DE2228542A1 - Schaltungsanordnung fuer ein thyristorschaltnetzteil - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer ein thyristorschaltnetzteil

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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 1 2.JUN. 1972
Berlin und München Wittelsbacherülatz 2
VPA 72/1086
- Schaltungsanordnung für ein Thyristor-Schaltnetgteil ·'
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Thyristor-Schaltnetateil.
Pur die Stromversorgung elektrischer Geräte, insbesondere Fernsehgeräte, sind Schaltnetzteile bekannt, die nach dem Wandler-Prinzip arbeiten und mit. Transistoren als elektronische Schalter ausgerüstet sind. Ein solches Schaltnetzteil ist beispielsweise in "Punksohau", 1971, Heft 8, Seite 235 bis 238 beschrieben. Ein großer Nachteil entsteht bei einem solchen Schaltnetzteil, wenn es,kurzschlußfest und geregelt sein soll, dadurch, daß dies nur * mit verhältnismäßig großem Schaltungsaufwand bewerkstelligt werden kann.
Des weiteren sind Horizontalablenkschaltungen bekannt, die mit Thyristoren arbeiten und zusätzlich zur Stromversorgung herangezogen v/erden. Eine solche Schaltung mit zwei Thyristoren ist beispielsweise in "radio mentor", 1971, Heft 11, Seite 653 bis 659, Heft 12, Seite 71o bis 713 und 1972, Heft 1, Seite 2o bis 21 beschrieben. Hier ist der schaltungstechnische Aufwand geringer: zusätzliche Maßnahmen für den Überlast- und Kurzschlußfall sind nicht erforderlich. Jedoch bedeutet die Verknüpfung von Horizontalablenkung und Versorgung nicht nur für den Service, sondern auch bei der Fertigung eine Erschwernis.
Der vorliegenden Erfindung liegt die. Aufgabe zugrunde,eine Schaltungsanordnung für ein Schaltnetzteil anzugeben, das die hohe Betriebssicherheit von Thyristorschaltungen mit den Vorteilen eines von weiteren Funktionen, wie beisüielsweise
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Horizontalablenkung, getrennten Schaltnetzteiles verbindet. Kurzschlußfestigkeit und Sicherung gegen Überlast sollen gewährleistet sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung für ein Thyristor-Schaltnetzteil erfinduhgsgemäß vorgeschlagen, daß an einen Eingang mit zwei Eingangskieramen, die eine Netzwechselspannung führen, eine Gleichrichterstufe geschaltet ist, die an zwei Klemmen eine Gleichspannung liefert, wobei eine der beiden Klemmen mit einer der' beiden Eingangsklemmen auf Bezugspotential liegt, daß zwischen der anderen der beiden Klemmen und einem Punkt eine erste Spule liegt, daß zwischen dem Punkt und dem Bezugspotential vier'parallele Verbindungen liegen, wobei die erste aus der Reihenschaltung eines ersten ohmschen V/iderstandes mit einem ersten Kondensator besteht, die zweite durch einen Thyristor und die dritte durch eine in antiparallelcr_ Leitungsrichtung zum Thyristor liegende erste Diode gebildet isb und die vierte aus der Reihenschaltung eines zweiten Kondensaters mit einer zweiten Spule besteht, daß weiterhin zwischen dem genannten Punkt und dem Verbindungspunkt des ersten 'ohinsohen Widerstandes mit d?m ersten Kondensator die Reihenschaltung eines zweiten chmschen Widerstandes mit einer zweiten Diode liegt und außerdem dieser Verbindungspunkt über einen Diac zur Zündelektrode des Thyristors führt, daß weiterhin die erste Spule die Primärwicklung eines Transformators mit einer Sekundärwicklung ist, wobei diese zu einem Ausgang mit zwei Ausgangsklemmen führt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem ersten ohmschen V/iderstand und dem ersten Kondensator eine dritte Diode in antiparalleler Leitungsrichtung zur zweiten Diode liegt. Eine v/eitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem zweiten Kondensator und der zv.eiten Spule eine Abgleichspule liegt.
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Zu Regelswecken ist eine weitere Ausgestaltung dadurch gegeben, daß parallel zu einer Sekundärwicklung des Transformators die Reihenschaltung einer Diode mit einem Kondensator und parallel · zu diesem Kondensator die Reihenschaltung einer Z-Diode mit einem ohmschen Widerstand liegt, daß dieser ohmsche Widerstand zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors gelegen ist, dessen Kollektor über den D'iac zur Zündelektrode des Thyristors führt und dessen Emitter auf Bezugspotential liegt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und Möglichkeiten für vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus zwei Ausführungsbeispielen, die anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert v/erden sollen. Dabei zeigt Figur 1 ein mehr prinzipielles, einfaches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung: die Figur 2 stellt ein ausführlicheres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dar, die insbesondere durch eine Regelschaltung vorteilhaft erweitert ist.
In der Figur 1 besitzt ein Eingang 1 zwei Klemmen 2 und 3-An diese Klemmen 2 und 3 wird eine Netzwechselspannung gegeben. Zwischen die Klemme 2 und die Klemme 3 ist die Reihenschaltung einer Diode 4 mit einem Kondensator 5 geschaltet. An dem Kondensator 5 liegen dann zwei Klemmen 6 und 7, wobei die Klemme 7 mit der Eingangsklemme 3 auf Bezugspotential liegt. An den Klemmen 6 und 7 steht eine gleichgerichtete Netzwechselspannung. Zwischen der Klemme 6 und einem Punkt 8 liegt eine Spule 9. Zwischen dem Punkt 8 und dem Bezugspotential bestehen vier Verbindungen, die zueinander parallel liegen. Die erste Verbindung wird gebildet aus der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes "Io mit einer Diode 24 und mit einem Kondensator Dje zweite Verbindung ist durch einen Thyristor 12, die dritte durch eine Diode 13 bewerkstelligt, wobei die Diode 13 hinsichtlich ihrer Durchlaßrichtung der des Thyristors 12 antiparallel
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geschaltet ist. Die vierte Verbindung besteht aus der Reihenschaltungeines Kondensators 14 mit einer Drosselspule 25 und mit einer Spule 15. Zwischen dem Punkt 8 und dem Verbindungspunkt der Diode 24 mit dem Kondensator 11 liegt die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 16 mit einer Diode 17, wobei diese Diode 17 der Diode 24 hinsichtlich ihrer Durchlaßrichtung antiparallel geschaltet ist. Des weiteren führt der Verbindungspunkt der Diode 24 mit dem Kondensator 11 über einen Diac 18 zur Zündelektrode des Thyristors 12. Die Spule bildet die Primärwicklung eines Transformator s 19, dessen Sekundärwicklung 2o zu einem Ausgang 21 mit den Klemmen 22 und 23 führt. An diesen Klemmen 22 und 23 wird eine Ausgangswechselspannung abgenommen.
Mit Hilfe der Diode 4 wird die an die Eingangsklemmen 2 und gelegte Netzwechselspannung gleichgerichtet. Damit steht an den Klemmen 6 und 7 eine Gleichspannung zur Verfügung. Geht man davon aus, daß der Thyristor 12 und die Diode 13 gesperrt sind, so wird über die Spule 9, die Abgleichspule 25 und die Spule 15 der Kondensator 14 auf die an dem Kondensator 5 stehende Gleichspannung aufgeladen. Gleichzeitig wird der Kondensator 11 über den Widerstand 1o und über die Diode 24 ebenfalls von Null beginnend aufgeladen. Sobald die Zündspannung des Diac 18 am Kondensator 11 erreicht wird, fließt die Ladung dieses Kondensators 11 an die Zündelektrode des Thyristors 12 und zündet diesen. Durch die gespeicherte Energie entsteht eine Schwingung, die zunächst eine positive Stromhalbwelle durch den Thyristor 12 erzeugt. Beim Null-Durchgang dieser Schwingung, d.h. beim Ende der positiven Halbwelle wird der Thyristor 12 gelöscht, und die Diode 12 übernimmt die negative Halbwelle der Schwingung. Beim nächsten Null-Durchgang nach der negativen Halbwelle ist der Thyristor 12 bereits gesperrt, so daß die Schwingung keine weitere positive Halbwelle mehr ausführen kann, sondern abreißt. Die Spannung·, am Thyristor springt dann wieder auf einen positiven Wert.
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_ 5 —
Durch das L^itendwerden des Thyristors 12 wird gleichzeitig der Kondensator 11 über den ohmschen Widerstand 9 und über die Diode 17 entladen und "bleibt während der Dauer der Schwingung auf etwa Null Volt geklemmt. Sobald jedoch die Spannung am Thyristor 12 wieder positiv wird, sperrt die Diode 17, und der Kondensator 11 kann sich erneut über den ohmschen Widerstand ·1ο und über die Diode 24 aufladen. Die Diode 17 ist erforderlich, da der- ohmsche Widerstand 16 gegenüber dem ohmschen Widerstand 1o verhältnismäßig klein gewählt werden muß, damit man eine rasche Entladung des Kondensators 11 erreicht. j Die vorteilhaft eingefügte Diode 24 ermöglicht eine saubere Dimensionierung der Lade- und Entladezeiten, ist aber für die Punktion nicht unbedingt erforderlich und kann in einer vereinfachten Ausführung auch entfallen.
Mit Hilfe der Abgleichspule 25 kann die Durchschaltdauer des Thyristors 12 und der Diode 13 fein eingestellt werden. Über die Sekundärwicklung 2o des mit der Primärwicklung 9 gebildeten Transformators 19 ist am Ausgang 21 eine transformierte Ausgangsspannung abzunehmen. Es ist auch denkbar, über eine zur Spule 15 induktiv gekoppelte Sekundärwicklung weitere Ausgangsspannungen abzunehmen. Die Sekundärwicklungen können jeweils mehrere Wicklungen oder Wicklungen mit Anzapfungen enthalten, an die beliebige Verbraucher angeschlossen werden. Im Regelfall werden an die Wicklungen Gleichrichter angeschlossen werden.
Ein derartiges Schaltnetzteil wird üblicherweise mit höheren Frequenzen betrieben, so daß als Kerne für die Übertrager und Spulen Ferrite in Frage kommen, die einen kleinen und leichten Aufbau ermöglichen. Eine solche Schaltung kann nicht nur in Fernsehgeräten eingesetzt werden, sondern überall dort, wo ein schwerer und großer Netztransformator durch eine raumsparende und gewichtssparende Anordnung großer Sicherheit ersetzt werden soll. Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet gegenüber · bekannten Schaltnetzteilen den großen Vorteil, daß infolge der
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wenigen Bauelemente und der großen Sicherheit von Thyristoren auch bei Überlastung und Kurzschluß keine Zerstörung erfolgt und daß im Vergleich zu bekannten Thyristor-Horizontalablenk-■ schaltungen nur ein Thyristor erforderlich ist und eine saubere Entflechtung zwischen Stromversorgung und Horizontalablenkung möglich ist.
Das in der Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung schließt die Erzeugung der Hochspannung für die Bildröhre eines Fernsehempfängers im ITetzteil mit ein. Ebenso ist eine Regelschaltung vorgesehen. In einem solchen Falle kann auf'die übliche Erzeugung der Hochspannung aus der Horizontalendstufe verzichtet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, in Horizcntalenastufen vollständig auf einen Transformator zu verzichten und gleichzeitig einen Hauptgefahrenpunkt für Horizontalendsxufen, nämlich Hochspannungsüberschläge, zu vermeiden. Solche Hochspannungsüberschläge können dann nur mehr das Netzteil betreffen, das aber aufgrund seiner Thyristor-Bestückung außerordentlich sicher gegen Belastung dieser Art ist.
Die Grundschaltung des Ausführungsbeispiels nach der Figur 2 entspricht der des Ausführungsbeispiels nach der Figur 1. Das betrifft den Eingang 1, die Diode 4, den Kondensator 5» die Spule 9» den ohmschen Widerstand 1o, die Diode 24, den Kondensator 11, den ohmschen Widerstand 16, die Diode 17, den Diac 18, den Thyristor 12, die Diode 13» den Kondensator 14, die Spule 15 und den Diac 18. Durch das Hinzufügen einer Regelschaltung kann in diesem Falle auf die Abgleichspule 25 verzichtet werden, da etwaige Toleranzen durch die Regelung ausgeglichen werden können. Die Sekundärseite des Transformators 19 mit der Spule 9 als Primärwicklung trägt drei Wicklungen, wobei eine erste Sekundärwicklung 32 mehrere Anzapfungen hat. Eine zweite Sekundärwicklung 33 führt zu einem Ausgang 34, an dem eine Wechselspannung beispielsweise für die Heizung einer Bildröhre, abgenommen wird. Eine dritte Sekundärwicklung 26 speist die Regelschaltung.
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Die eine Seite der Sekundärwicklung 26 ist mit dem Bezugspotential verbunden. Die andere Seite führt über die Reihenschaltung einer Diode 27 mit einem Kondensator 28 zum Bezugspotential. ' Parallel zum Kondensator 28 liegt die Reihenschaltung einer Z-Diode 29 mit einem ohmschen Widerstand 3o. Der ohmsche Widerstand 3o liegt zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 31. Der Emitter dieses 'Transistors 31 liegt auf Bezugspotential, der Kollektor führt über den Diac 18 zur Zündelektrode des Thyristors 12. ·
Zwei der Anzapfungen der ersten Sekundärspule 32 führen über Gleichrichter 35 bzw. 36, über ohmsche Widerstände 37. bzw. 38 zu Ausgängen 39 bzw. 4o, wobei am Ausgang 39 ein Kondensator Ή, am Ausgang 4o ein Kondensator 42 und zwischen der Diode 36 und dem ohmschen Widerstand 38 ein Kondensator43 zur Masse führt. Die Ausgänge 39 und 4o führen ,jeweils eine Gleichspannung, deren Höhe von den Anzapfungsstellen der Sekundärspule 32 abhängt. Weitere entsprechende Anzapfungen mit Gleichrichter und Ausgang sind je nach Erfordernis möglich. Eine Seite der Sekundärwicklung 32 ist auf Masse gelegt, die andere Seite führt über eine Vervielfacher-Kaskade 44 zu einem Ausgang 45· An diesem Ausgang 45 wir.d eine Hochspannung abgenommen, die beispielsweise für die Bildröhre eines Fernsehgerätes benötigt wird.
An der Sekundärwicklung 26 wird eine Spannung abgegriffen, über die Diode 27 gleichgerichtet und am Kondensator 28 entnommen. Über die Z-Diode 29 wird der Transistor 31 angesteuert. Steigt die Ausgangsspannung des Transformators 19 aus irgendeinem Grunde, so wird die Z-Diode 29 leitend und es fließt ein entsprechender Basisstrom zum Transistor 31, der dadurch mehr Strom zieht. Damit wird ein Teil des Ladestroms, der über den ohmschen Widerstand 1o und über die Diode 24 fließt, nicht zum Kondensator 11, sondern über den Transistor 31 fließen. Dadurch wird die Aufladung des Kondensators 11 verlängert. Die Schwingfrequenz des Schaltnetzteiles verringert sind dadurch, und es wird in
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längerem Zeitabstand Energie nachgeliefert. Die Ausgangsspannungen \verden kleiner, bis ein Gleichgewichtszustand eintritt. Auf diese ">Veise ist ein äußerst stabiler Betrieb der Schaltung möglich.
Eine erfindungsgepiäSe Schaltungsanordnung, insbesondere in ?or:r! des zweiten Ausführungsbeispjeis nach Figur 2 ermöglicht die Versorgung eines Fernsehempfängers mit all seinen Betriebsspannungen .
6 Patentansprüche
2 Figuren
v ozn /ο λ 30988 1/06 2 7
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Claims (6)

  1. Pate η tans ρ r ü -c h e
    Schaltungsanordnung für ein Thyristor-Schaltnetzteil, ".dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingang (1) mit zwei Eingangskieminen (2, 3), die eine Hetzwechselspannung führen, eine Gleichrichterstufe (4,5) geschaltet ist, die an zwei Klemmen (6, 7) eine Gleichspannung liefert, wobei· eine der "beiden Klemmen (7) mit einer der beiden Eingansjsklemmen (3) auf Bezugspotential liegt, daß zv/i sehen der anderen der beiden Klemmen (6) und einem Punkt (8) eine erste Spule (9) liegt, daß zwischen dem Punkt. (8) und dem Bezugspotential Vier parallele Verbindungen liegen, wobei 'die erste aus der Reihenschaltung eines ersten ohraschen Widerstandes (io) mit einem ersten Kondensator (11) besteht, die zweite durch einen Thyristor (12) und die dritte durch eine 'in antiparalleler Leitungsrichtung zum Thyristor (12) liegende * erste Diode (13) gebildet ist und die vierte aus der Reihenschaltung eines zweiten Kondensators (H) mit einer zweiten Spule (15) besteht, daß weiterhin zwischen dem genannten Punkt(S) und dem Verbindungspunkt des ersten ohmschen Widerstandes (io) mit dem ersten Kondensator (11) die Reihenschaltung eines zweiten ohmschen Yfiderstandes (16) mit einer zweiten Diode (17) liegt und außerdem dieser Verbindungspunkt über einen Diac (18)" zur Zündelektrode des Thyristors (12) führt, daß weiterhin die erste Spule (9) die Primärwicklung eines Transformators (19) mit einer Sekundärwicklung (2o) ist, wobei diese zu einem Ausgang (21) mit zwei Ausgangsklemmen (23, 22) führt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch £ e kennzei chnet , daß zwischen dem ersten ohmschen Widerstand (io) und dem ersten Kondensator (11) eine dritte Diode (24) in antiparalleler Leitungsrichtung zur zweiten Diode (17) liegt.
    VPA 9/11o/2o4o · - Io -
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  3. 3. Schaltungsanordnung nach Ansr-ruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Kondensator (14) und der zweiten Spule (15) eine Abgleichspule (25) liegt.
  4. 4. Schaltungeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu einer Sekundärwicklung· (26) des Tranfornators (19) die Reihenschaltung oir.er Diode (27) mit einem Kondensator (28) und parallel zu diesem Kondensator (28) die Reihenschaltung einer Z-Oi ode (29) rcit einem ohmschen V/id er stand (3o) liegt, daß dieser ohms ehe ".Vid erstand (3o) zwischen der Basis und dem Emitter eines Transirt,^ ^s (J ■ gelegen ist, dessen Kollektor über den "Diac (IB) zur.Zündelektrode des Thyristors (12) führt und dessen l:-mi tter auf Sezugspotential liegt.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch c ο kennzei chnet , daß der Transformator (19) eine Sekundärwicklung (32) trägt, die einerseits auf Besugspotential liegt, andererseits über eine Vervielfacher-Kaskade_ (&4) zu einem Ausgang (45) für eine Hochspannung führt und Anzapfungen aufweist, von denen eine über eine Diode (35)» über einen ohmschen Widerstand (37) zu einen ersten Ausgang (39) für eine Ausgangsgleichspannung und eine andere Anzapfung über eine Mode (36)» über einen zur Kasse ableitenden Ladekondensator (ί'5) über einen ohmschen Widerstand (38) zu einem zweiten Ausgang (in) für eine weitere Ausgangsgleichspannung führt, wobei der erste Ausgang (39) über einen Kondensator (41) und der zweite Ausgang (4o) über einen Kondensator (42) mit dem Bezugspotential verbunden sind.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (19) eine
    ' Ausgangswicklung (33) trägt, die direkt zu einem Ausgang (34) für eine Ausgangswechselspannung führt.
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