DE2200660A1 - Transformatorloses netzteil - Google Patents

Description

• TRANSFORMATORLOSES NETZTEIL Die Erfindung betrifft ein transformatorloses Netzteil zur Umformung einer Netzwechselspannung in eine Versorgungsgleichspannung und ist besonders dann mit Vorteil anwendbar, wenn es sich um den Betrieb von elektrischen Nachrichtengeräten handelt.
• Transformatorlose Netzteile zum Betrieb elektrischer Nachrichtengeräte sind bei den sqgenannten Allstromge räten seit langem bekannt und werden vor allem bei Fernsehgeräten verwendet, einmal um das Gewicht des Netztransformators einzusparen, zum anderen aber um die magnetischen Streufelder zu vermeiden, die vom Netztransformator aus gehen und den Strahlengung-der Bildröhre beeinflussen. Bei derartigen Allstromgeräten liegt der Gleichrichter unmittelbar im Netzstromkreis; das Gerätechassis führt daher Netzspannung gegen Erde und muß durch besondere Konstruktionsmaßnahmen gegen Berührung geschützt werden. Diese Isolationsprobleme werden seit langem beherrscht.
• Dagegen bereit es nach wie vor unverhältnismäßig grosse Schwierigkeiten, Allstromgeräte mit anderen Signalverarbeitungsgeräten zusammenzuschalten, deren Signale auf ein berührungsungefährliches BezugspNential bezogen sein müssen. Dieser Fall ist beispielsweise bei magnetischen Aufzeichnungsgeräten aller Art, aber auch bei nachgeschalteten Misch- oder Leistungsverstärkern gegeben, und die Zusammenschaltung von Allstromgeräten mit Nicht-Allstromgeräten erfolgt dann üblicherweise dadurch, daß die Signalübertragung von einem zum anderen Gerät transformatorisch erfolgt. Dies Verfahren bereitet deswegen Schwierigkeiten, weil einerseits die zur Speisung eines Übertragers zur Verfügung stehenden Signalkreise sehr hochohmig sind und weil die Übertrager andererseits für sehr breite Frequenzbänder ausgelegt sein und trotzdem je nach den gerade vorhandenen Sicherheitsvorschriften für Prüfspannungen von mehreren kV zwischen Eisenkern, Primär- und Sekundärwicklung isoliert sein müssen.
• Bei magnetischen Video-Aufzeichnungsgeräten wird wegen der bestehenden Potentialunterschiede sogar der vollständige Hochfrequenzteil bis zum Videodetektor eines Fernsehempfängers in das Aufzeichnungsgerät eingebaut und außerdem ein Sender, der mit dem vom Band abgetasteten Videosignal moduliert wird und nun drahtlos einen normalen Fernsehempfänger speist.
• Um diese kostspieligen Aufwendungen zu vermeiden, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Versorgungsgleichspannung aus einem Netzteil zu erzeugen, das ohne Transformator arbeitet und bei dem trotzdem die Versorungsgleichspannung auf ein beliebiges , vom Netz völlig unabhängiges Potential gelegt werden kann. Hierzu wird ein Zwischenspeicher über ein erstes Paar gleichrichten der elektronischer Schalter innerhalb definierter erster Zeitabschnitte jeder Halbperiode gleicher Polarität der Netzwechselspannung aufgeluden und über ein zweites Paar elektronischer Schalter innerhalb definierter zweiter Zeitabschnitte jeder Netzwechselspannungsperiode auf den Lastwiderstand und einen gegebenenfalls parallel geschalteten Pufferkondensaor entladen, wobei die ersten und die zweiten Zeitabschnitte sich nicht überlappen.
• Damit ergibt sich im Prinzip eine Anordnung nach Fig. 1, in der die Leiter 1 und 2 das Wechselspannungsnetz darstellen. Wenn nun immer zu Beginn jeder Halbwelle, in der der Leiter 1 gegenüber dem Leiter 2 positiv wird, der Zwischenspeicher 3 über die Schalter 4 an das Netz gelegt und irgendwann nach Erreichen des positiven Spannungsmaximums durch Umlegen von 4 auf die Last 5 und den Pufferkondensator 6 geschaltet wird, besteht zwischen dem Lastkreis 5 und 6 und dem Netz 1 und 2 ersichtlich keine galvanische Verbindung, und der Lastkreis kann auf ein beliebiges Potential gelegt werden, ohne daß irgendwelche Ausgleichsströme über das Netz fliessen können.
• Zur technischen Verwirklichung dieses Prinzips werden nach einem weiteren Erfindungsvorschlag Thyristoren verwendet, die in sich die Eigen schafen der Schalter 4 und des Gleichrichters 7 kombinieren und die außerdem den Vorteil aufweisen, daß mit Hilfe der an sich bekannten Phasenanschnittsteuerung die Versorgungsgleichspannung auf den jeweils erforderlichen, im allgemeinen wesentlich unter der Netzwechselspannung liegenden Wert gebracht werden kann.
• Fig. 2 zeigt das zugehörige Schaltbild und Fig. 3 die zugehörigen Spannungsverläufe: Ein Steuergerät 12 zUndet die Thyristoren 8 und 9 beispielsweise im Augenblick t1 entsprechend Fig. 3; die Spannung 14 am Zwischenspeicher 3 springt auf den durch den Augenblickswert der Netzspannung 13 vorgegebenen Wert, und nach Beendigung des Ladestroms gehen die Thyristoren 8 und 9 wieder in den sperrenden Zustand Uber. Im Augenblick t2, beispielsweise eine Viertelperiode spdter, werden vom Steuergerät 12 aus die Thyristoren 10 und 11 gezündet, der Zwischenspeicher 3 gibt unter Absenkung seiner Spannung 14 Ladung an d Lastkreis ab, dessen Spannung 15 ansteigt. Bei nicht zu großen Lastströmen gehen auch die Thyristoren 10 und 11 wieder in den sperrenden Zustand Uber. Dies Spiel wiederholt sich in jeder Periode. Besteht bei größeren Lastströmen die Gefahr, daß die Thyristoren 10 und 11 nicht von selbst in den sperrenden Zustand Ubergehen, so muß mit den an sich aus der Gleichrichtertechnik bekannten Mitteln, beispielsweise mit den in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Saugdrosseln 16 für hinreichende Löschsicherheit gesorgt werden. Die Zündphase t1 wird der erforderlichen Versorgungsgleichspannung entsprechend im Steuergerät 12 fest eingestellt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   $ Transformatorloses Netzteil zur Umformung einer Netzwechselspannung in eine Versorgungsgleichspannung, insbesondere zum Betrieb elektrischer Nachrichtengeräte, gekennzeichnet durch ein erstes Paar gleichrichtender elektronischer Schalter (8, 9), über die ein Zwischenspeicher (3) innerhalb definierter erster Zeitabschnitte jeder Halbperiode gleicher Polarität der Netzwechselspannung aufgeladen wird, und durch ein zweites Paar elektronischer Schalter (10,11), die den Zwischenspeicher (3) innerhalb definierter zweiter Zeitabschnitte jeder Netzwechselspannungsperiode auf den Lastwiderstand (5) und einen gegebenenfalls parallel geschalteten Pufferkondensator (6) entladen, wobei die ersten und die zweiten Zeitabschnitte sich nicht überlappen.

   2- Transformatorloses Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektronischen Schalter (8, 9, 10, 11) Thyristoren sind.

   3- Transformatorloses Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar Thyristoren (8,9) mit Phasenanschnitt gesteuert wird.

   4- Transformatorloses Netzteil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch an sich bekannte 5aug drosseln (16) im Entladekreis des Zwischenspeichers (3).