DE2910593A1 - Schaltnetzteil, insbesondere fuer einen fernsehempfaenger - Google Patents

Description

• Schaltnet3teils insbesondere für einen Fernsehemptäng-er
• Es ist bekannt, Fernsehempfänger mit einem sogenannten Schaltnetzteil zu versehen (DEOS 26 24 965). Ein solches Schaltnetzteil hat verschledene Vorteile, Es ermögicht zunächst eine galvanische Trennung der Empfängerschaltung vom Netz, wodurch die Probleme bei der Isolierung des Antenneneingangs, bei Kopfhörerbuchsen, bei Videorecordern und bei Tonband-Diodenbuchsen sich wesentlich besser beherschen lassen und die Schutzmaßnahmen gegen Berührung von Chassisteilen weniger aufwendig werden.
• Das Schaltnetzteil ist dabei wesentlich leichter als ein Netzteil mit einem Netz-Transformator, weil es bei einer wesentlich höheren Frequenz von etwa 25-30 KHz arbeitet und daher der Trenntransformator wesentlich kleiner ausgebildet sein kann.
• Ein weiterer Vorteil des Schaltnetzteiles besteht darin, daR es Netzspannungsschwankungen in weiten Grenzen ausregeln kann.
• Bekanntlich wird in der Primärwicklung des Trenntransformators mit einem als Schalter dienenden Transistor priodisch ein jeweils ansteigender Strom erzeugt und wieder abgeschaltet. Dadurch entstehen an den Sekundärwicklungen des Trenntransformators Spannungsimpulse, aus denen mit Gleichrichtsrschal Gl.eichrichterschaItungen die gewünschtnBetriebsspanntrngen erzeugt werden. Mit einer zusätzlichen, von einer Zusatzwicklung des Trenntransfonnators gespeisten Regelschaltung drd dabei durch Anderung der Strom flußdauer die Amplitude der Ausgangs-Gleichspannungen des Schaltnetzteiles bei Änderungen in der Netzspannung oder der Belastung stabilisiert.
• Diese Stabilisierung arbeitet über relativ weite Bereiche der Netzspannung, z.B. bis hinunter zu 150 V. Es kommt nun in der Praxis vor, z.B. in unterentwickelten Ländern oder beim Einsatz von Notstromaggregaten, daß die Netzspannung von 220 V noch weiter absinkt und Werte in der Größenordnung von 70-100 V erreicht. Es hat sich gezeigt, daß bekannte Schaltnetzteile bei einer derart niedrigen Netzspannung nicht mehr einwandfrei arbeiten. Unabhängig von einer nicht mehr ausreichenden Stabilisierung des Gleichspannungen besteht die Gefahr, daß der als Schalter dienende Transistor zerstört wird. Es war daher zum Teil schon notwendig, für die Geräte eine Mindest-Netzspannung vorzuschreiben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil so auszubilden, daß es auch bei besonders niedrigen Netzspannungen einwandfrei arbeitet, ohne daß der als Schalter dienende Transistor gefährdet ist.
• Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis: Bei einem bekannten Schaltnetzteil wird der als Schalter dienende Transistor während der Stromflußdauer in der Primiårwicklung des Trenntransformators mit einem konstanten Basisstrom von einer Zusatzwicklung des Trafos angesteuert. Der als Speisestrom für den Trenntransformator dienende Kollektorstrom des Transistors steigt jedoch während der Stromflußdauer etwa zeitproportional an. Insbesondere am Ende der Stromflußdauer kommt es dann zu einem Mißverhältnis zwischen dem geforderten Kollektorstrom und dem angebotenen Basisstrom. Insbesondere bei niedrigen Netzspannungen wird dann am Ende der Stromflußdauer, also bei hohem Kollektorstrom, der Transistor durch den Basisstrom nicht mehr genügend durchgeschaltet, d.h. nicht genügend niederohmig. Die Verlustleistung, die sich aus dem Kollektorstrom und dem wirksamen Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors ergibt, wird dann zu hoch. Es wird am Transistor zu viel Wärme entwickelt, und der Transistor ist gefährdet. Erschwerend kommt noch folgendes hinzu. Der während der Stromflußdauer von der Zusatzwicklung entnommene und den Basisstrom verursachende Spannungsanteil nimmt mit sinkender Netzspannung ab. Dadurch wird also in nachteiliger Weise bei sinkender Netzspannung der Basisstrom für den Transistor weiterhin verringert.
• Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist nun im Gegensatz zur bekannten Schaltung der Basisstrom nicht konstant. Er wird viel* mehr in vorteilhafter Weise den geschilderten Verhältnissen, insbesondere dem Anstieg des Kollektorstromes des Transistors während der Stromflußdauer angepaßt. Der Transistor wird dann auch bei hohen Werten des Kollektorstromes niederohmig gesteuert. Diese hohen Endwerte des Kollektorstromes am Ende der Stromflußdauer treten insbesondere bei niedrigen Netzspannungen auf, da dann der Strom während der Stromflußdauer langsamer ansteigt und zur Erzielung einer konstanten Ausgangs-Gleichspannung einen höheren Endwert erreichen muß.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin eigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise und Figur 3 eine Weiterbildung der Erfindung.
• In Figur 1 wird mit dem Netzgleichrichter 1 aus der Netzspannung eine Gleichspannung gewonnen, die über den i erstAnd 2 und den als Schalter dienenden Transistor 3 an die Prim.arwicklung 4 des Trenntransformators 5 angelegt ist. Der Transistor 3 wird periodisch leitend gesteuert und gesperrt. Dadurch entstehen in der Sekundärwicklung 6 Spannuigsimpulse, aus denen mit dem Gleichrichter 7 und dem Kondensator 8 eine Betriebsspannung U1 gewonnen wird. In der Praxis sind meistens mehrere Sekundarwicklungen und angeschlossene Gleichrichter zur Erzeugung von Betriebsspannung unterschiedlicher Größe und Polarität vorgesehen. Die Ansteuerung des Transistors 3 mit dem Basisstrom in in dem Sinne, daß die Schaltung selbstschwingend arbeitet, erfolgt von der Zusatzwicklung 9 über die Diode 10 und den Widerstand 11. Die Stabilisierung der Gleichspannung U1 erfolgt von der Zusatzwicklung 12 über die Stabilisierungsschaltung 13. Diese ändert in Abhängigkeit von der Amplitude der Wechselspannung ar, Trafo 5 die Ansprechschwelle des Thyristors 14 uled damit die Einschaltdauer des Transistors 3 im Sinne einer Konstanthaltung der Spannung U. Die Bauteile 15,16§17 dienen als Start-Hilfsschaltung. Die soweit beschriebene Schaltung ist bekannt.
• Zusätzlich ist jetzt parallel zum Widerstand 11 die Kollektor-Eniitter-Streckc des Transistors 18 geschaltet, dessen Basis-Emitter-Strecke über den Widerstand 19 an den Widerstand 2 angeschlossen ist.
• Anhand der Figur 2 wird die Wirkungsweise erläutert. Im Zeitpunkt t1 wird der Transistor 3 von der Zusatzwicklung 9 leitend gesteuert. Es fließt dabei ein Basisstrom iB vom oberen Ende der Wicklung 9 über die l3asis-Emitter-Strecke des Transistors 31 den Widerstand 11 und die Diode 10 zum unteren Ende der Wicklung 9. Bei bekannten Schaltungen hat dieser Basisstrom einen konstanten Wert, wie in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist. Der Widerstand 2 wird von dem Speisestrom il durchflossen, so daß die daran abfallende Spannung U2 diesem Strom proportional ist im Zeitpunkt t2 ist die Spannung U2 am Widerstand 2 so groß geworden, daß der Transistor 18 leitend gesteuert wird.
• Dadurch wird der Widerstand 11 mehr und mehr jiberbrückt, der im Weg des Basisstromes B wirksame Widerstand verringert und dem7,ufolge bei konstanter Spannung an der Wicklung 9 der Basisstrom gemäß Figur 2 proportional zum Speisestrom i erhöht.
• Im Zeitpunkt t3 hat der Speisestrom i1 seinen Maximalwert, der mit sinkender Netzspannung ansteigt. In vorteilhafter Weise ist jetzt der Basisstrom ebenfalls entsprechend erhöht, so daß der Transistor 3 stets ausreichend durchgeschaltet, d.h. niederohmig gesteuert wird.
• Gemäß Figur 3 liegt in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 38 noch der Widerstand 20- und parallel zu dieser Strecke die Diode 21. Die Teile 20,21 haben die Au£gabe, den Transistor 18 gegen Zerstörung durch Störspannungen am Transformator 5 zu schützen.
• Die beschriebene Schaltung hat noch einen weiteren Vorteil. Bei einem Bereitschaftsbetrieb, dem sogenannten stand-by-Betrieb, wird über den Trenntransformator 5 nur eine geringe Leistung von ca. 22 W übertragen, e zbB. nur für einen Fernbedienungsempfän ger. Diese stand-by-Leistung wird bei der erfindungsgemäßen Schattung gegenüber bekannten Schaltungen verringert, z.B. von 22 auf 20 W. Das ist besonders wichtig, weil der Empfänger die stand-by-Leistung immer aufnimmt und es neuerdings Vorschriften gibt oder geben wird, daß diese Leistung aus Energiegründen einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf. Die Verringerung der stand-by-Leistung läßt sich folgendermaßen erklären.
• Bei der beschriebenen Schaltung ist der Widerstand 11 mit etva 27 Ohm beträchtlich größer als der Widerstand bei bekannten Schaltungen, wo er etwa 10 Ohm beträgt. Diese größere Bemessung des Widerstandes 11 ist deshalb möglich, weil der Widerstand 11 während eines beträchtlichen Teiles der Stromflußdauer durch den gesteuerten Transistor 18 überbrückt ist. Durch den erhöhten Widerstand 11 wird der konstante Anteil des Basisstromes, d.h. der Basisstrom iB von t1 bis t2 gegenüber bekannten Schalzungen auf einen Bruchteil verringert. Dadurch wird die verbrauchte Leistung verringert, weil jetzt der Basisstrom dem wesentlich verringerten S.peisest.rom in der Primäricklung 4 im Bereitschaftsbetrieb angepaßt ist. Durch die Schaltung wird also der Basisstrom iB im normalen Betrieb in erwünschter Weise mit Erhohung des Sp?isest:romes il entsprechend erhöht und im Rercitschaftsbetrieb .in ebenfalls erwünschter Weise entsprechend der Verringerung des Speisestromes verringert. Die Verringerung des Basisstromes.hat außerdem den Vorteil, daß die Abschaltung des Transistors 3 am Ende der Stromflußdauer im Zeitpunkt t3 vereinfacht wird. Die schnelle Abschaltung eines Kollektorstromes bereitet bekarnitlich wegen der sogenannten Ausräunsseit e @@@ Umständen hwierigkeiten, wie es bei der Zeilenendstufe in einen Fernsehempfänger bekarnit ist.
• Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung hatten die Bauteile folgende Werte: R 11 : 27 Ohm R2 : 0,8 Ohm R19 : 220 Ohm R20 : 2,2 Ohm

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Schaltnetzteil, insbesondere für einen Fernsehemp£änger, mit einem als Schalter dienenden Transistor, der periodisch von einer Zusatzwicklung des Trenntransformators durch eilen Basisstrom leitend gesteuert wird und in der Trafo-Primärwicklung einen ansteigenden Speisestrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (2,18,19) vorgesehen sind, die bewirken, daß der Basisstrom (iß) jeweils während der Strom flußdauer (t1-t3) zunimmt.
2. 2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (2,18,19) durch eine vom Speisestrom (i1) abhangige Stellgröße (U2) gesteuert sind.
3. 3. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß im Weg des Basisstromes (iB) die Kollektor-Ernitter-Strecke eines zweiten Transistors (18) liegt, an dessen Basis eine Steucrgröße (U2) angelegt ist.
4. 4. Netzteil nach Anspruch 3, dadurch gekenneichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (18) parallel zu einem im Weg des Basisstromes (iB) liegenden Widerstand (11) liegt.
5. 5. Netzteil nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichne,t, daß an die Basis-Emittel-Strecke des zweiten Transistors (18) eine Spannung (U2) von einem im Weg des Speisestromes (i1) liegenden Widerstand (2) angelegt ist.
6. 6. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch ekennzeichnet' daß der Anstieg des Basisstromes (iB) proportional zum Anstieg des Speisestromes ( ) erfolgt.
7. 7. zu Netzteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (18) ein Widerstand (20) und parallel zu dieser Strecke eine zu dieser Strecke entgegengesetzt gepolte Diode (21) liegt (Fig. 3).