DE3227152C2

DE3227152C2 - Wandlernetzteil mit Netztrennung für Fernsehgeräte

Info

Publication number: DE3227152C2
Application number: DE19823227152
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich 7532 Niefern-Öschelbronn Rosenthal
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE3227152A1

Abstract

Es wird ein Wandlernetzteil vorgestellt, bei dem während der Anlaufphase auf der netzverbundenen Seite freie Schwingungen auftreten und das im stationären Betrieb von der netzgetrennten Seite aus mit der Horizontalablenkfrequenz betrieben wird. Während der Anlaufphase entstehen auf der netzgetrennten Seite Spannungen, die noch unter den Nennspannungen liegen, die aber dennoch ausreichen, um zumindest das Horizontalablenkteil und die auf der netzgetrennten Seite liegende Spannungsregelschaltung anlaufen zu lassen. Die Spannungsregelschaltung erzeugt ein impulsdauermoduliertes Signal, das auf die netzverbundene Seite übertragen wird und dort zur Ansteuerung des Schalttransistors verwendet wird. Das Netzteil benötigt trotz Netztrennung keinen mit Netzfrequenz betriebenen Transformator, arbeitet mit der Horizontalablenkfrequenz und regelt nicht eine Vergleichsspannung, sondern die tatsächlich konstant zu haltende Spannung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wandlernetztcil mit Netztrennung für Fernsehgeräte mit einer netzverbundenen und einer durch mindestens einen Transformator davon getrennten netzgetrennten Seite nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind Wandlerneizteile bekannt etwa aus der DE-OS 30 25 719, bei denen eine Spannung auf der netzgetrennten Seite eines Wandlertransformators dadurch konstant gehalten wird, daß in einer Spannungsregelschaltung Spannungsregelsignale erzeugt werden, die

ίο über einen weiteren Transformator auf die netzverbundene Seite zurückübertragen werden und dort den Stromfluß im Wandlertransformator steuern. Die Betriebsspannung dieser Spannungsregelschaltung muß getrennt erzeugt werden, wozu ein weiterer Netztransformator erforderlich ist Zumindest dieser letzte Transformator, der mit Netzfrequenz arbeitet und der Leistungsübertragung dient ist unerwünscht

R. J. Boschert und E. A. Weißbach beschreiben in der Zeitschrift ELEKTRONIK, im Heft 6 von 1980, auf den Seiten 92—96 »Schaltnetzteile nach dem Flyback-Verfahren«, darunter in Bild 3 ein solches, bei dem ebenfalls eine Spannung der netzgetrennten Seite dadurch konstant gehalten wird, daß ein Spannungsregelsignal auf die netzverbundene Seite zurückübertragen wird und dort den Stromfluß im Wandlertransformator steuert Zur Erzeugung des Spannungsregelsignals ist außer der zu regelnden Spannung keine besondere Betriebsspannung erforderlich. Die dort vorgestellte Schaltung ist nicht für Fernsehgeräte vorgesehen. Sie weist auch weder die Notwendigkeit noch die Möglichkeit einer Synchronisation mit der Horizontalablenkfrequenz auf. Eine solche Synchronisation ist bei Fernsehgeräten jedoch sehr erwünscht

Ein anderes Wandlernetzteil, das aus der DE-OS 30 32 034 bekannt ist, bewirkt die Steuerung des Stromflusses im Wandlertransformator von der netzverbundenen Seite aus.

Zur Regelung der Ausgangsspannung des Wandlertransformators ist auf diesen eine zusätzliche Wicklung aufgebracht, die auf der netzverbundenen Seite eine Vergleichsspannung abgibt, die zur Spannungsregelung herangezogen wird. Auf diese Weise kann jedoch die Ausgangsspannung nur dann konstant gehalten werden, wenn sich ihre Belastung nicht ändert. Laständerungen, etwa durch Änderungen der Bildhelligkeit oder durch Lastschwankungen der Ton-Endstufe hervorgerufen, führen zu Spannungssschwankungen, die nicht genügend ausgeregelt werden können, weil der Koppelfaktor zwischen einer Referenzentwicklung zur Gewinnung der erforderlichen Vergleichsspannung und den Sekundärwicklungen nicht den Faktor 1 aufweist. Außerdem arbeitet der Wandler in dieser Schaltung mit einer anderen Frequenz als das Horizontalablenkteil. Um störende Interferenzen zu vermeiden, müssen erhebüche Schiebungs- und Abschirmmaßnahmen ergriffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wandlernetzteil der genannten Art zu schaffen, bei dem kein netzfrequent betriebener Transformator erforderlich

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wandlernetzteil mit den Merkmalen nach A nspruch 1.

Vorteilhafte Weiterführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

h5 Eine separate Anlaufschaltung weist auch das aus der bereits genannten DE-OS 30 32 034 bekannte Wandlernetzteil auf. Dort wird zwar die Betriebsspannung für die Regelschaltung im eingeschwungenen Zustand

ebenfalls aus einer Sekundärwicklung des Wandlertransformators gewonnen, diese Sekundärwicklung liegt aber, ebenso wie die Regelschaltung, auf der netzverbundenen Seite. Somit liegen hier gänz'i.ch andere Bedingungen vor.

Auch das aus der DE-OS 29 39 112 bekannte Schaltr.etzteil weist Schaltungsteile auf, die für das einwandfreie Einschwingen sorgen sollen. Aufgabe dieser Schaltungsteile ist es jedoch nicht, für den Einschwungvorgang eine Betriebsspannung zur Verfügung zu stellen; sie dienen lediglich der Triggerung des Schaltnetzteils mit Netzfrequenz. Die Spannungsregelschaltung Liegt auch hier auf der netzverbundenen Seite.

Aus der DE-AS 27 07 162 ist ein Schaltregler bekannt, bei dem ebenfalls während einer Anlaufphase durch einen Oszillator (Inbetriebnahme-Glied 17) freie Schwingungen im Wandlertransformator erzeugt werden, während im laufenden Betrieb der Wandlertransformator horizontalfrequent betrieben wird. Der dort vorgestellte Schaltregler weist keine Netztrennung und damit auch nicht die damit verbundenen Probleme auf. Die freien Schwingungen des Oszillators 17 sind unabhängig von der Funktion der übrigen Schaltung. Sie hören auf, wenn der Kondensator 27 aufgeladen ist Während einer Übergangsphase, in der bereits die übrige Schaltung arbeitet, der Oszillator 17 aber auch noch schwingt, ist eine Spannungsstabilisierung noch nicht möglich, so daß kurzfristig auch Überspannungen auftreten können.

Auch aus der DE-OS 27 49 337 ist ein Schaltnetzteil bekannt, bei dem während einer Anlaufphase durch Schließen eines Schalters 5 ein Rückkopplungsweg und damit ein zusätzlicher frei schwingender Oszillator gebildet wird. Bei diesem Schaltnetzteil wird nur eine Referenzspannung und nicht eine der Betriebsspannungen geregelt. Auch hier ist während einer Übergangsphase die Regelung noch unwirksam.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden selbst die Sollspannungen erst nach Abschluß der Anlaufphase einschließlich einer etwaigen Übergangsphase erreicht, so daß Überspannungen auch nicht kurzzeitig auftreten können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung weiter erläutert.

Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Wandlernetzteils mit Netztrennung für Fernsehgeräte.

Im folgenden werden nur die für die Erfindung und ihr Verständnis wichtigen Bauelemente beschrieben.

Eine durch Gleichrichtung der Netzspannung entstehende Eingangsspannung U1 hat einen Strom zur Folge, der zunächst auf eine Siebkette 1 und dann im wesentlichen durch die Primärwicklung d-c eines Wandertransformator Tr711, einen Schalttransistor 7"713, einen Meßwiderstand /?721 und durch die Siebkette 1 wieder zurückfließt. Der Wandlertransformator Tr 711 weist weiter zwei Sekundärwicklungen auf, wobei die erste, i-b für die Bildung einer Betriebsspannung U 2 für das Ablenkteil, die zweite, l-k für die Bildung einer Betriebsspannung U3 für ein Tonteil verantwortlich ist. Weiter trägt der Wandlertransformator Tr711 eine Hilfswicklung e-A^aus der Spannungen gewonnen werden, die zum einen zum Beenden einer Anlaufphase erforderlich sind und die zum andern das Ab- und Einschalten des Schalttransistors T713 unterstützen. Eine elektronische Sicherung 2 schaltet ab, wenn der Strom durch den Meßwiderstand R 721 zu groß wird. Eine Treiberstufe 3 steuert in bekannter Weise den Schahtransistor T713. Eine Anlaufstufe 4 stößt in der Anlaufphase zunächst freie Schwingungen an und schaltet diese wieder ab, wenn ausreichend hohe Betriebsspannungen U 2 und Wi erreicht sind oder bei ordnungsgemä-Bern Betrieb erreicht sein sollten. Dann beginnt eine Spannungsregelschaltung 5 zu arbeiten. Diese besteht aus einer Referenzspannungserzeugerschaltung 51, einem Impulsdauermodulator 52, einer Aufbereitungsschaltung 53 für Sägezahnimpulse und einer Kompensa- tionsschaltung 54 für Regelabweichungen. Das Ausgangssignal der Spannungsregelschaltung 5 wird über einen Koppeltransformator Tr 712 und eine Koppeldiode D 701 an die Treiberstufe 3 angekoppelt

In der Anlaufphase arbeitet die Schaltung wie folgt:

Die Anlaufstufe 4 erhält über einen Widerstand R 704 positive Spannungsimpulse. Im einfachsten Fall werden diese aus der Sperrspannung an einer der Dioden des Netzgleichrichters abgeleitet Ein Transistor T703 wird geöffnet. Es fließt ein Strom durch einen Widerstand R 703 der Treiberstufe 3. Der entstehende Spannungsabfall führt zum Öffnen eines Transistors T711. Dadurch wird zum einen der Transistor T703 weiter aufgesteuert und zum andern der Schalttransistor T713 geöffnet. Der offene Schalttransistor T713 bewirkt einen Strom durch die Primärwicklung d-c des Wandlertransformators Tr 711, der am Meßwiderstand Ä721 einen Spannungsabfall hervorruft. Da der Strom stetig ansteigt, spricht die elektronische Sicherung 2 an und schaltet über die Treiberstufe 3 den Schalttransistor T713 ab. Der zu diesem Zeitpunkt im Wandlertransformator Tr 711 vorhandene magnetische Fluß führt dazu, daß in den Sekundärwicklungen und in der Hilfswicklung so lange Ströme fließen, bis der magnetische Fluß abgebaut ist. Dadurch beginnen zum einen die Betriebsspannungen U 2 und U 3 anzusteigen und zum anderen wird durch eine negative Spannung am Anschluß g der Hilfswicklung des Wandlertransformators Tr 711 über einen Widerstand R 712 die Anlaufstufe 4 gesperrt, was wiederum den Abschaltvorgang im Schalttransistor T713 unterstützt. Wenn der magnetische Fluß im Wandlertransformator Tr 711 abgebaut ist, verschwindet die negative Spannung am Anschluß g. Ist die Spannung am Widerstand R 704 positiv, so wird die Anlaufstufe wieder geöffnet und ein neuer Speicherzyklus des Wandlers beginnt. Durch die an der Hilfswicklung des Wandlertransformators Tr 711 anstehende Spannung wird unter anderem ein Kondensator C713 von Speicherzyklus zu Speicherzyklus immer weiter negativ aufgeladen. Ist diese Spannung ausreichend negativ, so wird über eine Zenerdiode D 702 die Anlaufstufe 4 gesperrt. Damit ist die Anlaufphase beendet. Auch die Betriebsspannungen U 2 und U3 sind nun so hoch, daß sowohl das Horizontalablenkteil wie auch die Spannungsregelschaltung 5 arbeiten können. In der Regel werden das Horizontalablenkteil und die Spannungsregelschaltung 5 schon zu arbeiten beginnen, bevor die Spannung am Kondensator C713 so groß ist, daß die Anlaufstufe dadurch gesperrt wird. Wenn dann, wie im folgenden beschrieben, die freien Schwingungen durch

bo horizontalfrequente Schwingungen abgelöst werden, wird der Kondensator C713 weiter negativ aufgeladen, bis auch dann die Anlaufstufe 4 gesperrt ist.

Ein weiteres Ansteigen der Betriebsspannungen U 2 und U3 auf ihre Sollwerte kann nun nur noch durch die Spannungsregelschaltung 5 verursacht werden.

Die Betriebsspannung für die Spannungsregelschaltung 5 wird der Betriebsspannung U3 für das Tonteil entnommen. Sie wird in der Referenzspannungserzeu-

gerschaltung 51 stabilisiert. Aus den Rücklaufimpulsen D der Horizontalablenkung werden in der Aufbereitungs- D schaltung 53 Sägezahnimpulse erzeugt, deren negative R Amplitude durch eine Diode D 722 auf einen Wert von R = —0,6 V begrenzt wird, deren Wiederholfrequenz die s R Horizontalablenkfrequenz ist und die damit geeignet R sind, im Impulsdauermodulator 52 je nach der Höhe der C713 zu regelnden Betriebsspannung U 2 kürzere oder längere Rechteckimpulse abzugeben. Diese Rechteckimpulse gelangen über den Koppeltransformator Tr 712 und die Koppeldiode /3 701 an den Eingang der Treiberstufe 3. Damit kann die Betriebsspannung U 2 geregelt werden.

Anstelle des Koppeltransformators 7>712 könnte auch ein Optokoppler eingesetzt werden.

An den Sekundärwicklungen des Wandlertransformators Tr713 entstehen Rechteckspannungen, deren negative Amplitude abhängig von der Netzspannung ist und deren positive Amplitude durch die Impulsbreitenregelung auf einen konstanten Wert geregelt ist. An der zweiten Sekundärwicklung l-k des Wandlertransformators Tr 711 wird über eine Diode D 731 eine negative Spannung abgenommen. Da diese Spannung die Schwankungen der Netzspannung mitmacht, kann sie dazu verwendet werden, die Auswirkungen dieser Schwankungen zu kompensieren. Dies erfolgt in der Kompensationsschaltung 54 mit einem Transistor 7731. Die Schwankungen der Netzspannung sollen zwar durch die Spannungsregelschaltung 5 ausgeglichen werden, jedoch bleibt bei jeder Regelung grundsätzlich eine mehr oder weniger große Regelabweichung erhalten. Diese kann durch eine Störgrößenbeaufschlagung im Regelkreis durch die Kompensationsschaltung 54 in etwa kompensiert werden. Schwankt die Bildbreite trotz konstant gehaltener Betriebsspannung U 2 für das Ablenkteil in Abhängigkeit vom Bildröhrenstrahlstrom, so kann auch dies durch die Kompensationsschaltung 54 ausgeglichen werden, wenn eine dem Bildröhrenstrahlstrom proportionale Spannung über einen weiteren Widerstand an der Basis des Transistors 7"73I angreift.

40

Diode

Widerstand

Meßwiderstand

Kondensator

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Bezugszeichen	Siebkette	45
1	elektronische Sicherung
2	Treiberstufe
3	Anlaufstufe
4	Spannungsregelschaltung
5	Referenzspannungserzeugerschaitung	50
51	Impulsdauermodulator
52	Aufbereitungsschaltung für Horizontalablenk
53	impulse
	Kompensationsschaltung für Regelabwei
54	chung	55
	Eingangsspannung
i/l	Betriebsspannung für Ablenkteil
U2	Betriebsspannung für Tonteil
i/3	Wandlertransformator
TrIW	Primärwicklung	60
d-c	Sekundärwicklung
i-b	Sekundärwicklung
l-k	Hilfswicklung
e-f-g	Koppeltransformator
Tr 7i2	Transistor	65
7703	Transistor
Γ711	Schalttransistor
7713	Transistor
7731	Koppeldiode
D 701	Zenerdiode
D 702

Claims

Patentansprüche:

1. Wandlernetzteil mit Netztrennung für Fernsehgeräte mit einer netzverbundenen und einer durch mindestens einen Transformator davon getrennten netzgetrennten Seite, auf der sich zumindest das Horizontalablenkteil und eine Spannungsregelschaltung zur Konstanthaltung einer Spannung befindet, bei dem die Spannungsregelschaltung ein Spannungsregelsignal erzeugt, das über einen Koppler auf die netzverbundene Seite übertragen wird und dort über einen Schalttransistor die Steuerung des Stromflusses in einem Wandlertransformator bewirkt, welches im eingeschwungenen Zustand mit Horizontaiablenkfrequenz arbeitet und bei dem das Spannungsregelsignal die Frequenz des HorizontalablenkteÜE aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der netzverbundenen Seite ein Oszillator (2, 4) vorhanden ist, der beim Ausbleiben des Spannungsregelsignals (während einer Aniaufphase oder einer Störung) frei schwingt und den Schalttransistor (T7i3) so ansteuert, daß auf der netzgetrennten Seite des Wandlertransformators (Tr 711) Spannungen (U2, U3) entstehen, die kleiner als die jeweiligen Sollspannungen sind, die aber zum Anlauf des Horizontalablenkteils ausreichen, und daß eine Schaltstufe (4) auf der netzverbundenen Seite vorhanden ist, die beim Einsetzen des Spannungsregelsignals den Oszillator (2, 4) mit dem Spannungsregelsignal synchronisiert oder den Oszillator (2, 4) unwirksam macht, so daß das Spannungsregelsignal den Schalttransistor (T7\3) direkt beeinflußt.

2. Wandlernetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer ungeregelten Spannung auf der netzgetrennten Seite ein Korrektursignal abgenommen wird, das die Netzspannungsschwankungen charakterisiert und daß dieses Korrektursignal so in die Spannungsregelschal'.ung (5) eingreift, daß eine Regelabweichung kompensiert wird.

3. Wandlernetzteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Unterschiede des BiIdröhrenstrahlstromes derart als Störgröße in die Spannungsregelschaltung (5) eingreifen, daß die Bildbreite konstant bleibt.

4. Wandlernetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsregelsignal zur Steuerung des Stromflusses im Wandlertransformator (Tr7W) ein impulsbreitenmodulierter Puls mit der Frequenz des Horizontalablenkteils ist.

5. Wandlernetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler für das Spannungsregelsignal ein Transformator (Tr 712) ist.

6. Wandlernetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler für das Spannungsregelsignal ein Optokoppler ist.

7. Wandlernetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Schwingungen während der Anlaufphase durch von einem Netzgleichrichter stammende Sinushalbwellen angestoßen werden.