DE3040491C2 - Switching power supply with galvanic isolation between input and output - Google Patents
Switching power supply with galvanic isolation between input and outputInfo
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Description
Die Erfindung beäeht sich auf ein Schaltnetzteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen ArL Ein solches Schaltnetzteil ist -aus dem zugehörigen Hauptpatent 29 19 905 bekanntThe invention relates to a switched-mode power supply ArL specified in the preamble of claim 1 Such a switched-mode power supply is -from the associated Main patent 29 19 905 known
Schaltnetzteile nach dem Sperrwandler- oder Durchflußwandlerprinzip werden insbesondere dazu eingesetzt, eine nicht stabilisierte Eingangsspannung, die beispielsweise direkt aus der Wechselspannung des öffentlichen Licht- oder Kraftstromnetzes gewonnen wird und unmittelbar mit diesem Netz verbunden ist, in eine stabilisierte Ausgangsgleichspannung, gegebenenfalls mit einem anderen Spannungswert umzuformen und — falls erforderlich — diese Jitisgangsgleichspannung gleichzeitig von der netzgebundenen Eingangsgleichspannung galvanisch zu trennen. Die Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung wird durch eine Regelschaltung erreicht, die aus der Ausgangsgleichspannung eine diese abbildende Istwertspannung erzeugt und aus der Abweichung der Istwertspannung von einer vorgegebenen Sollwertspannung ein Regelsignal ableitet, das die Einschaltzeiten der Schaltstufe des Schaltnetzteiles in Richtung des Sollwertes der Ausgangsgleichspannung steuert.Switching power supplies based on the flyback converter or forward converter principle are used in particular to generate a non-stabilized input voltage that for example, obtained directly from the alternating voltage of the public lighting or power grid and is directly connected to this network, to be converted into a stabilized DC output voltage, possibly with a different voltage value and - if necessary - to galvanically separate this DC output voltage from the mains-connected DC input voltage at the same time. The output DC voltage is stabilized by a Reached a control circuit that turns the output DC voltage into an actual value voltage that maps this and derives a control signal from the deviation of the actual value voltage from a specified setpoint voltage, which determines the switch-on times of the switching stage of the switched-mode power supply controls in the direction of the setpoint of the DC output voltage.
Bei dem zugehörigen Hauptpatent 29 19 905 wird von einem Schaltnetzteil ausgegangen, dessen prinzipieller Aufbau beispielsweise aus der Zeitschrift »elektronik praxis«, Nr. 3, 1973, Seiten 22 bis 27, bekannt ist. Die Istwertschaltung des bekannten Schaltnetzteiles enthält zur Bildung einer von der Sekundärseite des Netzteiles durch einen Übertrager galvanisch getrennten Istwertspannung einen selbstschwingenden Durchflußwandler, dessen Schwingtransistor einem Zerhackerschalter zum Zerhacken der zu regelnden Ausgangsgleichspannung entspricht. Die Arbeitsweise eines Durchflußwandlers ist jedoch sehr stark von der Temperatur abhängig, so daß die am Ausgang der sekundärseitigen Gleichrichterschaltung gebildete Istwertspannung in großem Umfang mit der Temperatur schwankt.The associated main patent 29 19 905 is from a switched-mode power supply, the basic structure of which is taken from the magazine »elektronik praxis ", No. 3, 1973, pages 22 to 27, is known. Contains the actual value circuit of the known switched-mode power supply a self-oscillating forward converter to form an actual value voltage that is galvanically separated from the secondary side of the power supply unit by a transformer, whose oscillating transistor has a chopper switch for chopping the output DC voltage to be regulated is equivalent to. The way a flow converter works, however, is very dependent on the temperature, see above that the actual value voltage formed at the output of the secondary rectifier circuit is large Extent varies with temperature.
Dem zugehörigen Hauptpatent 29 19 905 hegt die Aufgabe zugrunde, für ein derartiges Schaltnetzteil (etwa nach »elektronik praxis«) eine Schaltung für dieThe associated main patent 29 19 905 is based on the task of such a switched-mode power supply (for example according to "electronics praxis") a circuit for the
Röckführung der Ausgangsspannung von der Sekundärseite zur PrimSrseite des Schaltnetzteiles anzugeben, die einfach aufgebaut ist und eine möglichst geringe Temperaturabhängigkeit aufweistReturn of the output voltage from the secondary side on the primary side of the switched-mode power supply, specify the is simple and has the lowest possible temperature dependence
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zur Rückführung der Ausgangsspannung oder Bruchteilen davon zur auf der Prim&rseite des Netzteiles angeordneten Regelschaltung eine Mäanderspannung mit einer Spannung Uss= UA+2Ur an die Primäranschlüsse des Übertragers anlegt, die durch die periodische Begrenzung einer dem Wandlertransformator über einen Widerstand entnommenen Mäanderspannung mittels einer Begrenzerschaltung mit den Spannungswerten UA (oder Bruchteilen davon) plus Lfcund i/o minus ty^erzeugt wird, daß ferner an die Sekundäranschlüsse des Übertragers eine nach dem Spannungsverdopplerprinzip arbeitende Gleichrichterschaltung angeschlossen ist, die der Regelschaltung eine der Ausgangsspannung oder einem Bruchteil davon proportionale Gleichspannung U'A=Uss-2L/f zuführt, und daß hierbei bedeuten:This object is achieved in that the circuit arrangement for returning the output voltage or fractions thereof to the control circuit arranged on the primary side of the power supply unit applies a meander voltage with a voltage Uss = U A + 2Ur to the primary connections of the transformer, which is caused by the periodic limitation of the converter transformer Meander voltage extracted via a resistor is generated by means of a limiter circuit with the voltage values U A (or fractions thereof) plus Lfc and i / o minus ty ^ that, furthermore, a rectifier circuit operating according to the voltage doubler principle is connected to the secondary connections of the transformer, which the control circuit one of the Output voltage or a fraction of it proportional direct voltage U ' A = Uss- 2L / f, and that here mean:
Uss = Spitze/Spitzenwert der Mäanderspannung, Uss = peak / peak value of the meander voltage,
Ua = Ausgangsspannung des Netzteiles oder Bruchteile davon, Ua = output voltage of the power supply unit or a fraction of it,
U'a = galvanisch getrennte proportionale Ausgangsspannung der Rückführungs-Schaltungsanordnung, U'a = galvanically isolated proportional output voltage of the feedback circuit arrangement,
Uf = Spannungsabfall einerDiode oder einer Basis-Emitter-Strecke eines Transistors in Durchlaßrichtung, Uf = voltage drop of a diode or a base-emitter path of a transistor in the forward direction,
U0 = Nullpotential der Ausgangsspannung. U 0 = zero potential of the output voltage.
Bei Schaltnetzteilen der vorliegenden Art ist ss häufig erforderlich, vom sekundären Teil zusätzlich ein Wechselstromsignal einer vorgegebenen Frequenz zu übertragen, beispielsweise zur Synchronisierung des Steueroszillators zur Steuerung der Schaltstufe des Schaltnetzteiles mit einer vorgegebenen Frequenz, etwa wenn die Schaltstufe des Schaltnetzteiles gleichzeitig als «o Treiberstufe für die Zeilenablenkschaltung eines Fernsehempfängers dienen soll. Ein derartiges Schaltnetzteil, dessen Schaltstufe gleichzeitig als Treiberstufe für eine Zeilenablenkschaltung ausgenutzt wird, ist aus der Zeitschrift »Funkschau«, 1971, Nr. 8, Seiten 235 bis 238, «5 bekannt. Dieses SchaUnetzteil wird zj! diesem Zweck mit einer Frequenz geschaltet, die gleich der Zeilenfrequenz ist und mit der übertragenen Zeilenfrequenz synchronisiert sein muß. Bei aem bekannten Schaltnetzteil wird deshalb der Gleichspannungswandler, der die netzgebundene ungeregelte Eingangsgleichspannung in eine geregelte Ausgangsgleichspannung umwandelt, von einem synchronisierbaren Steueroszillator fremdgesteuert. Zur galvanischen Trennung wird der Steueroszillator über einen eigenen Impulsübertrager von den Zeilensynchronimpulsen einer Zeilensynchronisationsschaltung synchronisiert.In switched-mode power supplies of the present type, ss is common required to add an alternating current signal of a given frequency from the secondary part transmitted, for example to synchronize the control oscillator to control the switching stage of the Switching power supply with a predetermined frequency, for example when the switching stage of the switching power supply is simultaneously called «o Driver stage for the line deflection circuit of a television receiver should serve. Such a switched-mode power supply, whose switching stage also serves as a driver stage for a Line deflection circuit is used, is from the magazine "Funkschau", 1971, No. 8, pages 235 to 238, "5 known. This display power supply is zj! for this purpose switched with a frequency which is equal to the line frequency and with the transmitted line frequency must be synchronized. In the case of a known switched-mode power supply, the DC / DC converter that the converts mains-connected unregulated DC input voltage into a regulated DC output voltage, externally controlled by a synchronizable control oscillator. The control oscillator is used for galvanic isolation from the line synchronization pulses of a line synchronization circuit via its own pulse transmitter synchronized.
Darüber hinaus ist aus der DE-OS 25 23 662 (Seite 7, 2. Abs. ff in Verbindung mit Fig. 4) ein Schaltnetzteil mit Potentialtrennung bekannt, bei dem die Synchronisie- &o rung der primärseitigen Schaltstufe von der Sekundärseite aus über einen Übertrager erfolgt, der auch die Stellgröße überträgt. Die dort vorgestellte Lösung hat jedoch den schon dort angegebenen Nachteil, daß zwar ein Impulsübertrager gespart, dafür aber für die hi Erzeugung der Ausgangsimpulsfolge ein größerer Aufwand benötigt wird.In addition, from DE-OS 25 23 662 (page 7, 2nd paragraph ff in connection with Fig. 4) a switching power supply with electrical isolation is known in which the synchronization of the primary-side switching stage from the secondary side via a transformer takes place, which also transfers the manipulated variable. However, the interface presented in solution has the disadvantage mentioned already there that while saved a pulse transformer, for but a greater effort is needed for the hi generation of the output pulse train.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nach der Lehre des Hauptpatents 29 19 905 ausgebildetes Schaltnetzteil so auszugestalten, daß ohne die Verwendung eines zusätzlichen (dritten) Übertragers ein zusätzliches Wechselspannungssignal einer vorgegebenen Frequenz vom netzgetrennten sekundärsejtigen Teil des Schaltnetzteils in den netzverbundenen primärseitigen Teil des Schaltnetzteiles bei voller Wahrung der galvanischen Trennung übertragen werden kann.The invention is based on the object of a trained according to the teaching of the main patent 29 19 905 Design switched-mode power supply so that without the use of an additional (third) transformer Additional AC voltage signal of a specified frequency from the mains-separated secondary Part of the switched-mode power supply in the network-connected primary-side part of the switched-mode power supply when full Maintaining the galvanic separation can be transmitted.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen technischen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by what is stated in the characterizing part of claim I. technical measures solved. Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims contain.
Die Erfindung weist nicht nur den Vorteil auf, daß für die Übertragung der Wechselspannungssignale einer vorgegebenen Frequenz auf die netzgebundene Primärseite der gleiche Übertrager benutzt wird wie für die Übertragung des die Höhe der zugehörigen Ausgangsgleichspannuiig kennzeichnenden Istwertes. Die Schaltung nach der zusätzlichen Erfindung er ordert trotz der zusätzlichen Übertragungsfunktion keinen '.usätzlichen Schaltungsaufwand.The invention not only has the advantage that one for the transmission of the AC voltage signals The same transformer is used as for the specified frequency on the network-connected primary side Transfer of the level of the associated output DC voltage characteristic actual value. The circuit according to the additional invention he orders despite the additional transfer function no '.additional Circuit effort.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of some exemplary embodiments. In the drawing shows
Fi g. 1 eine nach dem Hauptpatent 29 19 905 vorgeschlagene Schaltungsanordnung eines Schaltnetzteiles,Fi g. 1 one proposed according to the main patent 29 19 905 Circuit arrangement of a switched-mode power supply,
Fig.2 eine prinzipielle Schaltungsausbildung eines Schaltnetzteiles gemäß der vorliegenden Erfindung,2 shows a basic circuit configuration of a switched-mode power supply according to the present invention,
F i g. 3 eine weiter ausgeführte Schaltungsausbildung des in F i g. 2 im Prinzip dargestellten Schaltnetzteiles,F i g. 3 shows a further elaboration of the circuit configuration of the circuit shown in FIG. 2 switching power supply shown in principle,
F i g. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des in F i g. 2 dargestellten Schaltnetzteiles,F i g. 4 shows a second embodiment of the in FIG. 2 switching power supply shown,
F i g. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel des in F i g. 2 dargestellten Schaltnetzteiles.F i g. 5 shows a third embodiment of the in FIG. 2 switching power supply shown.
Ein im Hauptpatent 2919 905 vorgeschlagenes Schaltnetzteil ist in F i g. 1 dargestellt. An Klemmen A und B liegt eine ungeregelte Eingangsgleichipann;ing Ub die beispielsweise über eine nicht in der Zeichnung dargestellte Gleichrichterschaltung galvanisch mit dem öffentlichen Wechselstrom-Lichtnetz verbunden ist. Diese Eingangsgleichspannung wird mit einem abwechselnd leitend und sperrend gesteuerten Schalttransistor einer sonst nicht näher dargestellten Schaltstufe 2 und mittels induktiver Speicherungen in einem Wandlertransformator 20, zu dessen Primärwicklung 1 die Schaltstufe in Serie liegt, in eine ungefähr mäanderförmige Spannung umgeformt und in dieser Form auf zwei Sekundärwicklungen 4 und 7 des Wandlertransformators übertragen. Die Sekundärwicklungen 4 und 7 sind von der Primärwicklung 1 isoliert, so daß die mit den Sekundärwicklungen des Wandlertransformators 20 verbundenen Schaltungen netzgetrennt sind. Die an der Sekundärwicklung 4 entstehende mäanderförmige Wechselspannung, du.* um das an einer Ausgangsklemme D stehende Nullpotential U0 schwingt, wird in einer aus einem Gleichrichter 5 und einem Ladekondensator 6 bestehenden Gleichrichteranordnung in eine an einer Ausgangsklemme C abnehmbare Ausgangsgleichspan' nung Ua umgewandelt. Die mäanderförmige Wechselspannung Um\ der Sekundärwicklung 7 ist an ^iner Ausgangsklemme ^abnehmbar.A switching power supply proposed in the main patent 2919 905 is shown in FIG. 1 shown. On terminals A and B is an unregulated Eingangsgleichipann; ing Ub which for example is connected galvanically via a not shown in the drawing rectifier circuit to the public alternating current mains. This DC input voltage is converted into an approximately meandering voltage with an alternately conductive and blocking switching transistor of a switching stage 2, otherwise not shown, and by means of inductive storage in a converter transformer 20, to whose primary winding 1 the switching stage is in series, converted into an approximately meander-shaped voltage and in this form on two secondary windings 4 and 7 of the converter transformer. The secondary windings 4 and 7 are isolated from the primary winding 1, so that the circuits connected to the secondary windings of the converter transformer 20 are isolated from the mains. The meandering alternating voltage generated at the secondary winding 4, du. * Oscillates around the zero potential U 0 at an output terminal D , is converted in a rectifier arrangement consisting of a rectifier 5 and a charging capacitor 6 into an output DC voltage Ua that can be taken off at an output terminal C. The meandering alternating voltage Um \ of the secondary winding 7 can be removed from an output terminal.
Die Schaltstufe 2 wird durch eine Steuer- und Regelschalfng 3 gesteuert, die von der netzverbunHenen Eingangsgleichspamiung Uf;, 1. B. über eine Leitung 39 versorgt wird. Die Steuer- und Regelschaltung 3 weist einen Istwerteingang 40 auf, an den der AusgangThe switching stage 2 is controlled by a control and regulating circuit 3, which is supplied by the network-connected input equalization Uf ;, 1st B. via a line 39. The control and regulating circuit 3 has an actual value input 40 to which the output
tiller Istwertschaltung 42 angeschlossen ist. Die Istwertsehaltung 42 bildet aus u :r auf einen bestimmten Wert zu regelnden Ausgangsgleiehspannung f't eine Istwertspannung (/'.,, die in der Steuer- und Regelschaltung 3 mit einer Sollwerlspannung verglichen wird. Aus dem Unterschied dieser beiden Spannungen bilde! die Steuer- und Regelschaltung 3 ein Regelsignal, das die Schiiltstufc 2 so beeinflußt, daß die Ausgangsgleichspannung i'\ durch den aus dem Wandertransformator 20. der Schaltstufe 2 und der Gleichrichteranordnimg 5, 6 gebildeten Gleichspannungswandler in Richtung eines kleineren Unterschiedes des Ist/Sollwertvergleichers verschoben wird. Zur galvanischen Trennung der Riickübertragung enthalt die Istwertschaltung 42 einen Übertrager 19. dessen Sekundärwicklung 14 von dessen Primärwicklung 1.3 isoliert ist. Daher kann die zu regelnde Ausgleichspannung U.\ für die Bildung der Istwertspannung U'.\ nur in der Gestalt einer Wechselspannung über den Übertrager !9 geleitet werden. Zur Bildung dieser Wechselspannung enthalt die Istwertschaltung auf der Sekiindärseite des .Schaltnetzteiles eine Begrenzerschaltung, die aus zwei gleichsinnig in Serie geschalteten Dioden (oder Diodenstrecken) 9 und 10 und einem zur Umstellung des Begrenzungsstromes dienenden Widerstand 11 besteht, und d'e am Verbindungspiinkt 43 der Begrenzerdioden über einen Koppelkondensator 12 mit der Primärwicklung 1.3 des Übertragers 19 verbunden ist. Die Serienschaltung der Begrenzerdioden 9 und 10 ist in Sperrichtiing parallel zur zu regelnden Ausgangsgleichspannung U.\ angeordnet. Der Widerstand Il verbindet den Verbindungspunkt 43 der Begrenzerdioden mit der Ausgangsklemme E. die die Quelle der mäanderförniigen Wechselspannung U\,\ ist. Der Scheitelwert dieser Mäanderspannung Um ι ist größer als der Wert der Ausgleichsspannung U.\. Damit begrenzt die Diode 9 die der Diodenschaltung über den Widerstand 11 zugeführte Mäanderspannurig (Λπ in der der Ausgangsgleichspannung U,\ gleichgerichteten Sp.:nnungsphase auf den Spannungswert U.\+Ur. während die Diode 10 diese Mäanderspannung Um ι in der zu U.\ entgegengesetzten Spannungsphase auf den Spannungswert U,\-Ut begrenzt, wobei Uf der Spannungsabfall an einer Diodenstrecke in Flußrichtung, d. h. bei leitender Diodenstrecke ist. Über den Koppelkondensator 12 wird die Differenz dieser Spannungswerte gleichstromfrei an die Primärwicklung 13 des Übertragers 19 übertragen, so daß an der Primärwicklung 13 eine Mäanderspannung mit dem Spitze/Spitzenwert Uss=Ua + 2UfHegt, wenn das Nullpotential U0 = Null "> ist. Bei einem Spar./iungsübersetzungsverhältnis 1 : I des Übertragers 19 entsteht an der Sekundärwicklung 14 eine Mäanderspannung. deren Spitze/Spitzenwert ebenfalls tiller actual value circuit 42 is connected. The actual value circuit 42 forms an actual value voltage (/ '. ,, which is compared with a setpoint voltage in the control and regulation circuit 3 from u: r to be regulated to a certain value output equilibrium voltage f't. The control is formed from the difference between these two voltages - and control circuit 3, a control signal which influences the Schiiltstufc 2 so that the output DC voltage i '\ is shifted by the DC / DC converter formed from the converter 20. of the switching stage 2 and the rectifier arrangement 5, 6 in the direction of a smaller difference in the actual / setpoint comparator. for galvanic separation of the Riickübertragung the Istwertschaltung 42 contains a transformer 19 whose secondary winding 14 is insulated from the primary winding 1.3. Therefore, the object to be controlled compensation voltage U \ can be used for the formation of the actual value voltage U '. \ only in the form of an AC voltage via the transformer ! 9. To generate this alternating voltage, the Actual value circuit on the secondary side of the .Switched power supply is a limiter circuit, which consists of two diodes (or diode sections) 9 and 10 connected in series in the same direction and a resistor 11 serving to switch the limiting current, and at the connection pin 43 of the limiter diodes via a coupling capacitor 12 the primary winding 1.3 of the transformer 19 is connected. The series connection of the limiter diodes 9 and 10 is arranged in blocking direction parallel to the output DC voltage U. \ to be regulated. The resistor II connects the connection point 43 of the limiter diodes with the output terminal E. which is the source of the meandering alternating voltage U \, \ . The peak value of this meander voltage Um ι is greater than the value of the compensation voltage U. \. Thus limits the diode 9 by the diode circuit via resistor 11 supplied Mäanderspannurig (Λπ in the DC output voltage U, \ rectified Sp.:nnungsphase to the voltage value U. \ + Ur. While the diode 10, this Mäanderspannung To ι in to U. \ opposite voltage phase is limited to the voltage value U, \ - Ut , where Uf is the voltage drop across a diode path in the forward direction, ie when the diode path is conductive A meander voltage with the peak / peak value Uss = U a + 2Uf is present on the primary winding 13 when the zero potential U 0 = zero ">. With a saving / conversion ratio of 1: I of the transformer 19, a meander voltage is produced on the secondary winding 14. their peak / peak value as well
U'ss= Uss=Ua +2UfU'ss = Uss = Ua + 2Uf
ist. In einer an die Sekundärwicklung 14 angeschlossenen Verdopplergleichrichteranordnung 24 richtet ein erster Gleichrichterkreis, der aus einer Diode 16 und einem Ladekondensator 15 besteht, die eine Flußphase der sekundärseitigen Mäanderspannung U'ss in einer Spitzenwertgleichrichtung gleich und ein zweiter Gleichrichterkreis, der aus einer Diode 17 und einem Ladekondensator 18 besteht, richtet die andere Flußphase der sekundärseitigen Mäanderspannung [/'« h in einer Spitzenwertgleichrichtung gleich. Dadurch ist die Fstwertspannung U'a am Ausgang der Verdopplergleichrichteranordnung 24 unabhängig vom Tastver hältnis der Miianderspannung (was bei einer Hinweg- oder Doppelweggleichrichtung nicht der lall ist) und gleich dem Spitzc/Spit/enwert der Hingargsspannimg abzüglich der Spannungsabfälle /'/ an den Gleichrichterdioden 16 und 17: is. In a doubler rectifier arrangement 24 connected to the secondary winding 14, a first rectifier circuit, which consists of a diode 16 and a charging capacitor 15, rectifies a flow phase of the secondary-side meander voltage U'ss in a peak value rectification and a second rectifier circuit, which consists of a diode 17 and a Charging capacitor 18 is there, rectifies the other flow phase of the secondary-side meander voltage [/ '« h in a peak value rectification. As a result, the fixed value voltage U'a at the output of the doubler rectifier arrangement 24 is independent of the duty cycle of the miiander voltage (which is not the case with forward or full wave rectification) and is equal to the peak / peak value of the Hingargsspannimg minus the voltage drops / '/ at the rectifier diodes 16 and 17:
Ua=U,Ua = U,
In der dargestellten Schaltungsanordnung ist somit die IsiWLTtspannung ein direktes Abbild der zu regelnden Ausgii' 'sgleichspannung U\ Wegen der gleichartigen Sehaiuingsausbildung primär und sekundärseitig des Übertragers 19 kompensieren sich an den Dioden auftretende Temperaturdrifteri nahezu \ ollständig, insbesondere bei einem Übersetzungsverhältnis des Übertragers von 1:1.In the circuit arrangement shown, the IsiWLTt voltage is thus a direct image of the output DC voltage to be regulated U \ Because of the similar design of the primary and secondary side of the transformer 19, temperature drifts occurring at the diodes almost completely compensate each other, especially with a transformer ratio of 1: 1.
Bei dem in I·'i g. I dargestellten Schaltnet/teil wirdIn the case of the in I · 'i g. I illustrated switching network / part
*ti*» [.ν.ιπιι.,η / »l^r \Λ ii-trw Ι> >Γίη^ιπηιπιιΐ :im I liii'rt riui'r m "'*- ' -«-^f" - ■ r c- -■ - <--* ti * »[.ν.ιπιι., η /» l ^ r \ Λ ii-trw Ι>> Γίη ^ ιπηιπιιΐ: im I liii'rt riui'r m "'* -' -« - ^ f "- ■ r c- - ■ - <-
der Istwertschaltung 42 über den Widerstand 11 durch die Schaltfrequcnz /Ί bestimmt, mit der die Wandleranordnung 2, 20 schwingt. Bei den in den I i g. 2 bis "> dargestellten Ausführungsbcispiclen eines Schaltnetzteiles wird die Frequenz der vom Übertrager 19 der • Istwertschaltung 42 /u übertragenden Wechselspannung von einer von außen an (.las Schaltnetzteil angelegten, vom Schaltnctzteil unabhängigen Schaltfrequenzir 'He mit einer von der Schaltfrequenz f-, des Schaltnetzteiles unabhängigen Schaltfrequenz l· bcstimmt. Sich entsprechende Schaltungselemente oder Schallungsteile werden in den F i g. I bis ■"> und zugehörigen Beschreibungen der Ausführiingsbeispiele durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.the actual value circuit 42 is determined via the resistor 11 by the switching frequency / Ί at which the converter arrangement 2, 20 oscillates. In the case of the I i g. 2 to "> illustrated embodiments of a switching power supply, the frequency of the alternating voltage transmitted by the transformer 19 of the • actual value circuit 42 / u from a switching frequency applied externally to the switching power supply, independent of the switching power supply, with a switching frequency f- of the switching power supply independent switching frequency l · bcstimmt. corresponding circuit elements or ultrasonic transmission parts are in the F i g. I to ■ "> and associated descriptions in the Ausführiingsbeispiele by the same reference numerals.
Das in F i t. 2 dargestellte Schaltnetzteil unierschei-■ det sich von dem bereits vorgeschlagenen, in F i g. I tiargestellten Schaltnetzteil dadurch, daß an die Stelle der Begrenzerdiode 10 ein Zerhackerschalter 25 tritt, der mit einer Schaltfrequenz /j geöffnet und geschlossen wird (angedeutet durch den Doppelpfeil 27). und daß an die Stelle der Wechselspannungsquelle (Sekundärwicklung 7). an die beim Schaltnetzteil nach F i g. 1 der Widerstand 11 der Begrenzerschaltung angeschlossen ist, eine Gleichspannungsquelle 26 tritt, deren Gleichspannungswert größer ist als der für die Istwertbildung abgegriffene Wert der zu regelnden Ausgangsgleichspannung Ua des in F i g. 2 dargestellten Schaltnetzteiles. Im offenen Zustand des Zerhackerschalters 25 begrenzt die Diode 9 die Spannung der Gleichspannungsquelle 26 am Verbindungspunkt 43 auf den Wert der zu regelnden Ausgangsgleichspannung Ua zuzüglich der Flußspannung t/ran der Begrenzerdiode 9, wi. .rend im geschlossenen Zustand des Zerhackerschalters 25 die Begrenzerdiode 9 gesperrt ist und am Verbindungspunkt 43 Nullpotential oder die im allgemeinen zu vernachlässigende, geringe Übergangsspannung am geschlossenen Zerhackerschalter anliegt. An die Primärwicklung 13 des Übertragers 19 der Istwertschaltung gelangt somit über den Koppelkondensator 12 eine Wechselspannung mit der Schaltfrequenz h des Zerhackerschalters 25 und einem Spitze/Spitzenspannungswert von ί/ss= Ua + Up. That in F i t. The switched-mode power supply shown in FIG. 2 differs from the one already proposed in FIG. I switched power supply in that instead of the limiter diode 10 there is a chopper switch 25 which is opened and closed with a switching frequency / j (indicated by the double arrow 27). and that in place of the AC voltage source (secondary winding 7). to the switching power supply according to FIG. 1 the resistor 11 of the limiter circuit is connected, a DC voltage source 26 occurs, the DC voltage value of which is greater than the value of the output DC voltage Ua to be regulated in FIG. 2 switching power supply shown. In the open state of the chopper switch 25, the diode 9 limits the voltage of the direct voltage source 26 at the connection point 43 to the value of the output direct voltage Ua to be regulated plus the forward voltage t / ran of the limiter diode 9, wi. .rend in the closed state of the chopper switch 25, the limiter diode 9 is blocked and zero potential or the generally negligible, low transition voltage is applied to the closed chopper switch at connection point 43. An alternating voltage with the switching frequency h of the chopper switch 25 and a peak / peak voltage value of ί / ss = Ua + Up is thus applied to the primary winding 13 of the transformer 19 of the actual value circuit via the coupling capacitor 12.
Um die Temperaturdrift der Dioden 9 sowie 16 und 17 möglichst vollständig zu kompensieren, ist es vorteilhaft, am Übertrager 19 der Istwertschaltung 42 ein Übersetzungsverhältnis 2 :1 zu wählen, wodurch sich die an den Dioden abfallenden Werte der Flußspannungen aufheben und der Wert der Istwertspannung U'a = 2Ua ist An der Sekundärwicklung 14 (AnschlußIn order to compensate the temperature drift of the diodes 9 as well as 16 and 17 as completely as possible, it is advantageous to select a transmission ratio of 2: 1 at the transformer 19 of the actual value circuit 42, whereby the values of the forward voltages falling across the diodes cancel each other out and the value of the actual value voltage U 'a = 2Ua is on the secondary winding 14 (connection
Il)dcs Übertragers 19 kann ein Signal mit der Frequenz tier Schaltfrcquenz Λ des Zerhackerschalters 25 abgenommen und auf der riet/verbundenen Seite des Schalinctztciles verarbeitet werden, was durch den Pfeil 29 angedeutet ist. "' II) the transmitter 19 can take a signal with the frequency of the switching frequency Λ of the chopper switch 25 and process it on the advised / connected side of the switch, which is indicated by the arrow 29. "'
Bei dem in F i g. J dargestellten Ausführiingsbeispiel wird die Schaltstufe 2 durch einen freischwingenden, synchro sierbaren S'euerosz.illator 28 gesteuert, dessen Ausgangsinipulse über eine nachgeschaltete Regelschaltung 30 an den Steuereingang der Schaltstufe 2 "' gelangen. In der als Inipulsbreitenmodulator -..jsgebildelen Kegelschaltung 30 wird die Impulsbreite der Steuerimpulse entsprechend dem Soll-Ist wert vergleich verändert. Der in F i g. 2 schematisch dargestellte Zerhackerschalter 25 ist beim Ausführiingsbeispiel nach : ' Fig. j der Ausgang Jl fiir die Zeilensynchronimpulse einer Znlenfrequenzsehaltung 32 eines Fernsehempfängers. [):·· in F i g. 2 ebenfalls schematisch dargestellte (\Ι^ίί-Η^ΐ-ι.ιηηπίιυςπιίρΙΙρ 2fi wirr! hf in in l· ι tT. Ϊ dargestellten Schaltnetzteil von einer Gleichrichtungsanoril- :" niing gebildet, die einen Gleichrichter 33 und einen l.adekondensator 34 enthalt und aus einer Sekundärwicklung 35 des Wandlertransformators 20 gespeist wird. Die über den Widerstand 11 an den Synchronimpulsausgang 31 gelangende Ausgangsgleichspannung -'' i/t ι wird an diesem Ausgang in eine Wechselspannung mit der Zeilenimpulsfrequenz f2 zerhackt und von der Begrenzerdiode 9 auf den Wert U.\+ Ui begrenzt und vom Übertrager 19 auf die netzverbundene Seite des .Schaltnetzteiles übertragen. F.ine an die Sekundärwick- '" lung I 1· (Anschluß H) des Übertragers I9 der Istwertschaltung 42 angeschlossene Leitung 56 leitet das sekundärseitige Wcchselspannungssignal mit der Zeilenfrequenz Λ an den .Synchroneingang 37 des Stcueroszillators 28. !l In the case of the FIG. J illustrated embodiment, the switching stage 2 is controlled by a free-swinging, synchronizable control oscillator 28, whose output pulses reach the control input of the switching stage 2 "'via a downstream control circuit 30. In the pulse width modulator - .. jsgebildelen cone circuit 30 is the pulse width of the control pulses corresponding to the target is changed value comparison of g in F i 2 schematically illustrated chopper switch 25 is in Ausführiingsbeispiel by:... 'Fig j of the output Jl For the line synchronizing pulses of a Znlenfrequenzsehaltung 32 of a television receiver [). ·· in F i g 2 also schematically illustrated (\ ι ^ ίί-Η ^ ΐ-ι.ιηηπίιυςπιίρΙΙρ 2fi confused hf in in l · ι t T Ϊ switching power supply shown by a Gleichrichtungsanoril-:.!. "niing formed a rectifier 33 and contains a charging capacitor 34 and is fed from a secondary winding 35 of the converter transformer 20. The via the resistor 11 a n the sync pulse output 31 arriving DC output voltage - '' i / t ι is chopped at this output into an alternating voltage with the line pulse frequency f 2 and limited by the limiter diode 9 to the value U. \ + Ui and from the transformer 19 to the network side of the. Switching power supply transmitted. F.ine to the Sekundärwick- '"lung · I 1 (connection H) of the transformer I9 of Istwertschaltung 42 connected line 56 passes the secondary side Wcchselspannungssignal with the line frequency Λ to the .Synchroneingang 37 of Stcueroszillators 28! L
Das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Schaltnetzteiles unterscheidet sich von den Ausfiihrungsbeispielen der F i g. 2 und 3 dadurch, daß die Begrenzerdiode 9 ar den Abgriff IR eines aus zwei Widerständen 2I und 22 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist, der parallel zur zu regelnden Ausgangsglcichspannung U.\ zwischen den Ausgangsklemmen C und D liegt, und daß die zu zerhackende Ausgangsglcichspannung U.\ ι ebenfalls die zu regelnde Ausgangsgleichspannung IJ.\ ist. Fs ist bei diesem Ausführiingsbeispiel somit keine zusätzliche Gleichspannungsquelle (26) erforderlich. Die Begrenzerdiode 9 begrenzt die über den Widerstand Il zugeführte und vom Ausgang 31 der Zcilenfrequenzschaltung 32 mit der Zeilenfrequenz /*.> zerhackte Ausgangsgleichspannimg l'i.\ auf einen Wert, der bestimmt wird durch die I lußspannung Ui der Begrenzerdiode 9 und dem am Spannungsteiler 21/22 eingestellten Teil U\n der zwischen den Ausgangsklemmen Cund /fliegenden zu regelnden Ausga·1 sgleichspannung U.\. Zum Abgleich der zu regelnden Ausgangsglcichspannung I i\ auf einen vorgegebenen Sollwert kann einer der Widerstände 21/22 des Spannungsteilers einstellbar ausgebildet werden.The in Fig. The exemplary embodiment shown in FIG. 4 of a switched-mode power supply differs from the exemplary embodiments in FIG. 2 and 3 in that the limiter diode 9 ar the tap IR of a voltage divider formed from two resistors 2I and 22 is connected, which is parallel to the output DC voltage U. \ to be regulated between the output terminals C and D , and that the output DC voltage U. to be chopped up. \ ι also the output DC voltage to be regulated IJ. \ is. In this exemplary embodiment, no additional direct voltage source (26) is required. The limiter diode 9 limits the output DC voltage l'i. \ Chopped up via the resistor II and from the output 31 of the line frequency circuit 32 with the line frequency / *.> To a value that is determined by the I lux voltage Ui of the limiter diode 9 and that at the voltage divider 21/22 set part U \ n of the output · 1 DC voltage U. \ to be regulated between the output terminals C and /. One of the resistors 21/22 of the voltage divider can be designed to be adjustable in order to adjust the output direct voltage I i \ to be regulated to a predetermined setpoint value.
Die Schahstufe 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Treiberstufe für eine an die .Sekundärwicklung 7 des Wandlertransformators 26 angeschlossene Zcilenablcnkschaltung 41 ausgebildet.The Schahstufe 2 is in the illustrated embodiment at the same time as a driver stage for one to the .Secondary winding 7 of the converter transformer 26 connected Zcilenablcnkkreis 41 formed.
Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Schaltnct/teiles darin, daß die Begrenzerdiode 9 durch die einer Diodenstrecke entsprechende Basis-F.mitter-Strecke eines Transistors 23 ersetzt ist. Dadurch wird bei gleichbleibendem Hcgrenzerstrom üb.-r die Fmitter-Kollektorstrecke der Spannungsteiler um den Verstärkungsfaktor des Transistors geringer belastet, so daß der Spannungsteiler 21/22 hochohnvger ausgebildet werden kann und dennoch die Spannung U,\b am Abgriff 38 des Spannungsteilers weniger von der Belastung durch der, Begrenzerstrom abhängig ist.The in Fig. The embodiment shown in FIG. 5 differs from that in FIG. 4 shown embodiment of a Schaltnct / part in that the limiter diode 9 is replaced by the base-F.mitter path of a transistor 23 corresponding to a diode path. As a result, with the Hclimiter current remaining constant, the Fmitter-collector path of the voltage divider is loaded less by the gain factor of the transistor, so that the voltage divider 21/22 can be made high-voltage and yet the voltage U, \ b at tap 38 of the voltage divider is less of the The load on which the limiter current is dependent.
230 267/330230 267/330
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