DE3341785A1

DE3341785A1 - Miniatur-schaltnetzteil

Info

Publication number: DE3341785A1
Application number: DE19833341785
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Dangschat; Franz Guentner; Ernst Paulik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1985-06-13

Description

Miniatur-Schaltnetzteil
Die Erfindung betrifft ein Miniatur-Schaltnetzteil mit einer als integrierte Schaltung ausgeführten Sperrwandlerschaltung und einem Sperrwandlertransformator, der gemeinsam mit weiteren elektrischen Bauelementen auf einer Schaltungsplatine angeordnet ist.
Bekannte Netzteile, die zur Stromversorgung von beispielsweise Taschenrechnern, Rundfunkgeräten sowie als Ladegeräte verwendet werden und die als externes Bauteil z.B.
in einem Gehäuse mit Steckeranschluß eingebaut sind weisen nur geringe Ausgangsleistungen von 2 6 W auf.
Größere Ausgangs leistungen lassen sich in der bisher bekannten Technik nicht verwirklichen, da der üblicherweise verwendete 50 Hz -Transformator zu groß und zu schwer würde.
Schaltnetzteile, die höhere Ausgangs leistungen als die vorstehend beschriebenen Netzteile besitzen, sind in der bisher bekannten Bauart zu groß und zu sperrig um als externes Netzteil ~eingesetzt werden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Miniatur-Schaltnetzteil anzugeben, das eine höhere Ausgangsleistung als die bisher bekannten externen Netzteile aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsplatine mehrteilig ausgebildet ist, und daß die Teilplatinen derart unter einem Winkel ange- ordnet sind, daß dieBauelemente auf denein@elnen Teilplatinen in die jeweiligen Freiräume der anderen Teilplatinen ragen.
Durch die Aufteilung der Schaltungsplatine in einzelne Teilplatinen wird der Vorteil erzielt, daß die Bauteile der einen Teilplatine jeweils in den freien Raum der anderen Teilplatinen ragen, da nicht alle elektrischen Bauelemente, die auf der Schaltungsplatine angeordnet sind, die gleiche Höhe aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine beträchtliche Raumeinsparung; Durch die bevorzugte Ausführung des Spulenkörpers in Steckkammertechnik können die erforderlichen Sicherheitsabstände eingehalten werden, und man kann gegebenenfalls auf den Verguß verzichten. Dies ergibt eine Einsparung an Volumen, Gewicht und Kosten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die Schaltungsplatine in zwei Teilplatinen aufgeteilt ist, die vorzugsweise unter einem Winkel von 900 oder 180 0angeordnet sind. Die Verbindung der beiden Teilplatinen erfolgt durch robuste Verzahnung und Langlöcher bei der 90°-Anordnung bzw. durch Stifte bei der 1800 An ordnung sowie durch einen Tauchlötvorgang.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Miniatur-Schaltunetzteil in einem Gehäuse mit Steckeranschluß eingebaut ist. Es ist vorteilhaft, wenn das erforderliche Entstörfilter in einer separaten Kammer eingebaut ist, die gegenüber dem übrigen Gehäuse mit einer Abschirmwand versehen ist. Zur weiteren Vermeidung von Störungen kann das Miniatur-Schaltnetzteil mit einem abgeschirmten Netzkabel mit Filterwirkung ausgestattet werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der dazugehörenden Zeichnung zeigen Fig. 1 und Fig. 2 Ansichten einer ersten Ausführungsform, Fig. 3 und 4 Ansichten einer weiteren Ausführungsform, Fig. 5 und Fig. 6 Ansichten einer Schaltungsplatine und Fig. 7 eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Miniatur-Schaltnetzteiles.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei um einen Winkel von 900 gedrehte Seitenansichten eines Miniatur-Schaltnetzteiles dargestellt, das zwei Teilplatinen P1 und P2 aufweist, die unter einem Winkel von 900 zueinander angeordnet sind.
In den Figuren sind dabei nur die volumenmäßig größten Bauelemente, nämlich der Transformator T die Kondensatoren Cl, C2 und C3, die integrierte Sperrwandlerschaltung IS und eine Sicherung Si dargestellt. Wie den Figuren zu entnehmen ist, sind die vom Volumen her größten Bauelemente, der Transformator T sowie die integrierte Schaltung IS derart auf der Teilplatine P2 angeordnet, daß sie in den Freiraum der auf der Teilplatine P1 angeordneten Bauelemente C1, C2, C3 und Si ragen.
In den Fig. 3 und 4 sind zwei weitere, um einem Blickwinkel von 900 zueinander angeordnete Seitenansichten eines Miniatur-Schaltnetzteiles dargestellt, das in ein Gehäuse G mit Steckeranschluß S eingebaut ist. In den Fig.
3 und 4 sind die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet. Das Gehäuse G weist eine separate Kammer K auf in der ein Entstörfilter F angeordnet ist. Die separate Kammer K ist vom übrigen Gehäuse mittels einer Abschirmwand A abgetrennt.
In den Fig. 5 und 6 sind zwei Ansichten der Teilplatinen P1 und P2 dargestellt, die bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 verwendet wurden. Die Teilplatine P2 ist mit einer robusten Verzahnung Z versehen, die in in der Teilplatine P1 angeordnete Langlöcher L eingreift. Nach dem Zusammensetzen der beiden Teilplatinen Pl und P2 erfolgt die Verbindung der Verzahnung Z mit den Langlöchern L und#den zugehörigen Anschlußbahnen vorzugsweise durch einen Tauchlötvorgang.
Die Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein Miniatur-Sperrwandler-Netzteil mit zwei Ausgangsspannungen von 40 bzw. 12 V. Als integrierte Sperrwandlerschaltung IS wird der Baustein TDA 4601 D verwendet, der beispielsweise im Prinzip in SIEMENS Schaltbeispiele, Ausgabe 1980/81, S. 194-197 beschrieben ist. Die integrierte Schaltung IS übernimmt dabei im freischwingenden Sperrwandlernetzteil die Ansteuerung, Regelung und Überwachung des Schalttransistors Trl. Die Schaltung ist für eine Eingangsnetzwechselspannung von 90 bis 270 V ausgelegt, die mittels der Gleichrichterbrücke Gl gleichgerichtet und dem Ladekondensator C1 zugeführt wird. Der Schalttransistor Trl legt diese am Kondensator C1 anstehende Spannung periodisch an die Wicklung 2 - 6 des Sperrwandlertransformators T, wobei die integrierte Schaltung IS die erforderliche Regelung übernimmt.
An den Sekundärwicklungen 7/8-11/12 entstehen während der Sperrzeit des Schalttransistors Trl Spannungsspitzen, die über die Gleichrichterdioden D1, D2 gleichgerichtet werden und die Betriebsspannungen ergeben. Mit dem Einsteller E können die Betriebsspannungen justiert werden.
Der Transistor Tr2 dient dazu, daß beim Anlaufen der Schaltung der integrierte Baustein IS mit einer ungere- gelten Spannung versorgt wird. Im eingeschwungegen Zustand wird der Transistor Tr2 gesperrt und die integrierte Schaltung IS wird geregelt gefahren und erhält die Energieversorgung durch die Wicklung 3 - 4 des Transformators T. Diese Spannung wird mittels der Diode D3 gleichgerichtet und durch den Kondensator C4 geglättet.
Im Regelbetrieb werden am Eingang 2 der IS die Null-Durchgänge der von der Rückkoppelspule 5-6 eingespeisten Frequenz registriert und an die Steuerlogik weitergegeben.
An Anschluß 3 werden die gleichgerichteten Amplitudenänderungen von der Rückkoppelspule 5 -6 angelegt. Eine Nachbildung des Kollektorstromes erfolgt durch ein externes RC-Glied an Anschluß 4 und intern in der IS festgelegten Schwellspannungen. Bei Vergrößerung der Kapazität des Kondensators C vergrößert sich der größtmögliche Kollektorstrom des Schalttransistors Trl (Umkehrpunkt). Damit ist der gewünschte Regelbereich festgelegt. Am Anschluß 5 der IS besteht eine zusätzliche Trigger- und Blockiermöglichkeit in der Weise, daß bei unterschreiten einer vorbestimmten Spannung der Ausgang (Anschluß 8) gesperrt wird.
Über Anschluß 7 der IS wird der Schalttransistor Trl angesteuert, wobei zwischen Anschluß 7 und Anschluß 8 eine Stromgegenkopplung mit einem externen Widerstand eingeführt ist, dessen Widerstandswert die maximale Amplitude des Basisansteuerstromes für den Schalttransistor Trl bestimmt.
Der Kondensator C5 dient zur Potentialtrennung zwischen dem Transistor Trl und der integrierten Schaltung IS.
Die in der Fig. 7 dargestellte Schaltungsanordnung ist für maximale Ausgangsleistungen bis zu 30 W ausgelegt, so daß mit dem erfindungsgemäßen Miniatur-Schaltnetzteil die Stromversorgung für z.B. Video-Recorder, Personal-Computer, Taschenrechner, Rundfunkgerät und NC-Akkus erfolgen kann.
10 Patentansprüche 7 Figuren

Claims

Patentansprüche Miniatur-Schaltnetzteil mit einer als integrierte Schaltung ausgeführten Sperrwandler-Schaltung und einem Sperrwandler-Transformator, der gemeinsam mit weiteren elektrischen Bauelementen auf einer Schaltungsplatine angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Schaltungsplatine mehrteilig ausgebildet ist, und daß die Teilplatinen derart unter einem Winkel angeordnet sind, daß die Bauelementen auf den einzelen Teilplatinen in die jeweiligen Freiräume der anderen Teilplatinen ragen.
2. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spulenkörper des Transformators (T) in Steckkammertechnik ausgeführt ist.
3. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltungsplatine in zwei Teilplatinen (P1, P2) aufgeteilt ist.
4. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zwei Teilplatinen (P1, P2) unter einem Winkel von 900 angeordnet sind.
5. Miniatur-Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Teilplatinen (P1, P2) durch Verzahnung (Z) und Langlöcher (L) miteinander verbunden sind.
6. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zwei Teilplatinen (P1, P2) unter einem Winkel von 1800 angeordnet sind, und daß die Teilplatinen (P1, P2) durch Stifte miteinander verbunden sind.
7.Miniatur-Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es in ein Gehäuse (G) mit Steckeranschluß (S) eingebaut ist.
8. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es ein Entstörfilter (F) in einer separaten Kammer (K) des Gehäuses (G) aufweist.
9. Miniatur-Schaltnetzteil nach Anspruch 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die separate Kammer (K) eine Abschirmwand (A) aufweist.
10. Miniatur-Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es ein abgeschirmtes Netzkabel mit Filterwirkung aufweist.