DE2831406C2

DE2831406C2 - Schaltungsanordnung für Schaltnetzteile mit einem Pulsdauermodulator und mit einem Gleichrichter gekoppelten Übertrager

Info

Publication number: DE2831406C2
Application number: DE2831406A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Panse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1980-09-18
Also published as: IT1122129B; BE877740A; IT7924268A0; FR2431793A1; NL7905521A; DE2831406B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Schaltnetzteile mit einem, eine gleichgerichtete Netzwechselspannung zerhackenden, geregelten Pulsdauermodulator mit nachgeschaltetem, sekundärseitig mit einem Gleichrichter gekoppelten Übertrager.

In Schaltnetzteilen wird eine anliegende Netzspaniung zunächst gleichgerichtet und gesiebt. Diese Gleichspannung dient dabei zum Betrieb eines deich-Spannungswandlers. Ein elektronischer Schalter ermöglicht in Verbindung mit einem magnetischen Speicher und einem Ladekondensator eine geregelte Leistungsübertragung -mit geringen Verlusten. Mit dieser Anordnung kann zugleich Oie Spannungsstabilisierung. Spannungsanpassung und Nelztrc· lung vorgenommen werden.

Die in den Schaltnetzteilen angeordneten Schalttransistoren sind im allgemeinen Stellglieder einer gesteuerten oder geregelten Strecke und werden mil einer veränderlichen Einschaltdaucr betrieben. So verändert sich z. B. bei Schaltnetzteilen im Gegentaktbetrieb die Einschaltdauer von 0,1 bis 0,4 bei einer Periodendauer von 1.

Angesteuert werden die Schalttransistoren im allgerr.cinen über einen Pulsdauermodulator, der eine Impulsfolge mit variablem Taktverhältnis abgibt.

Infolge der im Schaltregler mit angekoppeltem Übertrager ablaufenden Einschwingvorgänge und der Schaltverluste ist die Schaltfrequenz begrenzt und zwar im allgemeinen in einer Größenordnung von 20 kHz bzw. 40 kHz. Da die Ausgangswerte des Schaltreglers, wie Ausgangsstrom oder Ausgangsspannung, konstant sein sollen und sich deshalb während einer Schaltpcriode nur gering ändern dürfen, liegt damit die Eigenfrequenz des geschlossenen Regelkreises bei ca. V₂₀ bis 1/4 der Schaltfrequenz. Die Verstärkung der Strom- und Spannungsregelung bei 100 Hz ist deshalb begrenzt, womit dieser 100 Hz-Wechselanteil der gleichgerichteten Netzwechselspannung ungenügend ausgeregelt wird. Der Ausgangsspannung des Reglers ist ein unzulässig großer Wechselspannungsanteil überlagert.

Aufgabe der Erfindung ist es, in Weiterentwicklung des allgemein bekannten Standes der Technik eine Schaltungsanordnung für Schaltnetzteile bereitzustel- h5 len, die evtl. am Ausgang anliegende Restwcchselspannungsanteile unterdrückt bzw. das Entstehen derartiger Restwechselspannungsanteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine mit dem Ausgang des Gleichrichters verbundene, den Wechselspannungsanteil der gleichgerichteten Wechselspannung erfassende und diese Störgröße dem Pulsdauermodulator negativ aufschaltende Schaltungsanordnung aus einem Spitzenwertgleichrichter mit nachgeschalteter Filtereinrichtung vorgesehen ist.

In vorteilhafter Weise besteht die Filtereinrichtung aus einem Tiefpaßfilter mit nachgeschaltetem Trenn-Kondensator.

Im Leistungsübertrager des Schaltreglers wird die mit der Taktfrequenz modulierte gleichgericntete Netzwechselspannung auf die Sekundärseite induziert. Durch die Spitzenwerterfassung der Sekundärspannung des Leitungsübertragers mit Hilfe des Spitzenwertgleichrichters, steht am Ausgang des Spitzenwertgleichrichters die gleichgerichtete Netzwechselspannung dividiert durch das Übersetzungsverhältnis nls vom Tastverhältnis unabhängige Größe zur Verfügung. Die überlagerte Restwelligkeit wird durch ein geeignetes Tiefpaßfilter gedämpft, der Gleichanteil mit einem Kondensator abgetrennt. Damit kann der Wechselanteil der gleichgerichteten Netzwechselspannung als Störgrößensignal zur Störgrößenaufschaltung im Regelkreis verwendet und damit eliminiert werden.

Durch die bereits im Leistungsübertrager erfolgte Trennung ist die Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise gegen unzulässig hohe Berührungsspannungen geschützt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Schaltnetztciles mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Das in der Figur dargestellte Schaltnetzteil erzeugt aus einer, über einen Gleichrichter 1 gleichgerichteten und einen Kondensator 2 geglätteten Netzwechselspannung der Wechselspannungsquelle 3 eine zum Betrieb eines elektrischen Gerätes geeignete stabilisierte Gleichspannung, die am Ausgang 4 abgenommen werden kann. Das Schaltnctzteil besteht dabei im einzelner, aus einer als Sollwertgeber dienenden Konstantspannungsquelle 5, die mit einem Summationsglied 6. das z. B. ein Verstärker sein kann, in Verbindung steht. Dieses Summationsglied 6 ist mit einem Pulsdaucrmodulutor 7 verbunden, der in Abhängigkeit von der von dem Summationsglied ausgehenden Regelabweichung die Dauer von Rechteckimpulsen und damit in der Folge der Rcchteckimpulsc das Tastverhältnis ändert. Der Pulsdauermodulalor 7 erzeugt dabei Impulsfolgen, die einem elektronischen Schalter 8. der z. B. aus in Gegentakt arbeitenden Leistungstransistoren bestehen kann, zugeführt werden. Dieser elektrische Schalter 8 zerhackt die am Kondensator 2 anliegende Gleichspannung und führt sie auf die Primärwicklung eines Übertragers 9. Der Übertrager 9 ist sekundärseitig mit einem weiteren Gleichrichter 10 gekoppelt, der ausgangsseitig mit einem zur Glättung dienenden Glättungsfilter 11 in Verbindung steht.

Ein an den Gleichrichter 10 angeschalteter Spitzenwerlgleichrichter 12 erfaßt die Große der durch das Übersetzungsverhältnis des Übertragers 9 dividierten, gleichgerichteten Netzwechselspunnung und /war unabhängig vom Tastverhältnis. Die überlagerte Restwelligkeit wird durch ein geeignetes Tiefpaßfilier Π gedämpft, der Gleichspannungsantcil mit einem Kondensator 14 abgetrennt. Damit kann der Wcchsclanteil

der gleichgerichteten aus der Wechselspannungsquelle 3 als Störgrößensignal negativ dem Summationsglied 6 abgeschaltet werden, wodurch es im Rahmen des Regelkreises eliminiert wird.

Die bei derartigen Schaltungen erforderliche VDE-Trennung gegen unzulässig hohe Berührungsspannungen erfolgt in vorteilhafter Weise bereits im Leistungs-Übertrager 9.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

I, Schaltungsanordnung für Schalinetzieile mit einem, eine gleichgerichtete Netzwechselspannung zerhackenden, geregelten Pulsdauermodulator mit nachgeschaltetem, sekundärseWg vTiit einem Gleichrichter gekoppelten Übertrager, gekennzeichnet durch eine mit dem Ausgang des Gleichrichters (10) verbundene, den Wechselspannungsanteil der gleichgerichteten Wechselspannung erfassende _to und diese Störgröße dem Pulsdauermodulator (7) invertiert aufschaltende Schaltungsanordnung aus einem Spitzenwertgleichrichter (12) mit nachgeschalteter Filtereinrichtung.

Z Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung aus einem Tiefpaßfilter (13) mit nachgeschaltetem Trenn-Kondensator (14) besteht.