DE2549864C2

DE2549864C2 -

Info

Publication number: DE2549864C2
Application number: DE2549864A
Authority: DE
Inventors: Masao Tokio/Tokyo Jp Suzuki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1987-10-15
Also published as: ATA866875A; US4024437A; NL7513319A; JPS5512261Y2; FR2291647B1; JPS5163141U; DE2549864A1; CA1046139A; AT354547B; GB1521328A; FR2291647A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzgerät entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Netzgerät mit den Merkmalen gemäß dem Oberbe griff des Anspruches 1 ist durch die US-PS 37 33 540 bekannt.

Dieses bekannte Netzgerät enthält eine Schutzschal tung, die bei einem bestimmten Überstrom den Oszil lator abschaltet. Weiterhin enthält dieses bekannte Netzgerät eine Schaltung, die dazu dient, die Aus gangs-Gleichspannung zu stabilisieren. Wird dieser Ausgangsanschluß momentan kurzgeschlossen, was eine kurzzeitige Spannungsabsenkung hervorruft, so ver größert diese Schaltung die Einschaltdauer eines Transistors, d. h. die Impulsbreite, um auf diese Weise die Ausgangsgleichspannung wieder auf den ur sprünglichen Wert zu bringen. Diese Funktion der genannten Schaltung bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß der hierbei durch den Transistor kurzzeitig fließende hohe Strom den Transistor beschädigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Netzgerät der im Oberbegriff des Anspruches 1 voraus gesetzten Art so auszubilden, daß beim Auftreten eines momentanen Überstromes einerseits keine voll ständige Abschaltung erfolgt, andererseits die Ge fahr einer Beschädigung von Bauteilen durch den mo mentanen Überstrom vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kenn zeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip-Schaltbild des erfindungsgemäßen Netzgerätes;

Fig. 2 Einzelheiten des Gerätes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion der Schaltung gemäß Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild enthält einen astabilen Multivibrator AM, der Impulssignale einem Schalt transistor T 1 und der Primärwicklung 8 a eines Transformators T _R zuführt. Die Sekundärwicklung 8 c des Transformators T _R ist über einen Gleichrichter 9 b mit einer Last L verbunden.

Der Emitter des Transistors T 1 ist mit einer Schaltung ME zur Feststellung momentaner Überströme sowie mit einer Schaltung AE zur Feststellung durchschnittlicher Überströme verbunden. Die Schaltung ME ist zum astabilen Multi vibrator AM rückgekoppelt; die Schaltung AE ist an eine Vergleichsschaltung 12 angeschlossen, die ihrerseits den Multivibrator AM bzw. den Oszillator abschaltet, wenn eine länger dauernde Überlast besteht.

Weiterhin ist zum Schutz des Multivibrators AM eine Überlast-Schutzschaltung vorgesehen; sie enthält zwei Widerstände 34, 35 mit einer Zener-Diode 36, die an den Verbindungspunkt der beiden genannten Widerstände sowie an die Vergleichsschaltung 12 angeschlossen ist. Tritt eine Überlast bestimmter Größe auf, so schaltet diese Schutzschaltung den Multivibrator AM unverzüglich ab. Ein Abgriff 11 a eines Potentiometers 11 ist direkt mit der Vergleichsschaltung 12 verbunden. Wird der Last L ein übermäßig großer Strom zugeführt, so tritt am Abgriff 11 a des Potentiometers 11 eine entsprechend große Spannung auf, die der Vergleichsschaltung 12 zugeführt wird und die eine Abschaltung des Multivibrators AM bewirkt.

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1. Eine in dieser Schaltung vorgesehene Gleich spannungsquelle 1 kann durch eine Wechselspannungsquelle mit Gleichrichterschaltung ersetzt werden. Ein Oszillator 2 besteht im wesentlichen aus einem astabilen Multivibrator mit den Transistoren 3 a, 3 b. Das am Kollek tor des Transistors 3 a auftretende Ausgangssignal dieses astabilen Multivibrators wird der Basis eines Steuer transistors 4 (Treiberstufe) zugeführt. Das Ausgangssignal des Transistors 4 gelangt über einen Transformator 5 an die Basis eines Transistors 6, der als Ausgangs- Schalteinrichtung arbeitet.

Während der Einschaltdauer des Transistors 6 bewirkt ein von der Gleichstromquelle 1 der Primärwicklung 8 a des Transformators 7 zugeführter Strom die Erzeugung eines bestimmten Spannungspegels in den Sekundärwick lungen 8 b und 8 c. Gleichrichter 9 a, 9 b, die mit den Sekundärwicklungen 8 b, 8 c verbunden sind, bewirken eine Gleichrichtung der Spannung, so daß der Last 10 a und 10 b ein Gleichstrom zugeführt wird.

Parallel zur Last 10 b liegt das Potentiometer 11, dessen Abgriff 11 a einen Spannungspegel E von der Last 10 a bzw. 10 b der Basis eines Transistors 12 zuführt, der den wesentlichen Bestandteil der in Fig. 1 veran schaulichten Vergleichsschaltung 12 bildet. Der Emitter dieses Transistors 12 ist mit dem einen Pol einer Zener- Diode 13 verbunden, deren anderer Pol an ein gemeinsames Potential (Massepotential) angeschlossen ist. Das am Kollektor des Transistors 12 abgegriffene Ausgangssignal wird der Basis eines Transistors 3 a zugeführt, der den Oszillator 2 steuert und auf diese Weise seine Impulsbreite moduliert.

Steigt die am Abgriff 11 a abgenommene Lastspannung E an, so verringert sich die Leitfähigkeit des Transistors 12 und damit die Spannung am Kollektor des Transistors 12; dies hat zur Folge, daß der Transistor 3 a eine längere Zeit nicht-leitend bleibt. Die Einschaltzeit des Tran sistors 4 wird infolgedessen länger, was wiederum die Aus schaltzeit des Transistors 6 vergrößert und damit die der Last 10 a und 10 b zugeführte Spannung verkleinert.

Fällt umgekehrt die Lastspannung E, so arbeitet die Schaltung im entgegengesetzten Sinne, was zur Folge hat, daß die Spannung an der Last wieder ansteigt und somit letztlich auf demselben Wert gehalten wird.

Im Oszillator 2 ist ein Anschluß eines Kondensators 14 mit der Basis C des Transistors 3 b ver bunden; der andere Anschluß dieses Kondensators 14 ist mit der Anode einer Diode 15 verbunden, deren Kathode an den Kollektor A des Transistors 3 a angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 3 a ist über einen Kondensator 16 mit dem Kollektor B des Transistors 3 b verbunden. Der Kollektor des Transistors 12 ist über einen Widerstand 17 mit der Basis des Transistors 3 a über einen Wider tand 18 mit der Anode der Diode 15 verbunden. Diese Schaltung steuert in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Transistors 12 lediglich das Tastverhältnis des Oszillators 2, nicht jedoch seine Frequenz.

Der Kollektor A des Transistors 3 a ist über einen Wider stand 19 mit der Gleichspannungsquelle 1 verbunden; der Kollektor B des Transistors 3 b ist über einen Widerstand 20 und die Basis C des Transistors 3 b über einen Wider stand 21 mit dieser Gleichspannungsquelle 1 verbunden.

Die Spannung am Kollektor des Transistors 12 sei mit E _o bezeichnet. Befindet sich der Transistor 3 a im leitenden Zustand, so liegt der Kollektor A an Masse; der Transistor 3 b ist durch die im Kondensator 14 ge speicherte Ladung in Sperr-Richtung vorgespannt und be findet sich demgemäß im nicht-leitenden Zustand.

Zu dieser Zeit wird der Kondensator 16 von der Gleich spannungsquelle 1 über den Widerstand 20 und die Basis- Emitter-Strecke des Transistors 3 a mit der in Fig. 2 ver anschaulichten Polarität aufgeladen. Der Kondensator 14 wird durch die Gleichspannungsquelle 1 über den Wider stand 21, die Diode 15 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 3 a entladen, so daß die Basis-Emitter- Strecke des Transistors 3 b eine Vorspannung in Durchlaß richtung erhält, was den Transistor 3 b leitend macht.

Wird der Transistor 3 b leitend, so nimmt sein Kollektor B Massepotential an. Der Transistor 3 a wird dann durch die im Kondensator 16 gespeicherte Ladung in Sperr-Richtung vorgespannt, und zwar über eine Stromschleife, die den Kondensator 16, die Kollektor-Emitter-Strecke des Tran sistors 3 b und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 3 a umfaßt; dies hat zur Folge, daß der Transistor 3 a nicht-leitend wird.

Im nicht-leitenden Zustand des Transistors 3 a wird der Kondensator 16 durch die Spannung E _o über den Wider stand 17 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 3 b entladen; der Kondensator 14 wird dagegen durch die Spannung E _o über den Widerstand 18 und die Basis-Emitter- Strecke des Transistors 3 b geladen. Ist daher der Tran sistor 3 b im leitenden Zustand, so lädt die Spannung E _o den Kondensator 14 auf und entlädt den Kondensator 16.

Mit der Entladung des Kondensators 16 steigt die Spannung an der Basis des Transistors 3 a allmählich an, was dann den Transistor 3 a bei einem bestimmten Spannungspegel leitend werden läßt, während der Transistor 3 b nicht-leitend wird. In diesem Sinne wiederholt sich die Funktion zyklisch.

Die Entladezeit des Kondensators 16, die der Zeit der Leitfähigkeit des Transistors 3 b entspricht, wird durch den Wert von E _o gesteuert; gleichzeitig wird durch den Wert von E _o auch die Ladespannung am Kondensator 14 ge steuert. Wegen dieser Steuerung der Ladespannung am Kondensator durch die Spannung E _o wird auch die Entlade zeit des Kondensators 14, die der Zeitdauer der Leitfähig keit des Transistors 3 a entspricht, durch die Spannung E _o gesteuert.

Vergrößert sich die Spannung E _o, so wird die Leitfähig keitsdauer des Transistors 3 b verkürzt und die Ladespannung des Kondensators 14 vergrößert. Bei einer solchen Ver größerung der Ladespannung des Kondensators 14 wird die Entladedauer bzw. die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 3 a vergrößert.

Wird daher die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 3 b im gleichen Maße verkürzt wie die Leitfähigkeitsdauer des Transistors 3 a verlängert wird, so wird das Ausgangssignal bei B nur in der Zeitdauer, nicht jedoch in der Frequenz, geändert.

Gemäß Fig. 2 sind eine Schutzschaltung 22 zur Feststellung momentaner Überströme sowie eine Schutzschaltung 23 zur Fest stellung durchschnittlicher Überströme in Reihe mit dem Ausgangsschalttransistor 6 angeordnet. Die Schutzschaltung 22 unterdrückt bzw. begrenzt die Einschaltzeitdauer des Ausgangsschalttransistors 6 beim Auftreten einer zu großen Überlast. Wenn der übermäßig große Strom durch den Tran sistor 6 anhält, schaltet die Schutzschaltung 23 den Oszillator 2 ab.

Die Schutzschaltung 22 zur Feststellung momentaner Überströme enthält bei diesem Ausführungsbeispiel einen in Reihe mit dem Transistor 6 geschalteten Widerstand 24, eine parallel zum Widerstand 24 liegende Reihenschaltung von Widerständen 25, 25 sowie einen Transistor 27, dessen Basis an den Ver bindungspunkt der Widerstände 25, 26 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 27 liegt an Masse; sein Kollektor ist mit dem Kollektor des Transistors 3 b des Oszillators 2 verbunden.

Die Schutzschaltung 23 zur Feststellung durchschnittlicher Überströme enthält einen zur Gleichrichtung und Filterung dienenden Schaltungsteil mit einem Widerstand 29, einem Widerstand 30, einem hierzu parallelgeschalteten Konden sator 31 sowie mit einer in Reihe zum Transistor 6 ange ordneten Diode 28. Der Kondensator 32 liegt zwischen dem Verbindungspunkt von Diode 28 und Widerstand 29 einer seits und Masse andererseits.

In der Schutzschaltung 23 ist die Ladezeit-Konstante für den Kondensator 31 hinreichend groß bemessen, so daß nur ein durchschnittliches Überstromsignal eine Ladungsmenge ergibt, die den gesteuerten Gleichrichter SCR 33 auslöst.

Das Ausgangssignal der Schutzschaltung 23 zur Feststellung des durchschnittlichen Überstromes, das den gesteuerten Gleichrichter SCR 33 leitend macht, verbindet den Kollektor des Transistors 12 mit Masse.

Normalerweise hält der Transistor 6 den Schaltvorgang in einem gesteuerten Takt aufrecht, wie in Fig. 3 das Zeitintervall t ₀-t ₆ veranschaulicht.

Tritt jedoch eine Überlast auf, so wird die Einschalt zeit des Transistors 6 vergrößert (vgl. das Zeitintervall t ₆-t ₁₁). Dies bedeutet, daß sich der Stromleitwinkel vergrößert und die Spannung Eb an der Basis des Tran sistors 27 ansteigt. Ist die vergrößerte Spannung Eb größer als die Schwellenspannung der Basis-Emitter-Grenzschicht des Transistors 27, so wird dieser Transistor leitend. Der Stromwert, der den Tran sistor 27 leitend macht, wird durch das Verhältnis der Widerstände 25 und 26 gewählt. Wird der Transistor 27 leitend, so schaltet der astabile Multivibrator um, so daß der Transistor 6 nicht-leitend wird. Der astabile Multivibrator bleibt jedoch in Funktion, so daß nach einem gewissen Intervall der Transistor 6 wieder leitend wird. Auf diese Weise hält der Ausgangsschalttransistor 6 seine Schaltfunktion aufrecht, sofern die Überlast nicht längere Zeit anhält. Ist dies der Fall, so ergibt sich ein unerwünschtes Umschalten des Schalttransistors 6. Die Schutzschaltung 23 zur Feststellung der durchschnittlichen Überströme dient dem Schutz gegen diese unerwünschte Umschaltfunktion.

Wenn der beschriebene Schaltvorgang länger als einige Sekunden anhält, steigt die Spannung am Kondensator 31 über den normalen Wert. Durch diesen Spannungsanstieg wird die Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 33 getriggert, so daß der Kollektor des Transistors 12 annähernd Massepotential annimmt, was ein im wesentlichen augenblickliches Abschalten des Oszillators 2 bewirkt und eine Beschädigung des Ausgangs-Schalttransistors 6 verhindert.

Außer den Schutzschaltungen 22 und 23 ist noch eine weitere Schutzschaltung, enthaltend einen Widerstand 34 und einen hiermit in Reihe liegenden Widerstand 35 parallel zur Last 10 b angeordnet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 34, 35 ist über eine Zener-Diode 36 a an den Verbindungs punkt der Widerstände 29, 30 angeschlossen. Ein über mäßiger Spannungsanstieg an der Last macht daher den gesteuerten Silizium-Gleichrichter 33 sofort leitend und bewirkt damit ein unverzügliches Abschalten des Oszillators 2 und auf diese Weise einen Schutz des Ausgangs-Schalttransistors 6.

In dem erfindungsgemäßen Netzgerät sind daher drei Schutzschaltungen vor gesehen:

- die Schutzschaltung 22, die einen Schutz gegen momentane Überströme bewirkt, ohne jedoch den Oszillator 2 abzuschalten,
- die Schutzschaltung 23, die bei einem länger anhaltenden Überstrom eine Abschaltung des Oszillators 2 bewirkt, und
- die Schaltung 34, 35, 36, die bei einer bestimmten großen Überlast eine unverzügliche Abschaltung bewirkt.

Claims

1. Netzgerät, enthaltend

a) eine Gleichstromquelle (1),
b) einen Oszillator (2) zur Erzeugung eines Im pulssignales, dessen Impulsbreite in Abhängig keit von einem Eingangssignal veränderbar ist,
c) eine vom Oszillator (2) gesteuerte Schaltein richtung (6) zur Leistungszuführung von der Gleichstromquelle ( 1) zu einer Last (10 a, 10 b),
d) Schaltungselemente (11, 12) zur Gewinnung eines Steuersignales in Abhängigkeit von der Spannung an der Last (10 a, 10 b) sowie zur Zu führung dieses Steuersignales als Eingangssi gnal zum Oszillator (2) zwecks Steuerung der Impulsbreite des vom Oszillator (2) erzeugten Impulssignales,
e) eine auf Überströme in der Last ansprechen de Schutzschaltung (23), die beim längeren Anhalten eines Überstromes ein den Oszilla tor (2) abschaltendes Steuersignal erzeugt,

dadurch gekennzeichnet, daß

f) eine weitere Schutzschaltung (22) vorgesehen ist, die beim Auftreten eines momentanen Über stromes in der Last ein Steuersignal erzeugt, das die Impulsbreite des vom Oszillator (2) erzeugten Impulssignales verringert, den Os zillator (2) jedoch in Funktion hält.

2. Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die weitere Schutzschaltung (22) fol gende Bauelemente enthält:

a) einen Widerstand (24), der in Reihe mit der vom Oszillator (2) gesteuerten Schalteinrich tung (6) angeordnet ist,
b) eine parallel zu diesem Widerstand (24) lie gende Reihenschaltung zweier Widerstände (25, 26),
c) einen Transistor (27), dessen Basis an den Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschal teten Widerstände (25, 26) angeschlossen ist, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kol lektor mit dem Kollektor des Ausgangstransi stors (3 b) des Oszillators (2) verbunden ist.