DE3543300A1 - Verfahren zur regelung von schaltnetzteilen - Google Patents
Verfahren zur regelung von schaltnetzteilenInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- H02M3/33546—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type with automatic control of the output voltage or current
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rege
lung von Schaltnetzteilen mit Potentialtrennung durch
einen Transformator im Leistungsteil und einem Schalt
element sowie sekundären Gleichrichter- und Filteranord
nungen und mit einer Höhenregelung der Ausgangsspannung
durch eine Pulsbreitenregelung des Schaltelementes. Die
Anordnung findet Anwendung bei der Stromversorgung von
elektronischen Geräten.
Bei Schaltnetzteilen wird die Impulsbreite geregelt,
beispielsweise durch Zu- und Abschalten eines Transi
stors, so daß am Ausgang eine konstante lastunabhängige
Gleichspannung abgreifbar ist. Grundlagen für die Rege
lung von Schaltnetzteilen sind bekannt aus dem Buch:
"Stromversorgungen für die Elektronik" von H. Stiefken,
Springer-Verlag 1979, ab Seite 86.
Die Leitend-Phase für den Schalttransistor und damit die
Stromabgabe am Ausgang wird durch eine sekundärseitige
Impulsbreitenregelung erreicht. Die erforderliche Poten
tialtrennung erfolgt dabei durch Optokoppler oder Trans
formatoren. Dieser Aufwand wird noch erhöht durch ein
Hilfsnetzteil zur Spannungsversorgung der Impulsbreiten
regelung. Eine Impulsbreitenregelung mit einer Span
nungsversorgung aus der Netzseite ist ebenfalls bekannt.
Das Erfassen der Ausgangsspannung erfolgt dabei weiter
hin auf der Niederspannungsseite, und das Ergebnis wird
analog auf die netzseitige Regelung übertragen. Auch
hier ist wieder eine Potentialtrennung, beispielsweise
durch Optokoppler, erforderlich.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein einfaches
Verfahren zu finden, mit dem beim stationären Betrieb
des Schaltnetzteils über eine digitale Übertragungs
strecke eine Regelung der Durchflußphase des Schalttran
sistors durch die Niederspannungsseite erfolgt.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patent
anspruchs 1 erzielt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Durch die Aufteilung von Steuerung und Regelung auf die
Primär- und die Sekundärseite des Schaltnetzteiles mit
getrennten Steuerungs- bzw. Regelgliedern ergibt sich
besonders in der Anlaufphase eine sehr geringe Störan
fälligkeit. So kann in vorteilhafter Weise der sehr kri
tische Anlaufbetrieb von der primärseitigen Steuerung
übernommen werden, während für den stationären Betrieb
der sekundärseitige Pulsbreitenregler vorgesehen ist.
Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles ersichtlich.
Das Prinzipschaltbild für ein Ausführungsbeispiel wird
nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Vom
Prinzip her ist es dabei gleichgültig, ob ein Sperr
wandler- oder ein Flußwandlertransformator zum Einsatz
kommt, die Erfindung ist bei beiden anwendbar.
An den beiden Eingangsklemmen 1, 2 liegt eine Gleich
spannung U 1, die auf einen niedrigen Wert U 2 an den Aus
gangsklemmen 3, 4 übertragen werden soll. Ein gestri
chelt eingezeichneter Lastwiderstand 5 soll den Strom
fluß am Ausgang symbolisieren. Schutzdioden und Konden
satoren, die selbstverständlich in der Praxis vorhanden
sind, die aber bei dem erfindungsgemäßen Prinzip keine
Bedeutung haben, wurden der Übersicht halber in der
Zeichnung weggelassen.
Von der Eingangsklemme 1 zur Eingangsklemme 2, die auf
Massepotential geführt ist, ist die Reihenschaltung der
Primärwicklung L 1 eines Transformators 6 mit der Kollek
tor-Emitterstrecke eines Schalttransistors 7 gelegt. Die
Basis des Schalttransistors 7 wird durch einen Treiber 8
angesteuert, der wiederum über einen Umschalter 9 mit
oberer und unterer Schaltstellung in der oberen Stellung
durch eine Pulsbreitensteuerung 10 beeinflußt wird. Die
Pulsbreitensteuerung 10 und der Treiber 8 werden span
nungsmäßig an die Eingangsklemme 1 bzw. die Eingangs
spannung U 1 gelegt. Beim Einschaltvorgang (Anlaufbe
trieb) ist der Umschalter 9 immer in der oberen Schalt
stellung. Der Einschaltvorgang wird durch einen nicht
gezeigten Netzschalter, beispielsweise an der Klemme 1,
ausgelöst.
Auf der potentialgetrennten Sekundärseite des Schalt
netzteils ist die Sekundärwicklung L 2 des Transformators
6 und die übliche Gleichrichter- und Siebschaltung ange
ordnet. Ein Pulsbreitenregler 11 ist spannungsmäßig an
die Niederspannungsseite der Ausgangsklemmen 3 und 4
gelegt. Um deutlicher herauszustellen, daß die Sekundär
seite potentialgetrennt von der Primärseite ist, wurde
die negative Ausgangsspannung U 2 (an der Klemme 4) mit
einem Pfeil gekennzeichnet. Der sekundärseitige Puls
breitenregler 11 wird signalmäßig durch die Höhe der
Ausgangsspannung U 2 angesteuert. Diese Ansteuerung er
folgt über die nicht näher bezeichneten Spannungsteiler
widerstände zwischen Plus U 2 (Klemme 3) und Minus U 2
(Klemme 4).
Der Pulsbreitenregler 11 erzeugt intern eine Referenz
spannung und vergleicht diese mit der Höhe der Ausgangs
spannung U 2. Die Referenzspannung kann aber in Ausge
staltung der Erfindung auch von außen zugeführt werden.
Zu diesem Zweck ist am Pulsbreitenregler 11 ein Eingang
U ref vorgesehen.
Durch Vergleich zwischen Referenzspannung und Ausgangs
spannung U 2 innerhalb des Pulsbreitenreglers wird ein
Impuls gebildet, dessen Breite die Höhe der Vergleichs
spannung darstellt. Je breiter der Impuls also ist, umso
höher ist der Unterschied zwischen Referenzspannung und
Ausgangsspannung U 2. Diese digitalen Impulse werden nun
von der Sekundärseite des Schaltnetzteils über eine Po
tentialtrennstufe 12 auf die Primärseite übertragen. Die
Potentialtrennstufe 12 kann beispielsweise aus einem
Optokoppler oder einem Transformator bestehen. Auf der
Primärseite werden die digitalen Impulse aus dem Puls
breitenregler 11 über die untere Schaltstellungdes Um
schalters 9 auf den Treiber 8 geführt. Während der Be
triebsphase des Schaltnetzteils (stationärer Betrieb)
übernimmt also der Pulsbreitenregler 11 über die untere
Schaltstellung des Schalters 9 die Basisansteuerung des
Schalttransistors 7.
Während des Einschaltvorganges (Anlaufbetrieb) ist der
Schalter 9 in die obere Stellung geschaltet, so daß die
Pulsbreitensteuerung 10 Impulse von ansteigender Breite
abgeben kann. Diese Impulse werden im Treiber 8 ver
stärkt und schalten die Emitter-Kollektorstrecke des
Schalttransistors 7 durch. Durch die breiter werdenden
Impulse schaltet der Schalttransistor 7 immer länger
durch und die Spannung U 2 auf der Sekundärseite steigt
immer höher an. Ab einer gewissen Größe der Ausgangs
spannung U 2 (stationärer Betrieb) übernimmt der Regler
11 die Regelung der Ausgangsspannung U 2. Dazu wird der
Schalter 9 in die untere Stellung gebracht, und der Reg
ler 11 steuert über den Treiber 8 nunmehr die Durchlaß
zeiten des Schalttransistors 7.
In der Pulsbreitensteuerung 10 ebenso wie in der Puls
breitenregelung 11 sind Oszillatoren (beispielsweise
RC-Generatoren) angeordnet, die synchron arbeiten müs
sen. Zur Synchronisation dieser Oszillatoren zwischen
der Steuerung 10 und dem Regler 11 ist ein digitaler
Übertragungsweg über eine Potentialtrennstufe 13 vorge
sehen. Die Synchronisation zwischen Regler und Steuerung
kann aber auch extern erfolgen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Regelung von Schaltnetzteilen mit
Potentialtrennung durch einen Transformator im Lei
stungsteil und einem Schaltelement sowie sekundären
Gleichrichter- und Filteranordnungen und mit einer Hö
henregelung der Ausgangsspannung durch eine Pulsbreiten
regelung des Schaltelementes,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anlauf- und der Be triebsphase zwei verschiedene Pulsbreitenregelungen des Schaltelementes (7) derart erfolgen, daß eine Steuerung (10) für die Anlaufphase des Schaltnetzteils und ein Pulsbreitenregler (11) für den stationären Betrieb und die Regelung zuständig sind,
daß die Steuerung (10) spannungsmäßig aus der Primärsei te des Schaltnetzteils versorgt wird und über den oberen Kontakt eines Umschalters (9) und einen Treiber (8) das Schaltelement (7) ansteuert,
daß der Pulsbreitenregler (11) spannungsmäßig von der Sekundärseite des Schaltnetzteils versorgt wird und von dem Istwert eines Strom/Spannungs-Wertes (U 2) am Ausgang (3, 4) des Schaltnetzteils angesteuert wird,
daß der Pulsbreitenregler (11) durch Vergleich zwischen einer internen Referenzspannung und dem Istwert des Strom/Spannungs-Wertes am Ausgang (3, 4) eine Impulsspan nung erzeugt, die digital über eine Potentialtrennung (12) und einen unteren Kontakt des Umschalters (9) und den Treiber (8) das Schaltelement (7) ansteuert und
daß die Synchronisation des Pulsbreitenreglers über ei nen digitalen Übertragungsweg mit Potentialtrennung (13) durch die Steuerung (10) erfolgt.
daß in der Anlauf- und der Be triebsphase zwei verschiedene Pulsbreitenregelungen des Schaltelementes (7) derart erfolgen, daß eine Steuerung (10) für die Anlaufphase des Schaltnetzteils und ein Pulsbreitenregler (11) für den stationären Betrieb und die Regelung zuständig sind,
daß die Steuerung (10) spannungsmäßig aus der Primärsei te des Schaltnetzteils versorgt wird und über den oberen Kontakt eines Umschalters (9) und einen Treiber (8) das Schaltelement (7) ansteuert,
daß der Pulsbreitenregler (11) spannungsmäßig von der Sekundärseite des Schaltnetzteils versorgt wird und von dem Istwert eines Strom/Spannungs-Wertes (U 2) am Ausgang (3, 4) des Schaltnetzteils angesteuert wird,
daß der Pulsbreitenregler (11) durch Vergleich zwischen einer internen Referenzspannung und dem Istwert des Strom/Spannungs-Wertes am Ausgang (3, 4) eine Impulsspan nung erzeugt, die digital über eine Potentialtrennung (12) und einen unteren Kontakt des Umschalters (9) und den Treiber (8) das Schaltelement (7) ansteuert und
daß die Synchronisation des Pulsbreitenreglers über ei nen digitalen Übertragungsweg mit Potentialtrennung (13) durch die Steuerung (10) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die interne Referenzspannung des Pulsbreiten
reglers (11) durch einen extern zugeführten Sollwert
(U ref ) vorgebbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Synchronisation der Steuerung (10) und des
Pulsbreitenreglers (11) extern erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853543300 DE3543300A1 (de) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | Verfahren zur regelung von schaltnetzteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853543300 DE3543300A1 (de) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | Verfahren zur regelung von schaltnetzteilen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3543300A1 true DE3543300A1 (de) | 1987-06-11 |
Family
ID=6287900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853543300 Ceased DE3543300A1 (de) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | Verfahren zur regelung von schaltnetzteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3543300A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994009557A1 (de) * | 1992-10-15 | 1994-04-28 | Ant Nachrichtentechnik Gmbh | Einrichtung mit einem gleichspannungswandler für den schaltbetrieb |
FR2707051A1 (de) * | 1993-06-10 | 1994-12-30 | Matsushita Electric Works Ltd | |
DE4422207A1 (de) * | 1993-11-02 | 1995-05-04 | Hewlett Packard Co | Strombegrenzung für den Anlauf eines Gleichstrom-Elektromotors |
DE19635611C2 (de) * | 1996-08-26 | 2000-06-21 | Rainer Kisthardt | Schaltungsanordnung (SAO) zur Senkung der Stromaufnahme, elektronischer und elektrischer Geräte im Stand- By - Betrieb |
WO2000072432A1 (en) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Emerson Energy Systems Ab | A soft start circuit |
Citations (2)
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DE3130958A1 (de) * | 1980-08-07 | 1982-04-08 | International Standard Electric Corp., 10022 New York, N.Y. | Gleichspannungswandler |
US4460951A (en) * | 1982-07-01 | 1984-07-17 | Honeywell Information Systems Inc. | Control circuit arrangement for a self-start power supply |
-
1985
- 1985-12-07 DE DE19853543300 patent/DE3543300A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ABB CEAG LICHT- UND STROMVERSORGUNGSTECHNIK GMBH, |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |