DE3309529A1

DE3309529A1 - Trafoloses netzteil

Info

Publication number: DE3309529A1
Application number: DE19833309529
Authority: DE
Inventors: Werner Ing. Arnold (Grad.); Tilmann Dipl.-Ing. 8524 Neunkirchen Krüger; Leonhard 8500 Nürnberg Scheumann
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-09-20
Also published as: US4591728A; GB8404740D0; GB2136643B; DE3309529C2; FR2542943B1; GB2136643A; FR2542943A1

Description

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La/Hr

DIEHL GMBH & CO., 8500 Nürnberg

Trafoloses Netzteil

Die vorliegende Erfindung betrifft ein trafoloses Netzteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Netzteile sind bekannt.

So ist beispielsweise dem Handbuch "Schaltbeispiele mit diskreten Halbleiterbauelementen" (Ausgabe 1972) der Firma Internnetall, auf den Seiten 18, 19, eine stabilisierende Einweg-GleichrichterschalCung entnehmbar, welche ohne Netztransformator betreibbar ist. Dabei dient, ein Vorwiderstandsnetzwerk aus einer Serienschaltung aus einem ohmschen und einem kapazitiven Widerstand als Vorwiderstand für eine Zenerdiode. Die an der Zenerdiode anliegende, auf die Zenerspannung begrenzte Wechselspannung wird über eine Gleichrichterdiode und einen Ladekondensator gleichgerichtet und geglättet. Die Zenerdiode hat in dieser Schaltung neben der Spannungsbegrenzungsfunktion (in Sperrichtung) noch eine zweite Funktion; sie dient in Durchlaßrichtung zur Schließung des Wechselstrompfades über das Vorwiderstandsnetzwerk, d.h., über diese Diode fließt mindestens der gleiche Strom, wie über die angeschlossene elektronische Schaltung, Eine derartige Schaltung eignet sich demnach für einfache elektronische Schaltungen mit geringem Stromverbrauch, die nur eine einzige Versorgungsgleichspannung benötigen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein trafoloses Netzteil zu schaffen, welches mit geringem Schaltungsaufwand zwei Gleichspannungen, sowie eine gegen die Netzspannung niedrige Wechselspannung liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird ein Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgestaltet.

jQ Ein derartiges Netzteil weist insbesondere einen höheren Wirkungsgrad auf, da beide Halbu/ellen der Netzwechselspannung verwendet sind, während bei einem herkömmlichen trafolosen Netzteil nur eine Halbwelle ausgenutzt wird, die zweite jedoch ebenfalls zu thermischen Verlusten im Vorwiderstandsnetzwerk führt. Für die gleiche Ausgangsleistung kann

j5 daher bei einem erfindungsgemäßen Netzteil der Wert des Vorwiderstandsnetzwerkes vergrößert werden, d.h., bei der vorzugsweise verwendeten Kombination aus ohmschen Widerstand und Kondensator kann die Kapazität des Kondensators (auf einen Wert von kleiner 1/V2) verringert werden. Dies bewirkt neben Platzersparnis eine Verbilligung bei den Herstellungskosten, da für diesen Kondensator aus Sicherheitsgründen eine sehr hochwertige Ausführung verwendet werden muß.

Durch die Möglichkeit der unsymmetrischen Auslegung der beiden erzeugten Gleichspannungen bezüglich des gemeinsamen Nullpunktes kann eine angeschlossene elektronische Schaltung möglichst verbrauchsarm ausgelegt werden. Wird die Negative der beiden Ausgangsspannungen auf einen Wert gelegt, der höher als der Betrag des Spitzenwertes der Wechselspannung zur Beheizung des Fluoreszenzdisplays ist, so ist eine vollständige Dunkelsteuerung von Ziffern oder Segmenten des Fluoreszenzdisplays auch im Multiplexbetrieb ohne Schwierigkeiten möglich.

Durch die Verwendung zweier gegeneinander in Serie geschalteter Zenerdioden, welche parallel zum Wechselspannungsausgang des Netzteiles angeschlossen sind, wird ein Anliegen von Überspannungen an der Heizung •je des Fluoreszenzdisplays sicher vermieden.

Durch das schnelle Ansprechen von Zenerdioden auch im hochfrequenten Bereich, M/erden insbesondere auch transiente Netzstörungen von der Schaltung ferngehalten.

Ein zusätzlicher Kondensator, welcher zwischen dem zuzeiten Pol der Netzspannung und einem Schaltungspunkt,zwischen Vorwiderstandsnetzwerk und Gleichrichterdioden, geschaltet wird, dient in vorteilhafter Weise der zusätzlichen Entstörung der Schaltung.

jQ Durch die relative Hochohmigkeit der Schaltung und die hier bereits niedrige anliegende Spannung, können hier Kondensatoren mit geringer Kapazität und Spannungsfestigkeit verwendet werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines trafolosen Netzteils.

Das trafolose Netzteil weist ein Widerstandsnetzwerk RN auf,.welches an einem Pol P der Netzspannung - bei festinstallierten Geräten mit diesem Netzteil ist das vorzugsweise die Phase - angeschlossen ist. Das Widerstandsnetzwerk RN besteht vorzugsweise aus einem ohmschen Widerstand R zur Begrenzung von Einschaltstromstößen und einem Kondensator C als kapazitiver Blindwiderstand in Serienschaltung. Am Vorwiderstandsnetzwerk RN sind zwei Gleichrichterdioden Dl, D2 angeschlossen, wobei die Gleichrichterdiode Dl mit der Anode und die Gleichrichterdiode D2 mit der Kathode angeschlossen sind. Entsprechend fließt über die Gleichrichterdiode Dl nur die positive Halbwelle und über die Gleichrichterdiode D2 nur die negative HaIbwelle des Wechselstroms. Die jeweils andere Elektrode der beiden Gleichrichterdioden Dl, D2 ist mit einem Ladekondensator Cl, C2 und mit einer Zenerdiode Zl, Z2 verbunden. Dabei ist die Kathode der Zenerdiode Zl mit der Anode der Gleichrichterdiode Dl und die Anode der Zenerdiode Z2 mit der Kathode der Gleichrichterdiode D2 verbunden.

Diese beiden" Verbindungspunkte stellen gleichzeitig Ausgänge Ul, U2 für zu/ei Gleichspannungen entgegengesetzter Polarität dar. Die übrigen Anschlüsse der Zenerdioden Zl, Z2 und der Ladekondensatoren Cl, C2 sind miteinander verbunden und bilden den Ausgang 0 des Netzteiles. Die zwischen den Ausgängen Ul und 0, bzvi/. U2 und 0 erhältliche Spannung ist gleich der gewählten Zenerspannung der Zenerdioden Zl bzw. Z2. Durch entsprechende Verwendung von Zenerdioden Zl, Z2 sind dadurch asymmetrische Spannungsverhältnisse an den beiden Ausgängen Ul, U2, wie z.B. -12V und +5V, erreichbar.

Mit dem Ausgang 0 ist ein weiterer Ausgang U3 direkt verbunden. Ein letzter Ausgang U4 ist direkt mit dem zweiten Pol N der Netzspannung verbunden. Zur Vervollständigung der Netzteilschaltung müssen die Ausgänge U]J, U4, an welchen eine Wechselspannung entsteht, durch einen Widerstand o.a. abgeschlossen sein; hier in der Figur durch ein Widerstandssymbol R_f angedeutet. Wird das Netzteil erfindungsgemäß verwendet, so ist an den Ausgängen U,, U. der Heizfaden eines Fluoreszenzdisplays angeschlossen.

Vorzugsweise wird den Ausgängen U-,, U. eine Serienschaltung aus zwei gegeneinandergeschalteten Zenerdioden Z3, Z4 mit etwa gleicher Zenerspannung parallelgeschaltet. Diese Zenerdioden Z3, Z4 dienen der Vorbeileitung von insbesondere transienten Netzstörungen am Heizfaden des Fluoreszenzdisplays und ggf. auch der Begrenzung der am Heizfaden anstehenden Wechselspannung. Vorzugsweise werden die Zenerdioden Z3, Z4 so dimensioniert, daß ihre Zenerspannung gleich der maximal zulässigen Betriebsspannung für den Heizfaden des Fluoreszenzdisplays ist.

Weiterhin kann zur Vernichtung hochfrequenter Netzstörungen ein Kon-3Q densator C3 mit geringer Kapazität zwischen dem zweiten Pol N der Netzspannung, bzw. dem Ausgang U4 und einem Schaltungspunkt zwischen dem Vorwiderstandsnetzwerk RN und den Gleichrichterdioden Dl, D2 angeschlossen werden.

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Vorzugsweise wird das Netzteil so dimensioniert, daß die zwischen den Ausgängen U3 und U4 bei normalen Betriebsbedingungen anstehende Wechselspannung gleich oder geringfügig kleiner als die Zenerspannung der Zenerdioden Z3, Z4 ist. Damit ist dann der das Netzteil durchfließende Gesamtstrom I im wesentlichen gleich dem Strom I- durch den Heizfaden des Fluoreszenzdisplays; die Summe der über die Ausgänge Ul, U2 fließenden Ströme muß dann kleiner als der Strom I- sein. Durch diese Maßnahme wird der Heizfaden mit einer annähernd symmetrischen Vollwellen-Wechselspannung beheizt, was der Lebensdauer des Heizfadens förderlich ist. Die für derartige Heizfäden benötigte Betriebsspannung liegt in der Regel bei Werten bis 12 V (Effektivwert), vorzugsweise bei 3 V, ist also ein bis zwei Größenordnungen niedriger als die Netzspannung.

Weiterhin ist es durch geeignete Dimensionierung der Zenerdiode Z2 möglich, am Ausgang U2 eine negative Spannung zu erhalten, deren Betrag, bezogen auf den Ausgang 0, höher ist, als die Scheitelspannung der am Heizfaden des Fluoreszenzdisplays anliegenden Betriebsspannung. Diese Spannung (am Ausgang U2) kann dann dazu verwendet werden, Anode und Gitter des Fluoreszenzdisplays anzusteuern. Durch diese Maßnahme ist eine vollständige Dunkelsteuerung nicht benötigter Anzeigenteile, insbesondere auch im Multiplexbetrieb, möglich.

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Claims

Patentansprüche

Trafoloses Netzteil für ein elektronisches Gerät, vorzugsweise eine Uhr, mit einem Fluoreszenzdisplay, mit einem an einen Pol der Netzspannung angeschlossenen Vorwiderstandsnetzwerk, vorzugsweise aus einer Serienschaltung aus einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator, mit einer Gleichrichterdiode, mit einem Stabilisator zum Stabilisieren der Ausgangsgleichspannung und mit einem parallel zum Ausgang geschalteten Ladekondensator, dadurch gekennzeichnet,

daß mittels zweier Gleichrichterdioden (Dl, D2) beide Halbu/ellen

jQ der Netzspannung zur Erzeugung je einer unabhängigen.Ausgangsgleichspannung (Ausgänge Ul, U2) mit gemeinsamen Nullpunkt (Ausgang 0) verwendet sind,

daß parallel zu den beiden Gleichspannungsausgängen (Ul, U2) je ein Kondensator (Cl, C2) und eine Zenerdiode (Zl, Z2) als Spannungsstabilisator geschaltet ist, und

daß zwischen dem gemeinsamen Nullpunkt (Ausgang 0) und dem zweiten Pol .(N) der Netzspannung eine niedrige Wechselspannung (Ausgänge U,, U^) zur Beheizung des Fluoreszenzdisplays entnehmbar ist.
2. Trafoloses Netzteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Zenerdioden (Zl, Z2) unterschiedliche Zenerspannungen aufweisen, wobei die eine Ausgangsgleichspannung (Ausgang U2) gegen den gemeinsamen Nullpunkt (Ausgang 0) einen negativen Wert aufweist, dessen Betrag vorzugsweise größer ist, als der maximale Spitzenwert der Wechselspannung zur Beheizung des Fluoreszenzdisplays.
3. Trafoloses Netzteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß den Wechselspannungsausgängen (U,, U.) zwei in Serie gegeneinander geschaltete u/eitere Zenerdioden (Z3, Z4) parallel geschaltet sind, wobei die Zenerspannung gleich u/ie, oder kleiner als die maximal zulässige Spannung zur Beheizung des Fluoreszenzdisplays ist.
4. Trafoloses Netzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem zweiten Pol (N) der Netzspannung und dem Schaltungspunkt zwischen Vorwiderstandsnetzwerk (RN) und Gleichrichterdioden (Dl, D2) ein weiterer Kondensator (C3) geschaltet ist, über welchen hochfrequente Störungen abgeführt sind.