DE202005013110U1

DE202005013110U1 - Spannungsausgabeschaltung einer Spannungsversorgung

Info

Publication number: DE202005013110U1
Application number: DE202005013110U
Authority: DE
Original assignee: Topower Co Ltd
Current assignee: Topower Co Ltd
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: TWI300648B; US7310250B2; US20070052369A1; TW200537794A

Abstract

Spannungsausgabeschaltung für eine Spannungsversorgung, wobei die Spannungsversorgung eine primärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung (20), eine Spannungswandlungsschaltung (30), die eine Mehrzahl von Transformatoren (31, 32) umfasst, sowie eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung (40) umfasst, um in eine Mehrzahl von Gleichspannungen zu wandeln und diese an Lasten (50) an bzw. auf einer Ausgangsseite auszugeben, wobei diese eine hohe Spannung und eine Mehrzahl von niedrigen Spannungen basierend auf dem Elektrizitätswert bzw. dem Betriebszustand der Gleichspannung umfassen;
wobei die von jedem Transformator (31, 32) ausgegebene Gleichspannung zumindest eine hohe Spannung und niedrige Spannung umfasst, wobei die von jedem Transformator (31, 32) ausgegebene hohe Spannung parallel geschaltet und auf derselben Leitung zusammen gefasst bzw. auf diese gemeinsam geschaltet ist, um an eine Last (50) an bzw. auf einer Ausgangsseite ausgegeben zu werden, wobei jede niedrige Spannung über eine einzelne Leitung an eine andere Last (50) an bzw. auf der Ausgangsseite ausgegeben wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungsausgabeschaltung einer Energie- bzw. Spannungsversorgung und betrifft insbesondere eine Spannungsversorgung zur Ausgabe einer Gleichspannung über eine Mehrzahl von Transformatoren, um eine Spannung zu wandeln und um eine Bauelementspannung bereit zu stellen und einen Strom zu glätten.
Hintergrund der Erfindung
Eine Strom- bzw. Spannungsversorgung stellt eine Basisausstattung dar, um Computersystemen eine Betriebsspannung bereit zu stellen. Weil Applikationen der Internet- und Multimedia-Technologie immer aufwendiger werden, steigt auch das Bedürfnis nach einer zuverlässigen Spannungsversorgung. Folglich ist es zu einem Schwerpunkt von Forschung und Entwicklung in der Industrie geworden zu untersuchen, wie man eine Beschädigung der Spannungsversorgung in einem Betriebszustand mit hoher Belastung oder gar Überlast über einen langen Zeitraum verhindern kann und wie man eine Unterbrechung des Betriebs des Computersystems oder gar eine Beschädigung auf Grund von anormalen Betriebszuständen der Spannungsversorgung vermeiden kann.
Die 1 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm einer herkömmlichen Spannungsversorgung, die eine Gleichspannung ausgibt. Die Spannungsversorgung ist mit einer externen Energieversorgung verbunden und umfasst eine primärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung, einen Transformator und eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung, um in eine Mehrzahl von Gleichspannungen zu transformieren und diese an die Lasten an der Ausgangsseite auszugeben. Die ausgegebene Gleichspannung erfüllt Spannungswert-Spezifikationen von 12 Volt, 5 Volt, 3,3 Volt und dergleichen. Weil die von den elektronischen Geräten von Nutzern verbrauchte Leistung konstant zunimmt, muss die herkömmliche Vorgehensweise, die einen einzelnen Transformator einsetzt, die Leistung durch Erhöhung der Anzahl von Wicklungen und der Gesamtgröße erhöhen. Die Abmessungen und das Innenleben der Spannungsversorgung können jedoch unter der gegenwärtigen Spezifikation nicht verändert werden. Folglich ist die Herstellung eines einzelnen Transformators ziemlich schwierig. Nicht nur hinsichtlich der Größe können die Anforderungen nicht mehr erfüllt werden, vielmehr führt die Spannungswandlung zu hohen Temperaturen, die nicht wirkungsvoll herunter gekühlt werden können. Als Folge wird der Betrieb von elektronischen Bauelementen beeinträchtigt. Außerdem beinhaltet die von einem einzelnen Transformator ausgegebene Gleichspannung mehrere Sätze von Elektrizitätswerten, insbesondere Spannungspegeln, so dass ein größerer Leistungsverlust auftritt.
Um die vorgenannten Nachteile zu beheben, besteht ein Lösungsansatz darin, mehrere Transformatoren einzusetzen, um für eine Gleichspannungsausgabe mittels einer Komponentenspannung zu sorgen. Die 2 und 3 zeigen Beispiele für eine solche Vorgehensweise. Gemäß der 2 gibt ein Transformator nur eine Gleichspannung von 12 Volt aus und gibt ein anderer Transformator eine Gleichspannung von 12 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt aus. Somit wird für die Hauptgleichspannung von 12 Volt das Schema einer Stromteilung eingesetzt. Für denjenigen Transformator, der mehrere Sätze von Gleichspannungen ausgibt, wird jedoch der Strom, der durch diesen fließt, nicht reduziert und erhöht sich die Temperatur des Transformators signifikant. In der 3 werden die Hochspannungsleistung und die Niederspannungsleistungen jeweils von separaten Transformatoren gesteuert bzw. bereitgestellt. Weil die Gleichspannung von 12 Volt die Hauptversorgungsspannung darstellt, weichen die Temperaturen der beiden Transformatoren von einander ab. Außerdem kann die Gesamtgröße nicht verkleinert werden. Der Einbau der Spannungsversorgung ist schwierig, wenn der Leistungsbedarf sich erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Deshalb ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, den vorgenannten Nachteilen zumindest teilweise abzuhelfen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Spannungsversorgungstechnik bereitgestellt, mit einer Mehrzahl von Transformatoren, die eine Komponentenspannung (Component Voltage) und einen geglätteten Strom bereitstellen. Jeder Transformator in der Spannungswandlungsschaltung der Spannungsversorgung gibt eine Gleichspannung aus, die zumindest eine hohe Spannung und eine niedrige Spannung umfasst. Außerdem ist die hohe Spannung, die von jedem Transformator ausgegeben wird, auf dieselbe Leitung geschaltet und zusammengefasst, um an eine Last an der Ausgangsseite ausgegeben zu werden. Die niedrige Spannung wird über eine einzelne Leitung an eine andere Last an der Ausgangsseite ausgegeben. Folglich ist die Spulengröße von jedem Transformator beinahe ausgeglichen bzw. gleich. Auch der Strom, der durch jeden Transformator fließt, ist nahezu derselbe. Deshalb sind das Temperaturanstiegsverhalten und das Lastverhalten von jedem Transformator einander sehr ähnlich. Und die Spannungsversorgung kann einen gewünschten Stromversorgungszustand aufrechterhalten.
Die vorgenannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen, besser ersichtlich werden.
Figurenübersicht
1–3 sind schematische Schaltdiagramme von Ausführungsformen von herkömmlichen Spannungsversorgungen.
4 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die 4 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung. Die Spannungsversorgungs-Spannungsausgabeschaltung gemäß der Erfindung ist mit einer externen Energie- bzw. Stromversorgung 10 verbunden. Sie umfasst eine primärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 20, eine Spannungswandlungsschaltung 30, die aus einer Mehrzahl von Transformatoren 31 und 32 besteht, sowie eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 40, um in eine Mehrzahl von Gleichspannungen zu wandeln und diese an Lasten 50 an der Ausgangsseite auszugeben. Die Gleichspannung umfasst eine hohe Spannung und eine Mehrzahl von niedrigen Spannungen, basierend auf dem Elektrizitäts- bzw. Stromwert bzw. Betriebszustand. Die von den Transformatoren 31 und 32 gewandelte und ausgegebene Gleichspannung umfasst eine hohe Spannung und eine niedrige Spannung. Außerdem ist die von den Transformatoren 31 und 32 ausgegebene hohe Spannung parallel geschaltet und auf einer Leitung integriert bzw. zusammen gefasst, um an eine Last 50 an der Ausgangsseite ausgegeben zu werden. Jede niedrige Spannung wird über eine individuelle Leitung an eine andere Last 50 auf der Ausgangsseite ausgegeben. Die Gleichspannung zur Stromversorgung, die von den elektronischen Geräten der Lasten 50 an der Ausgangsseite nachgefragt wird, umfasst 12 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die hohe Spannung 12 Volt, während die niedrigen Spannungen 5 Volt und 3,3 Volt betragen. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die hohe Spannung zusammen gefasst und elektrisch auf eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 40 geschaltet. Die niedrigen Spannungen sind jeweils auf die sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 40 aufgeschaltet. Basierend auf der vorliegenden Technologie kann die gesamte Leistung auf dieselbe sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 40 aufgeschaltet werden. Entsprechend können auch die primärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung 20 und andere abgestimmte Schaltungen (beispielsweise eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung, ein PWN-Controller, ein Leistungs- bzw. Spannungsschalter und dergleichen) ebenfalls in einem einzigen Satz oder mehreren Sätzen konfiguriert sein. Die konfigurierte Anzahl beeinträchtigt nicht die technischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands. Um das Verständnis zu erleichtern, wird bei dem Ausführungsbeispiel der Elektrizitätspegel der endgültigen Gleichspannung angezeigt, ohne den Elektrizitätspegel der Rechteckwelle vor der Gleichrichtung und dem Filtern zu zeigen.
Wie in der 4 gezeigt, wird gemäß der Erfindung die hohe Spannung an zwei Transformatoren 31 und 32 verteilt. Die niedrige Spannung wird an verschiedene Transformatoren 31 und 32 individuell verteilt. Folglich kann die Größe der Transformatoren 31 und 32 gleich gemacht werden, was die Herstellung einer Spannungsversorgung mit höherer Leistung erleichtert. Wenn die Lasten 50 an der Ausgangsseite stark beansprucht werden, wird außerdem der Strom von den beiden Transformatoren 31 und 32 ungleich geteilt, so dass sich die Temperatur der Transformatoren 31 und 32 aufgrund der Stromkonzentration nicht sehr stark erhöht. Folglich können die beiden Transformatoren 31 und 32 für gewünschte elektrische Betriebszustände sorgen und eine längere Lebensdauer aufweisen.
Wenngleich zu Offenbarungszwecken das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargelegt worden ist, werden dem Fachmann auf diesem Gebiet Modifikationen zu dem offenbarten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie weitere Ausführungsbeispiele ersichtlich werden. Folglich sollen die beigefügten Schutzansprüche sämtliche Ausführungsformen mit abdecken, solange diese nicht von dem allgemeinen Lösungsgedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abweichen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Spannungsausgabeschaltung für eine Spannungsversorgung, die eine ausgegebene Gleichspannung entsprechend einer Komponentenspannung anordnen und einen Strom glätten soll. Die Spannungsversorgung weist eine Spannungswandlungsschaltung (30) auf, die aus Transformatoren (31, 32) besteht, die jeweils mindestens eine hohe Spannung und eine niedrige Spannung ausgeben. Die von jedem Transformator (31, 32) ausgegebene hohe Spannung ist parallel geschaltet und auf derselben Leitung zusammen gefasst, um an eine Last (50) an der Ausgangsseite ausgegeben zu werden. Jede niedrige Spannung wird über eine einzelne Leitung an eine andere Last (50) an der Ausgangsseite ausgegeben. Somit wird die Last (50) der Transformatoren (31, 32) verringert und kann ein gewünschter elektrischer Betriebszustand aufrechterhalten werden.

Claims

Spannungsausgabeschaltung für eine Spannungsversorgung, wobei die Spannungsversorgung eine primärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung (20), eine Spannungswandlungsschaltung (30), die eine Mehrzahl von Transformatoren (31, 32) umfasst, sowie eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung (40) umfasst, um in eine Mehrzahl von Gleichspannungen zu wandeln und diese an Lasten (50) an bzw. auf einer Ausgangsseite auszugeben, wobei diese eine hohe Spannung und eine Mehrzahl von niedrigen Spannungen basierend auf dem Elektrizitätswert bzw. dem Betriebszustand der Gleichspannung umfassen; wobei die von jedem Transformator (31, 32) ausgegebene Gleichspannung zumindest eine hohe Spannung und niedrige Spannung umfasst, wobei die von jedem Transformator (31, 32) ausgegebene hohe Spannung parallel geschaltet und auf derselben Leitung zusammen gefasst bzw. auf diese gemeinsam geschaltet ist, um an eine Last (50) an bzw. auf einer Ausgangsseite ausgegeben zu werden, wobei jede niedrige Spannung über eine einzelne Leitung an eine andere Last (50) an bzw. auf der Ausgangsseite ausgegeben wird.
Spannungsausgabeschaltung nach Anspruch 1, wobei die Gleichspannung 12 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt beinhaltet, die hohe Spannung 12 Volt ist und die niedrige Spannung 5 Volt und 3,3 Volt ist.
Spannungsausgabeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die hohe Spannung zusammen gefasst und elektrisch auf eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Filterschaltung (40) geschaltet ist.