DE2160659A1 - Schaltungsanordnung fuer ein netzteil mit einem sperrwandler - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer ein netzteil mit einem sperrwandler

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DE2160659A1 DE19712160659 DE2160659A DE2160659A1 DE 2160659 A1 DE2160659 A1 DE 2160659A1 DE 19712160659 DE19712160659 DE 19712160659 DE 2160659 A DE2160659 A DE 2160659A DE 2160659 A1 DE2160659 A1 DE 2160659A1
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Description

  • Schaltungsanordnung für ein Netzteil mit einem Sperrwandler Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Netzteil, insbesondere eines Fernsehempfängers, mit einem Sperrwandler, der mit Hilfe eines Schalttransistors und eines als induktiver Energiespeicher fungierenden Transformators aus einer durch Gleichrichtung aus der Netzwechselspannung gewonnenen Gleichspannung eine vom Transformator abnehmbare und für weitere Verwendungen individuell gleichzurichtende Wechselspannung erzeugt, und mit einer Regeleinrichtung.
  • Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt und beispielsweise in Funkschau 71, Heft 8, Seiten 235 bis 238 beschrieben.
  • Danach besteht ein Netzteil für Farbfernsehempfänger aus einem Sperrwandler, der aus einer glei-chgerichteten Netzspannung eine Wechselspannung erzeugt, die von einem Transformator in beliebiger Höhe abgenommen und je nach weiterer Verwendung gleichgerichtet wird. Der Sperrwandler ist auf die Zeilenfrequenz synchronisiert. Eine aufwendige Regelschaltung sorgt für eine annehmbare Konstanz der Ausgangsspannung.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Netzteil mit einem Sperrwandler anzugeben, das insbesondere für die Regelschaltung einen wesentlich geringeren schaltungstechnischen Aufwand betreibt als der Stand der Technik ihn vorsehen muß.
  • Die dem Netzteil entnommenen Spannungen sollen gegen Last- und Netzspannungsschwankunçen stabilisiert sein.
  • o Zur Lösung dieser'Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Sperrwandler. als selbstschwingender Sperrwandler au-fgebaut ist, wozu eine erste Wicklung des Transformators als Arbeitswicklung in Reihe mit einer die gleichgerichtete Netzspannung führenden Gleichspannungsquelle im Lastkreis und eine zweite Wicklung als Rückkopplungswicklung im Steuerkreis des Schalttransistors liegt, und daß die Regeleinrichtung aus einer Vergleichsschaltung und aus einem Thyristor besteht, wobei in der Vergleicheschaltung eine dem Transformator entnommene gleichgerichtete Vergleichsspannung mit einer Referenzspannung verglichen und der Thyristor in jeder Periode bei Überschreiten einer Sollspannung gezündet wird, daß weiterhin der Thyristor im Steuerkreis des Schalttransistors parallel zur Rückkopplungswicklung liegt, wo er in gesündetem Zustand den Schalttransistor sperrt ° Nach dem Sperrwandler-Prinzip steigt bei leitendem Schalttransistor ein Strom in seinem Lastkreis durch die angeschlossene Arbeitswicklung des Transformators-zunächst linear an.
  • ueber eine Rllckkopplungswicklung wird der- Schalttransistor so lange durchgeschaltet, bis der Kollektorstrom einen -Endwert erreicht hat und nicht mehr weiter ansteigen kann.
  • Dann wird in der Rückkopplungswicklung keine Spannung mehr induziert und dadurch der Schalttransistor im Steuerkreis nicht mehr angesteuert, so daß er sperrt. Während der Zeit, in der durch den Schalttransistor Strom fließt, ist der Ausgang des Transformators, d.h.,seine Sekundärseite durch Gleichrichter gesperrt und eine angeschlossene Last abgetrennt. Nach der Sperrung des Schalttransistors fließt die im Transformator gespeicherte Energie über den bzw. die an der Ausgangsseite des Transformators angeschlossenen Gleichrichter ab. Je nach der Dimensionierung der beteiligten Bauelemente, nach der Höhe der den Sperrwandler speisenden Gleichspannung und der Größe der angeschlossenen -Last stellt sich eine Eigenfrequenz ein, mit der der Sperrwandler schwingt.
  • In einer erfindungsgemäß aufgebauten Schaltungsanordnung wird der Abschaltzeitpunkt des Schalttransistors durch einen Thyristor bestimmt. Bei Erreichen eines Spitzenstromwertes im Lastkreis des Schalttransistors sperrt der Thyristor im Steuerkreis des Schalttransistors diesen-abrupt. Für den Zeitpunkt ist maßgebend, wann die im Transformator induzierte Spannung eine von einer Referenzspannung vorgegebene Höhe erreicht hat. Dadurch ist ein sehr verlustarmes Arbeiten des Schalttransistors gewährleistet. Der Schaltungsaufwand zur Regelung und Stabilisierung der Ausgangsspannung-beträgt nur einen Bruchteil einer Regelschaltung nach dem Stand der Technik. Die Funktion einer erfindungsgemäßen,Schaltungsanordnung läßt sich etwa mit t'selbstschwingender Sperrwandler mit getriggerter Abschaltung" beschreiben.
  • Nach einer konkreten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist der Schalttransistor in Emitterschaltung geschaltet. Zwischen seiner Basis und seinem Emitter liegt die Rückkopplungswicklung. Der Emitter ist über einen ohmschen Emitterwiderstand mit dem einen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden, die eine aus der Netzwechselspannung gewonnene Gleichspannung führt. Der Kollektor ist'über eine Arbeitswicklung des Transformators mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden.
  • Zwischen der Basis und dem einen Pol der Gleichspannungsquelle liegt der Thyristor. Die Zündelektrode des Thyristors ist dann mit dem Ausgang der Regelschaltung verbunden.
  • Eine vorteilhafte AusgestaAtung einer erfindungsgemnßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß im Steuerkreis des Sella],ttransistnrc, zwischen dem Emitterwiderstand und dem Thyristor ein Kondensator liegt. Dieser Kondensator ist über eine Wicklung des Transformators und über eine Diode auf eine Spannung aufgeladen, die bei gezündetem Thyristor den Schalttransistor zuverlässi sperrt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zum Anlaufen des Sperrwandlers zwischen der Basis des Schalttransistors und einem Pol der Gleichspannungsquelle - Polarität ,je nach dem verwendeten Schalttransistortyp, bei npn-Typ der positive Pol - ein ohmscher Widerstand liegt. Zwischen die Basis und die Rückkopplungswicklung ist eine in Flußrichtung der Emitter-Basis-Diode des Schalttransistors gepolte Diode geschaltet.
  • Statt des Thyristors kann auch ein entsprechend geschaltetes Transistorpaar verwendet werden.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Der Kollektor eines Schalttransistors 1 vom npn-Typ ist mit einem Anschluß 2 einer Arbeitswicklung 3 eines Transformators 4 verbunden. Der Emitter liegt am Anschluß 5 einer Rückkopplungswicklung 6 des Transformators 4. Außerdem führt der Emitter des Schalttransistors 1 über die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 7 mit einem Kondensator 8 zum Anschluß 9 einer Wicklung lo des Transformators 4. Der Anschluß 9 bildet für den Sperrwandler und für die weiter unten beschriebene Regelschaltung das Bezugspotential. Die Basis des Schalttransistors 1 ist über einen Thyristor 11 mit dem Bezugspotential verbunden. Außerdem führt die Basis des Schalttransistors 1 über zwei antiparallel geschaltete Dioden- 12 und 13 und in Reihe dazu über einen ohmschen Widerstand 14 zu einem Anschluß i5 der Rückkopplun;swicklung 6. Parallellzu den Dioden 12 und 13 ist ein Kondensator 16 geschaltet.
  • Eine Gleichspannungsqueile 17 wird über eine GraetzGleichrichternchaltung mit den Dioden 18 bis 21 gespeist-, die ihrerseits mit ihren WechselspannungsanschTiissen über je eine Drossel 22 bzw. 23 mit den Klemmen einer Netzwechselspanmmgsquelle 24 verbunden ist. Tn Reihe zu der Drossel 22 liegt eine Sicherung 52, in Reihe zur Drossel 23 ein ohmscher Widerstand 25. Die Drosseln 22 und 23 sind über einen Kondensator 26 miteinander verbunden. Ein Pol der Gleichspannungsquelle 17 ist mit 27, der andere mit 28 bezeichne t. Beide sind im Ausgang der Gleichrichterschaltung zur Stromglättung über einen Kondensator 29 miteinander verbunden. Parallel dazu liegt im Eingang des Sperrwandlers ein Kondensator 30.
  • Die Klemme 27 der Gleichspannungsquelle 17 führt zu einem Anschluß 31 der Arbeitswicklung 3 des Transformators 4 und ist auf Maste gelegt. Die Klemme 28 der Gleichspannungsquelle 17 fiihrt über eine Diode 32 zu einem Anschluß 33 der Wicklung 10. Außerdem ist diese Klemme 28 mit dem Verbindungspunkt des ohmschen Widerstandes 7 mit dem Kondensator 8 verbunden. Die Basis des Schalttransistors 1 ist über einen ohmschen Widerstand 34 mit der Masse, d.h. der Klemme 27 der Gleichspannungsquelle 17 verbunden. Außerdem liegt der Kollektor des Schalttransistors 1 über einen Kondensator 53 auf Masse.
  • Die Regeleinrichtung enthält einen Vergleichstransistor 35 vom pnp-Typ, dessen Kollektor mit der Zündelektrode des Thyristors 11 verbunden ist. Der Emitter des Vergleichstransistors 35 ist über einen ohmschen Widerstand 36 und in Reihe dazu über eine Diode 37 mit einem Anschluß 38 der Wicklung 1,n verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt des ohmschen Widerstandes 36 mit der,Diode 77 und dem Anschluß. 15 der Riickkepplungswicklung 6 liegt eine Diode 39.
  • Zwischen, dem Verbindungspunkt der beiden Dioden 37 und 39 und dem Bezugspotential ist die Hintereinanderschaltung eines ohmschen Widerstandes 4e mit einem ohmschen Spannungsteiler 41 und einem weiteren ohmschen Widerstand 42 geschaltet.
  • Am Abgriff des ohmschen Spannungsteilers 41 liegt die Basis des Vergleichstronsistors 35. Parallel zu dieser letztgenannten ffinter~ninanderschaltung liegt ein Kondensator 43.
  • Der Emitter des Vergieichstransistors 35 führt über eine Z-Diode 44, der Kollektor iiber einen ohmschen Widerstand 45 zum Bezugspotential.
  • Von der Arbeitswicklung 3 des Transformators 4 werden mehrere Spannungen in beispielsweise verschiedener Höhe abgenommen.
  • In der Zeichnung ist das für einen Fall dargestellt. Am Anschluß 2 der nrbeitswicklung 3 liegt eine Diode 46, die über einen Kondensator 47 zur Masse führt. Sie ist außerdem über einen ohmschen Widerstand 48 mit einem Ausgang 49 uerbunden. Zwischen dem Ausgang 49 und der Masse liegt ein Kondensator 50. Die Diode 46 ist mit einem Kondensator 51 überbrückt. Am AúsRang/steht eine geglättete und stabilieierte Gleichspannung.
  • Die Gleichspannungsquelle 17 führt eine aus der Netzspannungsquelle 24 gleichgerichtete und mit dem Kondensator 29 geglättete Gleichspannung, die dem Sperrwandler zugeführt wird. Der Sperrwandler mit dem Schalttransistor 1 und dem Transformator 4 schwingt, abhängig von der Netzwechselspannung und der angeschlossenen Last auf einer Eigenfrequenz. In Abhängigkeit von der Regel schaltung mit dem Vergleichstransistor 35 und dem Thyristor 11 ändert sich das Tastverhätnis filr den durch den Schalttransistor 1 fließenden Strom. Der Rezelschaltung wird iiber die Diode 37 eine dem Transformator 4 entnommene gleichgerichtete Vergleichsspannung zugeführt. Diese steht in durch den Spannungsteiler 41 einstellbarer Höhe an der Basis des Vergleichstransistors 35. Der Vergleichstransistor 35 vergleicht diese Spannung mit der durch die Z-Diode 4-4 gewonnenen Referenzspanrnrng und dient gleichzeitig als Regelverstärker.
  • Bei leitendem Tergleichstransistor 35 wird der Thyristor 11 kurzzeitig gezündet. Der Zündzeitpunkt hängt sowohl von der Ausgangsspannung des Vergleichs transistors 35 als auch vom Spannungsabfall am Emitterwiderstand 7 des Schalttransistors 1 ab. Der Thyristor 11 ist nur während der Ausräum- und Abschaltzeit des Schalttransistors 1 durchgeschaltet. Er erlischt während der Sperrzeit des Schalttransistors 1, weil während dieser Zeit das Rückkopplungspotential an der Basis des Schalttransistors 1 und damit an der Anode des Thyristors-11 negativer wird als an der Katode. Wenn der Thyristor 11 durchschaltet, wird die Basis des Schalttransistors 1 auf das Bezugspotential gelegt und die Rückkopplung kurzgeschlossen. Dadurch sperrt die am Kondensator 8 stehende Gleichspannung den- gchalttransistor 1. Das Regelprinzip beruht also auf dem Verschieben des vorzeitigen Abschaltpunktes.
  • Der ohmsche Widerstand 34 und die Diode 12 dienen zum Anlaufen des Sperrwandlers. Beim Anlaufen schwingt die Schaltung mit eigener Rückkopplung hoch, bis eine Vergleichsspannung aufgebaut ist1 die ein Zünden des Thyristors 11 bewirkt, so daß die Regelung einsetzt und die Vergleichsspannung konstant bleibt, die repräsentativ ist für sämtliche dem Transformat-or 4, also beispielsweise am Ausgang 49, entnommenen Spannungen. Zur Verbesserung der Kurzschlußfestigkeit ist parallel zu der Diode 12 der Kondensator 16 geschaltet.
  • Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt-. Das Prinzip eines selbstschwingenden Sperrwandlers mit getriggerter Abschaltung laßt sich in mannigfacher Weise auf den Jeweiligen speziellen Ver-0 wendungszweck zuschneiden.
  • 1 Figur 7 Patentansprüche

Claims (7)

  1. Patentansprüche U Schaltungsanordnung für ein Netzteil, insbesondere eines Fernsehempfängers, mit einem Sperrwandler, der mit Hilfe eines Sehalttransistors und eines als induktiver Energiespeicher fungierenden Transformators aus einer durch Gleichrichtung aus der Netzwechselspannung gewonnenen Gleichspannung eine vnm Transformator abnehmbare und für weitere Verwendungen individuell gleichzurichtende Wechselspannung erzeugt, und mit einer Regeleinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sperrwandler als selbstschwingender Sperrwandler aufgebaut ist,wozu eine erste Wicklung des Transformators (4) als Arbeitswicklung (3) in Reihe mit einer die gleichgerichtete Netzspannung führenden Gleichspannungsquelle (17) im Lastkreis und eine zweite Wicklung als Rückkopplungswicklung (6) im Steuerkreis des Schalttransistors (1) liegt, und daß die Regeleinrichtung aus einer Vergleichsschaltung und aus einem Thyristor (11) besteht, wobei in der Vergleichsschaltung eine dem Transformator (4) entnommene gleichgerichtete Vergleichsspannung mit einer Referenzspannung verglichen und der Thyristor (11) in je'der Periode bei UberschFeiten einer Sollspannung gezündet wird, daß weiterhin der Thyristor (11) im Steuerkreis des Schalttransistors (1) parallel zur Rückkopplungswicklung (6) liegt, wo er in gezündetem Zustand den Schalttransistor (1) sperrt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß im Lastkreis der erste Pol (27) der Gleichspannungsquelle (17) über die Arbeitswicklung (3), die Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors (1) und über einen'ohmschen Emitterwiderstand (7) mit dem zweiten Pol ) verbunden ist, daß zwischen Basis und Emitter d-ie Riíckkopplungswicklung (6) liegt und der Thyristor (11) die Basis mit dem zweiten Pol (28) verbindet.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Thyristor (11) und dem zweiten Pol (28) der Gleichspannungsquele (17) ein Kondensator (8) liegt, dem die Reihenschaltung einer Wicklung des Transformators (4) mit einer Diode (32) parallelgeschaltet ist, wodurch er auf eine Spannung aufgeladen ist, die den Schalttransistor (1) bei gezündetem Thyristor (11) sperrt.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k en n.z e i c h n e t , daß zum-Anlaufen des Sperrwandlers der erste Pol (27) der Gleichspannungsquelle (17) über einen ohmschen Widerstand (34) mit der Basis des Schalttransistors (1) verbunden ist und daß zwischen der Basis und der Rtckkopplungswicklung (6) eine in Richtung der Emitter-Basis-Diode des Schalttransistors (1) gepolte Diode (12) liegt.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, 'd a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Verbessern der Kurzschlußfestigkeit parallel zu der Diode (12) ein Kondensator (16) geschaltet ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach'Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c s n e t , daß die -Vergleichsschaltung einen Vergleichstransistor (35) vom pnp-Typ enthält, dessen Kollektor mit der Zilndelektrode des Thyristors (11) und über einen ohmschen Widerstand (45) mit dem Bezugspotential der Vergleichsspannung verbunden ist, dessen Emitter über eine Z-Diode (44)-an dem Bezugspotential und über einen ohmsch'en Widerstand,(36) an dem Pluspotential der Vergleichsspannung und dessen Basis über den Abgriff eines ohmschen ,pannungateilers (41) an beiden Potentialen der Vergleichsspannung angeschlossen ist.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprilche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß statt des Thyristors (11) ein Transistorpaar verwendet ist.
    L e e r s e i t e
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