöglicht. Die Schaltstufe (T1) kann beispielsweise durch eine Transistorstufe realisiert werden, die bei einem Durchschalten das Informationssignal für einen Fehlerfall für das Netzteil bereitstellt. Durch diese Schaltung können auf einfache Weise mehrere Ausgangsspannungen (U1-U4) des betreffenden Netzteiles in Bezug auf einen Kurzschluß oder eine Unterspannung überwacht werden. DOLLAR A Anwendungen der Schutzschaltung ergeben sich insbesondere für Fernsehgeräte und Videorecorder, deren Netzteile eine größere Anzahl von Ausgangsspannungen bereitstellen zum Betrieb des betreffenden Gerätes.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schutzschaltung mit einer Schaltstufe für ein Netzteil, das bei einem Fehlerfall, beispielsweise einem Kurzschluß, ein Fehlersignal für das Netzteil liefert.

Schutzschaltungen dieser Art werden häufig eingesetzt in Schaltnetzteilen, um insbesondere bei einem Kurzschlußfall dieses sicher abzuschalten, so daß keine Bauteile wie beispielsweise der Schalttransistor oder Bauteile der Ausgangsseite durch Überlastung zerstört werden. Aus der DE-A-197 35 208 ist beispielsweise ein Schaltnetzteil bekannt, das auf der Primärseite Schaltungsmittel aufweist, die bei einem sekundärseitigen Kurzschluß ein sicheres Abschalten des Schalttransistors bewirken. Durch die Anordnung der Schaltungsmittel auf der Primärseite wird hierbei die Spannung bei einem Kurzschluß direkt am Steueranschluß des Schalttransistors auf einen niedrigen Wert begrenzt, so daß dieser nicht wieder durchschalten kann. Das Auftreten eines Kurzschlusses wird hierbei an einer primärseitigen Hilfswicklung des Trenntransformators detektiert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzschaltung für ein Netzteil mit mehreren Ausgangsspannungen anzugeben, das bei einem Kurzschluß einer der Ausgangsspannungen ein sicheres Abschalten des Netzteiles bewirkt, sowie ein Netzteil mit einer diesbezüglichen Schutzschaltung.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung für die Schutzschaltung sowie durch die im Anspruch 9 angegebene Erfindung für das Netzteil gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Schutzschaltung der vorliegenden Erfindung enthält eine Schaltstufe, an der mindestens zwei zu überwachende Ausgangsspannungen angeschlossen sind, wobei diese Spannungen über Widerstände und Dioden voneinander entkoppelt sind. In dem Anschlußweg der Ausgangsspannungen ist hierbei eine Diode angeordnet, die in einem Fehlerfall, bei einem Abfall einer der Ausgangsspannungen, durchschaltet und hierdurch die Schaltstufe auslöst. Für die letzte Ausgangsspannung ist keine Diode notwendig. Durch die Schaltstufe wird hierdurch ein Steuersignal bereit gestellt, das auf eine Regelschleife des Netzteiles einwirkt, so daß das Netzteil abschaltet.

Die Schutzschaltung enthält weiterhin ein passives Netzwerk mit einem Widerstand und einem Kondensator, das eine Zeitkonstante vorgibt, nach der die Schutzschaltung ein erneutes Anlaufen des Netzteiles ermöglicht. Die Schaltstufe der Schutzschaltung kann beispielsweise durch eine Transistorstufe oder einen Operationsverstärker realisiert werden, die bei einem. Durchschalten das Informationssignal für einen Fehlerfall für das Netzteil bereit stellt. Durch diese Schutzschaltung können auf einfache Weise mehrere Ausgangsspannungen des betreffenden Netzteiles in Bezug auf einen Kurzschluß oder eine Unterspannung überwacht werden.

Anwendungen der Schutzschaltung ergeben sich insbesondere für Fernsehgeräte und Videorecorder, deren Netzteile eine größere Anzahl von Ausgangsspannungen bereitstellen zum Betrieb des betreffenden Gerätes. Die Netzteile dieser Geräte sind vorwiegend Schaltnetzteile, insbesondere Sperrwandler. Eine Verwendung der Schutzschaltung für nichtschaltende, lineare Netzteile ist jedoch ebenfalls möglich.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand eines schematischen Schaltbildes näher erläutert. Es zeigt:

Figur eine Schutzschaltung mit einer Schaltstufe zur Überwachung von mehreren Ausgangsspannungen.

Die Schutzschaltung der Figur enthält eine Schaltstufe, in diesem Ausführungsbeispiel ein als Schalter beschalteter Transistor T1, an dessen Steuereingang B die zu überwachenden Ausgangsspannungen U1-U4 angeschlossen sind. An dem Steuereingang B liegt hierbei eine seriell geschaltete Widerstandskette mit Widerständen R4, R5, R6 und R7 an, an deren Verbindungsstellen jeweils eine zu überwachende Ausgangsspannung U1, U2 und U3 sowie an deren Ende eine weitere Ausgangsspannung U4 angeschlossen ist. Im Anschlußweg der Spannungen U1, U2 und U3 ist jeweils eine Diode D2, D3 oder D4 angeordnet, die in Bezug auf die Spannungen U1, U2 und U3 in Sperrichtung geschaltet sind, so daß diese Spannungen voneinander entkoppelt sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Für die letzte Spannung U4 ist keine Diode notwendig, da diese Spannung durch die Dioden D2 bis D4 ebenfalls von den anderen Spannungen U1 bis U3 entkoppelt ist.

Die zu überwachenden Spannungen U1-U4 sind hierbei derart an der Widerstandskette R4-R7 angeordnet, daß größere Spannungswerte mit ansteigender Reihenfolge weiter weg liegen von dem Steuereingang B der Transistorstufe T1. Dies vereinfacht die Dimensionierung der Widerstandskette R4-R7, da bei einem Abfall einer der Spannungen U1 bis U4 diese betreffende Spannung den Transistor T1 sicher durchschalten muß.

Der Transistor T1 der Schaltstufe ist in diesem Ausführungsbeispiel ein pnp-Transistor, an dessen Emitter eine Betriebsspannung U6 anliegt. Der Steuereingang B des Transistors T1 ist über einen Widerstand R2 sowie einem hierzu parallel geschalteten Kondensator C2 ebenfalls mit der Betriebsspannung U6 verbunden, so daß der Steuereingang B des Transistors T1 beim Anlegen der Spannung U6 hochliegt und der Transistor T1 sperrt.

Die Betriebsspannung U6 wird durch ein passives Netzwerk, bestehend aus einem Widerstand R1, einem Kondensator C1 und einer Zenerdiode D1, aus einer Spannung US des Netzteiles abgeleitet. Hierbei wird über den Widerstand R1 der Kondensator C1 beim Einschalten des Netzteiles langsam aufgeladen, so daß die Betriebsspannung U6 verzögert an dem Transistor T1 anliegt. Durch die Zenerdiode D1 wird die Betriebsspannung U6 auf einen niedrigen Wert begrenzt. Beim Einschalten des Netzteiles ist daher der Transistor T1 sicher gesperrt, falls nicht ein Kurzschluß vorliegt, da die Spannungen U1 bis U4 früher anliegen als die Spannung U6 und die Spannung an dem Steuereingang B im Normalfall immer größer oder gleich der Emitterspannung, der Spannung U6 des Transistors T1, ist. Fällt eine der Spannungen U1 bis U4 wesentlich ab, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, so schaltet die Schaltstufe T1 durch und gibt ein Steuersignal über einen Widerstand R3 an das Netzteil.

Die Spannung US, Widerstand R1 und Kondensator C1 sind hierbei derart dimensioniert, daß sich die Betriebsspannung U6 nach dem Anlegen der Spannung U5 möglichst langsam aufbaut.

Die Schutzschaltung kann insbesondere auf der Sekundärseite eines Schaltnetzteiles angeordnet werden, bei dem die Regelschleife, beispielsweise über einen Optokoppler OK, eine sekundärseitige Ausgangsspannung überwacht. Der Widerstand R3 kann hierbei direkt an der Regelschleife des Netzteiles, zum Beispiel an einem sekundärseitigen Anschluß des Optokopplers OK, anliegen. Hierdurch wird der Kondensator C1 beim Durchschalten des Transistors T1 entladen, da das Netzteil abschaltet, bis die Spannung U5 auf einen Wert von etwa 2 Volt abfällt, bei der der Optokoppler OK sperrt. Dadurch läuft das Netzteil erneut an, fährt jedoch nicht mehr bis zu dem vollen Wert der Spannung US hoch, solange eine der Ausgangsspannungen U1 bis U4 einen Kurzschluß aufweist. Dann schaltet der Transistor T1 erneut durch. Hierdurch ergibt sich ein zyklisches Einschalten des Netzteiles, solange der Kurzschluß besteht, wobei die weiteren Zeitintervalle der Zyklen jedoch nicht so lang sind wie der erste Abschaltzyklus. Die Belastung des Schalttransistors sowie anderer Bauteile des Netzteiles im Falle eines Kurzschlusses ist hierdurch erheblich reduziert.

Claims (10)

1. Schutzschaltung mit einer Schaltstufe (T1) für ein Netzteil, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Steuereingang (B) der Schaltstufe (T1) mindestens zwei zu überwachende Ausgangsspannungen (U1-U4) angeschlossen sind, wobei diese Spannungen jeweils über eine Diode (D4, D5, D6) und einen Widerstand (R5, R6) voneinander entkoppelt sind.

2. Schaltstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Fehlerfall die Schaltstufe (T1) eine Regelschleife des Netzteiles derart beeinflußt, daß das Netzteil abschaltet.

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein passives Netzwerk mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1) zur Erzeugung einer Betriebsspannung (U6) für die Schutzschaltung aufweist, über das die Schaltstufe (T1) an eine Ausgangsspannung (U5) des Netzteiles angeschlossen ist, so daß sich die Schaltstufe (T1) bei einem Fehlerfall nach einem Abfall dieser Ausgangsspannung (US) wieder zurücksetzt.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Netzwerk eine Zenerdiode (D1) aufweist, durch die die an der Schaltstufe (T1) anliegende Betriebsspannung (U6) auf einen Wert begrenzt wird, der in etwa dem Spannungswert der niedrigsten zu überwachenden Ausgangsspannung (U1) entspricht.

5. Schutzschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang der Schaltstufe (T1) nach dem Einschalten des Netzteiles durch die zu überwachenden Ausgangsspannungen (U1-U4) vor der an der Schaltstufe anliegenden Betriebsspannung (U6) hochgezogen wird.

6. Schutzschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Sekundärseite des Netzteiles angeordet ist.

7. Schutzschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe eine Transistorstufe (T1) aufweist, an deren Steuereingang (B) die zu überwachenden Ausgangsspannungen (U1-U4) anliegen.

8. Schutzschaltung mit einer Schaltstufe (T1) für ein Netzteil, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Steuereingang (B) der Schaltstufe (T1) mindestens zwei zu überwachende Ausgangsspannungen (U1-U4) angeschlossen sind, wobei diese Spannungen über Widerstände (R5, R6) voneinander entkoppelt sind, und daß in ihrem Anschlußweg jeweils eine Diode (D4, D5, D6) angeordnet ist, die in einem Fehlerfall durchschaltet und hierdurch die Schaltstufe (T1) auslöst.

9. Netzteil zur Erzeugung von mehreren Ausgangsspannungen (U1-U4), dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schutzschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.

10. Netzteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Regelschleife aufweist, die von einer sekundärseitigen Ausgangsspannung (U1 - U4) ausgeht.