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Elektronisches Netzteil fUr elektrisch betriebene Kleingeräte Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Netzteil für elektrisch-betriebene
Kleingeräte mit mindestens zweien auf eine gemeinsame Last arbeitenden DC-Wandlern,
die jeweils aus einer Primärwicklung eines Transformators und mindestens einem mit
der Primärwicklung in Reihe geschalteten elektronischen Schaltelement bestehen,
das von einer mit der Primärwicklung gekoppelten als Ruckkopplungswicklung arbeitenden
Tertidrwicklung gesteuert wird, die an einem einseitig mittels eines Kondensators
überbrückten Spannungsteiler angeschlossen ist, der die Reihenschattung aus Primärwicklung
und elektronischem Schaltelement überbrückt.
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Es ist bereits eine Vielzahl von Netzgeräten fur Kleingeräte bekannt,
sei es als Transformatoren für Wechselstrom oder als mechanische oder elektronische
Umformer für Gleichstrom. Zum Betrieb an unterschiedlichen Netzspannungen sind diese
Geräte umschaltbar, d.h. ueber einen Umschalter werden die in diesen Geräten verwendeten
Transformatoren primörseitig an dafür vorgesehene Wick lungsanzapfungen umgeschaltet.
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Der Verwendung dieser Geräte sind aber enge Grenzen gesetzt: Einfache
Transformatoren sind nur bei Wechselspannung verwendbar, elektronische Umformer,
insbesondere Wandlerschaltungen mit Transistoren oder Thyristoren nur bei einer
Speisung mit Gleichspannung.
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Sc wurden beim Betrieb von Geräten an Gleichspannung bereits Gleichspannungswandler,
sogenannte DC-Wandler verwendet, bei denen analog zu einem mechanischen Zerhacker
ein elektronisches Schaltelement, beispielsweise ein Transistor, ein Thyristor oder
eine Elektronenröhre, impulsweise die Gleicbspannung an einen Transformator legt,
an dessen Sekundärwicklung die gewünschte Wechselspannung oder auch eventuell an
einer nachgeschalteten Gleichrichteranordnung die gewunschte Gleichspannung abgegriffen
werden kann. Diese Wandler können durch Umschaltung der Primärwicklung bei ertröglichem
Aufwand in gewissen Spannungsbereichen eingesetzt werden; will man aber stark voneinander
abweichende Spannungen verarbeiten, so wird einerseits ein relativ großer Transformator
erforderlich, zum anderen werden an das elektronische Schaltelement sehr hohe Anforderungen
bezuglich des Verhaltens in der Sperrphase gestellt. Es sind heute elektronische
Schaltelemente fjr hohe Sperrspannungen erhältlich, diese sind aber sehr teuer,
so daß ein Einsatz in kleinen billigen Netzteilen aus finanziellen Cründen nicht
erfolgt. Auch wäre ein solches Netzteil im Bezug auf seine verwendeten Bauelemente
fur die niedrigere Spannung weit überdimensipniert.
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liegt aber nun einerseits seitens der Käufer von Kleingeröten, beispielsweise
von Rasierapparaten der Wunsch nach mehr Komfort vor, d.h., die Geröte möglichst
uberall und universell an Gleich- und Wechselspannung zu betreiben, dazu noch an
stark voneinander abweichenden Spannungen, beispielsweise im extremen Fall an Autobordiretzen
6, 12, 24 V Gleichspannung und an 220V C-leich- oder wechselspannung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei erttäglichem
Aüfwand im Verhältnis zu den Kosten des zu betreibenden Gerötes eih Netzteil zu
schaffen, das alle üblicherweise vorkommenden insbesondere stark voneindnder abweichenden
Spannungen bei Gleich- und Wechselstrom verarbeiteri kahn.
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Hierbei steilt sich noch weiter die Aufgabe, das Netzteil möglichst
klein zu kalten, um es in das zu betreibende Geröt einzubauen oder zumindest nur
als möglichst kleines Zusotzgeröt im Netzstecker oder Adapter untetzubringen.
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Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß die Reiherschalfungen aus
Primörwicklung und elektronischem Schaltelement jeweils mittels eines K daß bei
niedriger Speisespannung die Re-ihenschaltung aus Primörwicklungund elekfronischem
Schaltelement miteinander parallel geschaltet und über einen Widerstand an eine
Spannungsquelle anschaltbar sind, daß bei hoher Speisespannung die Reihenschaltung
dus Primörwicklung und elektronischem Scahltele sind und über einen Widerstand mit
der Spannungsquelle ve Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die Reihenschaltungen aus Primörwicklung und elektronisckem Schalfelement jeweils
mittels einer Reihenschaltung dus einem Kondenstator und einem Widerstand übe Reihenschaltung
dus Primörwicklung und elektronischem Sc wicklungsseitigen Ende mit einem Kondensator
und die andere Reihenschalfung aus Primörwicklung und elektronischem Schaltelement
am primörwicklungsseitigen Ende
mit einem Widerstand verbunden sind,
daß bei niedriger Speisespannung die Reihenschaltungen aus Primärwicklung und elektronischem
Schaltelement miteinander parallel geschaltet und an eine Spannungsquelle anschließbar
sind, daß tei hoher Speisespannung das primörwicklunrsseiti2e Ende einer Reihenschaltung
und das elektronische Schaltelement der anderen Reilienschaltung an die Spannungsquelle
anschaltbar sind und daß die anderen Enden der Reihenschaltungen jeweils mit den
Verbindungspunkten von Kondensator und Widerstand der anderen Reihenschaltung verbindbar
sind.
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thach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Primärwicklungen
mit umschaltbaren /'-.nzapfungen versehen.
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Als elektronische Schaltelernente sind vorzuasweise Transistoren vorgesehen,
deren Basis jeweils über eine Rückkopplungswicklung an einem Spannungsteiler angeschlossen
ist, der die Reihenschaltung aus Primörwicklung und Transistor Obert, wobei den
Widerständen des Basisspannungsteilers weitere Widerstände parallel schaltbar sind.
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In weiterer Ausgestaltung ist der Reihenschaltung Lzw. Parallelschaltung
der DC-Wandler ein Gleichrichter vorgeschaltet, der beim Betrieb an niedriger C
leichspannung als Speisespannung überbrückbar ist.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung aehen aus den im folgenden
beschriebenen und in den @ figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der
Erfindung hervor; es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
die Reihenschaltung aus elektronischem Schaltelement und Primörxvicklung mittels
eines Kondensators überbricktsind,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Reihenschaltungen aus Primärwicklung und elektronischem
Schaltelement mittels einer Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand
überbrückt sind, Fig. 3 # ein weiteres Beispiel der Erfindung, bei dem durch Wicklungsanzapfungen
neben hohen Spannungen auch sehr niedrige Spannungen verarbeitet werden können.
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In Fig. 1 ist ein Pol einer Spannungsquelle 1 iber eine Diode Dz und
einen Widerstand R 1 mit einem Transistor T 1 verbunden, der Jber eine Wicklung
W 1 und einen Schalter S 1 an den anderen Pol der Spannungsquelle 1 angeschlossen
ist. Die Basiselektrode des Transistors T 1 ist iber eine Wicklung W 2 an einem
Spannungsteiler angeschlossen, der die Reihenschaltung aus Transistor T 1 und Wicklung
W 1 iberbreickt und aus den Widerständen R 2 und R 3 besteht. Der Widerstand R 2
ist mittels eines Kondensators C 1 riberbrückt. Parallel zur Reihenschaltung aus
Transistor T 1 und Wicklung W 1- liegt ein Kondensator C 2. Zwischen dem Schalter
S 1 und der Spannungsquele 1 ist ein Ende einer Wicklung W 3 angeschlooen, die iber
einen Transistor T 2 und einen Umschalter S 2 mit dem Widerstand R 1 verbunden werden
kann Die Reihenschaltung aus Transistor T 2 und Wicklung W 2 ist analog zur Reihenschaltung
aus Transistor T 1 und Wicklung W 1 mit einer Wicklung W 3, einem Widerstand R 4,
einem Widerstand R 5 und Kondensatoren C 3 und C 4 beschaltet.
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Durch die Schalter S 1 und S 2 wird ermöglicht, daß die Reihenschaltungen
aus Transistor T 1 und Wicklung W 1 sowie.die Reihenschaltung aus Transistor T 2
und W 3 jeweils parallel oder in Reihe an die Reihenschaltung aus Netz 1, Diode
1 und Widerstand 1 angeschaltet werden können, Die Parallelschaltung ist fir niedrige
Speisespannung, während die Reihenschaltung für hohe Speisespannungen vorgesehen.
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Die Wicklungen W 1 und W 3 arbeiten auf eine gemeinsame Wicklung W
4, an welche die Last über eine Mittelanzapfung und einen Doppelweggleichrichter,
bestehend aus den Dioden D 2 und D 3, angeschlossen ist.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltung eines elektronischen Netzteils, bei dem
die Reihenschaltungen aus dem Transistor 1 und der Wicklung W 1 sowie aus dem Transistor
T 2 und der Wicklung W 3 Jeweils über eine Reihenschaltung, bestehend aus einem
Kondensator C 2 und einem Widerstand R 6 bzw. einem Kondensator C 4 und einem Widerstand
R 7, überbrückt sind. Der Schalter S 1 ist als Umschalter ausgebildet, wobei einer
seiner Umschaltkontakte zwischen dem Kondensator C 4 und dem Widerstand R 7, der
andere Umschaltkontakt an der Wicklung W 3 und einem Pol der Spannungsquelle angeschlossen
ist. Der Schalter S 2 ist wie in Fig. 1 ebenfalls als Umschalter ausgebildet, ein
Umschaltkontakt ist jedoch zwischen dem Kondensator C 2 und dem Widerstand R 6 angeschlossen.
Durch diese Schaltungsordnung wird wie in Fig. 1 erreicht, daß bei niedriger Speisespannung
die Rethenschaltungen aus dem Transistor T 2 und der Wicklung W 3 parallel und bei
hoher Speisespannung in Reihe an die Speisespannung gelegt werden können. Für den
Fall, daß die Widerstände R 6 und R 7 gleich bemessen sind, die Kondensatoren C
2 gleich C 4 sind, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Schaltung, nämlich bei
niedriger Speisespannung sind C 2 und C 4 quasi parallel geschaltet, während bei
hoher Speisespannung C 2 und C 4 in Reihe geschaltet sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das in seiner Grundschaltung der
Fig. 1 etwa entspricht, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Diode D 1 und der Widerstand
R 1 sind mittels eines Schalters S 3 überbrückt, der bei Speisung mit niedriger
Gleichspannung geschlossen ist. Die Wicklung W 1 bzw. W 3 weisen Anzapfungen für
die verschiedenen Spannungsbereiche auf, die mittels Schalter S 4 bzw. S 5 eingestellt
werden können. Bei der Umschaltung auf die verschiedenen Spannungen ist es erforderlich,
die Basisspannungsteiler der Transistoren T 1 und T 2 an die Jeweiligen Arbeitspunkte
anzupassen. Hierzu ist ein Schalter S 6 vorgesehen. FUr die durch die Schalter S
4 und S 5 gewählten Spannungen werden Jeweils Widerstände
R 6, R
7, R 8, R 9, R 10 und R 11 zu den bereits vorhandenen Widerständen der Basisspannungsteiler
R 2, R 3 bzw. R 4, R 5 hinzugeschaltet. Ein besonderer Vorteil dieser Schaltung
besteht darin, daß f.3r beide Basisspannungsteiler R 2, R 3 bzw. R 4, R 5 dieselben
Widerstände verwendet werden. Die Last ist wie in Fig. 1 und 2 über die Wicklung
W 5 an die Wicklungen W 1 und W 3 angekoppelt.
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Da die Schaltung bei Speisung mit hoher Spannung f r eine niedrige
Spannung ausgelegt werden kann und da durch die erfindungsgen;äí3e Umschaltung fir
die Kondensatoren C 2 und C 4 niedrige Werte gewählt und, was von besonderer Bedeutung
ist, Kondensatoren niedriger Prüfspannung verwendet werden können, kann die Schaltung
sehr preiswert aufgebaut werden. Auch die elektronischen Schaltelemente, beispielsweise
die Transistoren T 1 und T 2, können f;ir niedrige Sperrspannungen ausgelegt werden,
was wie bei den Kondensatoren C 2 und C 4 von erheblichem finanziellen Vorteil ist.
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Die Erfindung ist den bisher bekannten Schaltungen dadurch berlegen,
daß das Netzteil fir extrem unterschiedliche Speisespannungen sowohl bei Cleichstrom
wie auch bei Wechselstrom verwendbar ist. So war es bisher bei erträglichem Aufwand
nicht möglich, beispielsweise 6 V Gleichspannung und 220 V Wechselspannung mit einem
Netzteil zu verarbeiten.