DE2620191C2

DE2620191C2 - Schaltnetzteil für die Versorgung eines Fernsehgerätes

Info

Publication number: DE2620191C2
Application number: DE19762620191
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich 7532 Niefern-Öschelbronn Rosenthal
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1976-05-07
Publication date: 1982-05-06
Also published as: ATA264377A; BE854246A; AT352803B; AU509472B2; AU2490477A; NL7704767A; DE2620191A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

is Schaltnetzteile in dieser Art werden bereits seit einigen Jahren in Fernsehgeräten eingesetzt (siehe

Funkschau 1972, Heft 10, Seite 339 bis 341). Diese Schaltnetzteile zeichnen sich durch einen hohen

. Wirkungsgrad und eine gute Stabilisierung dei; Aus-

gangsspannungen gegenüber Netzspannungsänderun-

gen und Lastschwankungen aus. Außerdem hat die

Überlastschutzschaltung die Entzündung von Bauteilen

durch Defekte in der Schaltung beträchtlich gesenkt

Ein immer größerer Anteil der Fernsehgeräte wird

mit Fernbedienungseinheiten ausgerüstet Von diesen fernbedienbaren Geräten ist ein nicht geringer Prozentsatz alien mit der «Bin- und Ausschaltmöglichkeit des Fernsehteiles ausgestattet Die hierzu im Fernsehempfänger vorgesehene Fernbedienungsschaltung wird in den bekannten Schaltungen aus einem eigenen Netzteil versorgt

Die Ein- und Ausschaltung des Fernsehteiles erfolgt bei bekannten Fernsehgeräten mit einem zweipoligen Relais, welches für den hohen, insbesondere vom Stromstoß in den Ladekondensatoren verursachten Einschaltstrom (größer als 50 A) ausgelegt sein muß. Um dieses teure und letztlich in seiner Lebensdauer störanfällige Bauteil zu umgehen, ist es auch bekannt, den Schalttransistor während des Bereitschaftzustandes im Netzteil dauernd gesperrt zu lassen, so daß keine Ausgangsspannungen vom Schaltnetzteil abgegeben werden. Hierzu ist nur ein geringer Strom aus der Fernbedienungsschaltung in die Steuer- und Regelschaltung erforderlich.

Ein aus dehi Prospekt der Firma Siemens AG »Spannungsversorgung eines Fernsteuerempfängers und Analogspeichers während des Stand-by(SB)-Betriebes mit dem Sperrwandlernetzteil AZB 5000« vom 29. Januar 1975 bekannter Vorschlag nutzt die stabili sierte Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles auch für die Versorgung der Fernbedienungsschaltung aus. Zur Abschaltung des Fernsehgerätes wird hierin die Betriebsspannungszuführung vom Schaltnetzteil zum größten Verbraucher des Fernsehteiles durch eine Transistorschaltung unterbrochen. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Ausgangsspannungen mit Lastwiderständen beschaltet werden müssen, da andernfalls die Ausgangsspannungen auf die Spitzenspannungen der Abschaltflanke hochlaufen.

eo Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung ist in den ununterbrochen über Wochen und Monate anliegenden vollen Betriebsspannungen an Schaltungsteilen des Fernsehgerätes, wie Videoendstufen, Vertikalverstärker, Tonverstärker und Stabilisierungsschal- tung für Tunerabstimmung begründet. Auch am Schalttransistor im Schaltnetzteil liegt die volle Sperrspannung wie im Normalbetrieb. Wenn, wie in bekannten Fällen, die Zeilenendstufe

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nicht durch eine besondere Treiberstufe, sondern vom Wandlertransformator angesteuert wird, muß dann aber ein hoher Strom unterbrochen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Schaltungen zu umgehen und den Netztransformator für die Fernbedienungsschaltung einsparen zu können. Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Mit der Erfindung besteht nun die Möglichkeit, durch Impulsbreitenregelung stabilisierte Ausgangsspannungen des Schaltnetzteiles durch das Abschaltkommando vom Fernbedienungsteil so für die Zeit des Bereitschaftszustandes herabzuregeln, daß alle Funktionen des Fernsehgerätes abgeschaltet werden. Die Ausgangsspannung in der Flußphase des Schaltnetzteiles wird hiervon nicht berührt, weil das Tastverhältnis darauf keinen Einfluß hat Die Fernbedienungsschaltung selbst wird somit vom Schaltnetzteil weiterhin versorgt und bleibt betriebsbereit . .·■.·.'. ·, ■ ■-··"■"':

Wesentliche Vorteile dieser Schaltungsauslegung bestehen darin, daß in Bereitscnaftsstellung des Fernsehgerätes der Schalttransistor im Netzteil mit etwa der halben Spitzenspannung betrieben wird wie im Normalbetrieb des Gerätes und außerdem die Versorgungsspannung des Fernsehteiles auf einen Bruchteil ihres Normalwertes absinkt. ' ' '

Auch eine Ansteuerung der Zeilenendstufe aus dem Schaltnetzteil ist weiterhin möglich. Nach dem Vorschlag des Siemens-Prospektes muß ein Treiberwechselstrom von etwa 2 A unterbrochen werden, wenn die Zeilenendstufe als größter Verbraucher abgeschaltet werden soll.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im praktischen Betrieb ergeben sich bei einem Farbfernsehgerät bei abgeschaltetem Fernseh teil Verluste von etwa 10 W. Eine weitere Reduzierung der Verluste ist durch den sogenannten gepulsten Betrieb des Schaltnetzteiles zu erreichen. Hierzu wird nach einer Ausbildung der Erfindung zur Um'schaltung'des Fernsehgerätes vom Normaibetriebszustand in den Bereitschaftszustand die Betriebsspannung zur Versorgung des Fernsehgerätes durch Umschaltung der Überlastschutzschaltung vom Normalbetrieb .in einen periodischen Dauerauslösebetrieb wesentlich herabgesetzt Eine andere Ausbildung sieht einen gesonderten Steuergenerator für den Schalttransistor im Wandlerteil in der Weise vor, daß zur Umschaltung des Fernsehgerätes vom Normaibetriebszustand in den Bereitschaftszustand die Betriebsspannung zur Versorgung des Fernsehgerätes durch eine elektronische Abschaltung der Steuer· und Regelschaltung für den Normalbetrieb des Fernsehgerätes und einer gleichzeitig damit aktivierten Impulsgeneratorschaltung, weiche gegenüber der ersten Steuerschaltung durch die Schaltung fest vorgegebene schmale Steuerimpulse für den Schalttransistor erzeugt und die weiterhin periodisch diese Steuerimpulse abschaltet, wesentlich herabgesetzt wird.

Die Umschaltung von Normalbetrieb in Bereitschaftsbetrieb wird in einer weiteren Vorteilhaften Ausbildung der Erfindung durch Änderung der Empfindlichkeit einer Überlastschutzschaltung in der Steuer- und Regelschaltung erreicht Das rhythmische Ab- und Einschalten durch die Überlastschulzschaltung läßt nur eine begrenzte Anzahl von AnsteuerimpuUen zum Schalttransistor gelanger; darauf folgt eine Pause, die durch die Wiedereinschaltzeitkonstante der Überlastschutzschaltung bestimmt wird. Bei einem Impuls-Pausenverhältnis von z, B 1 ; 5 bei einem Farbfernsehgerät haben sich bei einer praktisch ausgeführten Schaltung Verluste im Schaltnetzteil von weniger als zwei Watt ergeben. Damit ist die Verlustleistung eines konventionellen Netzteiles mit 50 Hz-Netztransformator noch unterschritten. Bei einem ununterbrochenen Betrieb in Bereitschaftsstellung ist dies von großem Vorteil. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

ίο Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine bekannte Stromversorgungsschaltung im Vergleich zu in Fig.2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen

Stromversorgungsschaltungen.

In der Fig. 1 ist die Stromversorgung eines bekannten Fernsehgerätes mit einem Schaltnetzteil und die Stromversorgung einer Fernbedienungsschaltung

; dargestellt Mh einem Schalter. 1-wird die Bereitschafts einstellung· des Fernsehgerätes eingeschaltet Die Betriebsspannungserzeugung für cüc Fernbedienungsschaltung erfolgt mit einem NetztransfG.mator 2, einem Gleichrichter 3. einem Ladekondensator 4 und einer Stabilisierungsschaltung 5. Ein von einem Ferobedie mingssender abgegebenes Einschaltkommando wird in einer I'ernbedienungsempfärtgerschaltung 6 aufbereitet und einem Relais 7 zugeleitet Die Arbeitskontakte dieses Relais schließen bei Empfang des Einschaltkommandos und die Primärbetriebsspannung für das Schaltnetzteil wird in einer Gleichrichterschaltung mit dem Widerstand 8, einem Gleichrichter 9 und einem Ladekondensator 10 in üblicher Weise erzeugt. Eine Steuer- und Regelschaltung 13 beginnt den Schalttransistor 16 vorerst mit kurzen Impulsen anzusteuern. Die Gleichspannung liegt während der Impulse an der Wicklung 17 einer Scha'itnetzteilinduktivität 24 an. Die Ansteuerung muß mit kurzen Impulsen beginnen, um einen zu größen Speicherstrom in der Wicklung 17 zu verhindern, der durch den Ladestrom in die Kapazitäten 21, 23 hervorgerufen' wird. 25 ist ein Speichersensor oder Stromfühler für den Speichervorgang. In der Sperrphase des Schalttransistors fließt die in die Induktivität eingespeicherte Energie über die Wicklungen 18 und 19, die Dioden 20 und 22 in die

Ladekondensatoren 21 und 23. Die nunmehr steigende

■ Betriebsspannung Ve 2 bewirkt in der Steuer- und ' Regelschaltung 13 über den Eingang 15 mittels in der

Steuerschaltung 13 vorgesehener Zeitkonstantenglieder

eine Verbreiterung der Einschaltimpulse für den Schalttransistor, was eine höhere Energiespeicherung in der Schaltnetzteilinduktivität 24 hervorruft. Die in der Sperrphase erzeugten Betriebsspannungen Ub 1 und Ub 2 für den Fernsehempfänger steigen weiter, bis die Istwjrtspannung am Eingang 15 einer Soll/Istwert-Ver gleichsschaltung der Schaltung 13 die Sollwertspannung am Eingang 14 erreicht hat. Die Sollwertspa/inung wird mit der Zenerdiode 11 erzeugt und dem Eingang 14 der Steuer- und Regelschaltung 13 zugeleitet.

Eine weitere Verbreiterung der Ansteuerimpulse

wird somit durch die Impulsbreitenmodulationsstufe in 13 unterbunden. Sinkt die Primär-Betriebsspannung, so werden von der Impulsbreitenmodulationsstufe breitere Ansteuerimpulse abgegeben, steigt die Primär-Betriebsspannung, dagegen schmalere Ansteuerimpulse. Die Steuer- und Regehchaltung sorgt also dafür, daß die über die Sekundärwicklungen 18,19 aus der Induktivität abfließende Energie über die Primärwicklung 17 in gleicher Höhe — einschließlich der Verluste —

eingespeichert wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung nach F i g. 2 gleicht der Schaltung nach Pig. I, bis auf die Betriebsspannungserzeugung für die Fernbedienungsschaltung und die Relaisschaltung 7. Während die Betriebsspannungen ■> Ub \ und Ubi ebenfalls aus der Sperrphase des Schalternetzteiles gewonnen werden, gilt dies für die Betriebsspannungserzeugung Uf_{1 s} für die Fernbedienungsschaltung 6 nicht. Wie in F i g. 2 dargestellt, ist der Wickelsinn der Wicklung 26 gegenüber den Wicklungen 17, 18, 19 um 180° gedreht. Das bedeutet, daß die Spannung an der Anode der Diode 27 positiv wird, wenn der Schalttransistor 16 leitet. Unabhängig von der Einschaltdauer des Schalttransistors 16 und der Last an der Wicklung 26 ist die Spannungsübersetzung von der i-> Pirmärseite-Wicklung 17 zur Sekundärseite-Wicklung 26 in der Flußphase des Schalttransistors ausschließlich den Transformationsgesetzen unterworfen. Im Gegensatz hierzu wird über die Dioden 20, 22 nur in der Sperrzeit des Schaiiiransisiurs iö der Scnaiineizieiiin- /< > duktivität 24 Energie entnommen (Prinzip des Sperrwandlers), wobei die unterschiedliche Speicherzeit die Energieaufnahme und -abgabe regelt. Damit ist es nun möglich, die stabilisierte Ausgangsspannung Ur ι und Ub 2 durch die Regelschaltung 13 für die Zeit des 2Ί Bereitschaftszustandes herabzusetzen, ohne die Spannung Ub 3 am Ladekondensator 28 zu beeinflussen. Die Ub 3 ist nicht stabilisiert und ändert sich proportional zur Primärspannung am Kondensator 10. Falls die Fernbedienungsschaltung 6 jedoch zusätzlich eine stabilisierte )o Spannung benötigt, kann hierfür eine Längs- oder Parallelregelung für eine Stabilisierungsschaltung 5 in üblicher Weise eingesetzt werden.

Die Umschaltung zwischen der Gerätefunktion »Ein« und »Bereitschaft« wird z. B. durch einen positiven oder negativen Steuerstrom aus der Fernbedienungsschaltung 6 zur Steuer- und Regelschaltung 13 erreicht. Eine Alternative besteht darin, daß zur Abschaltung bzw. Umschaltung des Gerätes aus dem Betriebszustand in den Bereitschaftszustand, durch die Fernbedienung verursacht, ein negativer Steuerstrom über eine Leitung 30 die Sollwertspannung in der Regelschaltung herabsetzt, was zur Folge hat. daß die Impulsbreitenregelschaltung die durch den Schalttransistor 16 vorgegebene Speicherzeit verkürzt, bis die Ausg&ngsspannung Ub 2 der verkleinerten Sollwertspannung entspricht und damit unter die normale Betriebsspannung fällt.

Eine gleiche Wirkung hat ein positiver Steuerstrom aus der Fernbedienungsschaltung, wenn dieser Strom in einem Widerstandsnetzwerk dem Istwertstrom von der Betriebsspannung Ub 2 zum Anschluß 15 hinzuaddiert wird. Eine weitere Möglichkeit, die Ausgangsspannung Up 1 und Ub \ herabzusetzen besteht darin, die Überlastschutzschaltung in 13 so zu sensibilisieren, bis ein periodischer Dauerauslösezustand erreicht wird.

Wie bereits oben beschrieben, gibt die Steuerschaltung 13 im Anlaufmoment schmale Steuerimpulse für den Leitendbetrieb des Schalttransistors 16 ab. die Ub \ und Ue 1 niedrig halten. Durch entsprechende Bemessung der Zeitkonstanten der /?C-Glieder in der

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abgeschaltet bzw. gegen Masse geschaltet, bevor eine Verbreiterung erfolgen kann.

Als Impulsabgabezeiten können z. B. ein bis zwei ms bei Pausenzeiten von fünf bis zwanzig ms verwendet werden. Die Abgabe der Steuerimpulse erfolgt also in Impulsgruppen, wobei gleichzeitig die Steuerimpulse schmal gemacht sind.

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispit'-es, bei dem statt einer Veränderung der Überlastschutzschaltung vorzunehmen, mit zwei Steuerschaltungen gearbeitet wird. Durch das Fernbedienungskommanrio »Bereitschaft« wird die erste Steuer- und Regelschaltung 13 über die von der Fernbedienungsempfängerschaltung 6 kommende Leitung 30 vollständig abgeschaltet und eine zweite Steuerschaltung 29 eingeschaltet. Diese zweite Steuerschaltung liefert feste, unveränderbare, vorgegebene schmale Impulse mit anderer Frequenz. Die Betriebsspannungsversorgung dieser zweiten Steuerschaltung kann aus der Ub 3 erfolgen, die unabhängig von Ub ι und U₈ 2 ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltnetzteil mit einer Schaltnetzteilinduktivität und einem Schalttransistor, ferner mit einer Steuer- und Regelschaltung, die eine von einem Soll/Istwertvergleich einer Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles gesteuerte Impulsbreitenmodulationsstufe enthält und die den Schalttransistor steuert, für die Versorgung eines Fernsehgerätes mit einer oder mehreren stabilisierten Betriebsspannungen, die durch jeweils während der Sperrphase des Schalttransistors leitenden Dioden von der Schaltnetzteilinduktivität entnommenen Strömen an Ladekondensatoren erzeugt werden, und außerdem mit einer Fernbedienungsschaltung, die das Fernsehgerät vom Normalbetrieb in einen Bereitschaftsbetrieb umschaltet und aus einer an die Schaltnetzteilinduktivität angeschlossenen Gleichrichterschaltung mit Betriebsspannung versorgt wirdj dadurch ge-, kennzeichnet, daß der Gleichrichter (27) der Gleichrichxcischaltung (27, 28),zur Stromversorgung für die Fernbedienungsschaltung (6) in einer Polung an eine Wicklung (26) der Schaltnetzteilinduktivität (24) angeschlossen ist, in der er während der Rußphase des Schalttransistors (16) stromleitend ist, daß der Steuerausgang der Fernbedienungsschaltung (6) an einen Steuereirigang der Steuer- und Regelschaltung (13) angeschlossen ist und daß die Steuer- und Regelschaltung so ausgebildet ist, daß ein Ausschaltsignal der .Fernbedienungsschaltung am Steuereingang der Steuer- und Regelschaltung die mittlere Rußzeit des Schalttransistors (16) gegenüber der im Non/ialbemib wesentlich herabsetzt.

2. Schaltnetzteil nach Ans ruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Widerstandsmatrix in der Soll/Istwert-Impulsbreitenmodulationsstufe vorgesehen ist und daß im Bereitschaftszustand des Fernsehgerätes die Sollwertspannung für den Soll/Istwertvergleich in der Impulsbreitenmodulationsstufe mittels eines negativen Stromes von der Widerstandsmatrix (über Leitung 30) zur Fernbedienungsschaltung (6) wesentlich herabgesetzt ist.

3. Schaltneuteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Widerstandsmatrix in der Soll/lslweft-lmpulsbreitenmodulationsstufe vorgesehen ist und daß im Bereitschaftszustand des Fernsehgerätes die Istwertspannung für den Soll/lstwertvergleich in der Impulsbreitenmodulationsstufe mittels eines positiven Stromes von der Fernbedienungsschaltung (6) zur Widerstandsmatrix heraufgesetzt ist.

4. Schaltnelzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regelschaltung (13) eine die Ansteuerung des Schalttransistors (16) herabsetzende Überlastschutzschaltung enthält und daß im Bereitschaftszustand des Fernsehgerätes die Überlastschutzschaltung vom Normalbetrieb in einen periodischen Dauerauslösebetrieb umgeschaltet ist.

5. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Steuerschaltung (29) vorgesehen ist, welche durch die Schaltung fest vorgegebene, gegenüber der ersten Steuer- und Regelschaltung (13) schmale Steuerimpulse für den Schalttransistor (16) erzeugt und die weiterhin periodisch diese Steuerimpulse abschaltet, daß im Normalbetrieb des Fernsehgerätes nur die Steuer- und Regelschaltung (13) eingeschaltet ist und daß im Bereitschaftszustand des Fernsehgerätes nur die weitere Steuerschaltung (29) eingeschaltet ist,

6, Schaltnetzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe der Steuerimpulse mit einer niedrigeren als der normalen Arbeitsfrequenz erfolgt und gleichzeitig die Steuerimpulse schma! gemacht sind.