DE3615168A1 - Schaltnetzteil, insbesondere sperrwandler, mit elektronischer strombegrenzung - Google Patents
Schaltnetzteil, insbesondere sperrwandler, mit elektronischer strombegrenzungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, insbesondere
einen Sperrwandler, mit elektronischer Strombegrenzung
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Schaltnetzteile zeichnen sich durch einen hohen Wirkungs
grad aus und finden daher immer mehr technische Anwen
dungen, darunter auch solche, in denen ausgangsseitige
Überlastungen und Kurzschlüsse nicht ausgeschlossen wer
den können. Für solche Fälle ist zum Schutz des Stromver
brauchers wie des Schaltnetzteils selbst eine sicher und
rasch reagierende automatische Begrenzung des Netzteil
stromes vorzusehen. Zwei bekannte Grundschaltungen zur
elektronsichen Strombegrenzung sind in den Schaltbildern
der Sperrwandler nach Fig. 1 und 2 enthalten.
In der Schaltung nach Fig. 1 wird der Primärstrom des
Netzteiltransformators als Spannungsabfall an einem ohm
schen Widerstand (R 1) erfaßt. Wenn dieser Spannungsabfall
im Überlast- oder Kurzschlußfall größer wird als ein zum
Vergleich vorgegebener Grenzwert (UG 1), wird der den
Primärstrom schaltende Halbleiterschalter über einen
Komparator und eine Ansteuereinheit in den Sperrzustand
gesteuert. In der Schaltung nach Fig. 2 wird der Sekun
därstrom des Netzteiltransformators als Spannungsabfall
an einem ohmschen Widerstand (R 10) erfaßt. Der Span
nungsabfall wird von einem Differenzverstärker verstärkt,
aus Potentialtrennungsgründen über einen Optokoppler von
einem Komparator mit einem vorgegebenen Grenzwert (UG 2)
verglichen und der Ansteuereinheit des Halbleiterschal
ters aufgegeben, um diesen im Fall eines Überstroms in den
Sperrzustand zu steuern und die Energieübertragung von
der Primär- auf die Sekundärseite des Transformators zu
drosseln. Nachteilig an diesen Schaltungen sind der re
lativ große Hardwareaufwand, das Erfordernis zusätzlicher
Referenz- und Hilfsspannungen neben der Versorgungsspan
nung und, hinsichtlich eingesetzter Optokoppler, deren
Alterungsanfälligkeit und damit eine Unzuverlässigkeit
der Gesamtschaltung. Darüber hinaus verursachen die Strom
meßwiderstände (R 1; R 10) auch im störungsfreien Betrieb
laufende Verlustleistungen.
Als solche bekannt sind weiterhin Anordnungen zur Umwand
lung von (kleinen Meß-) Gleichspannungen in eine Wechsel
spannung mit magnetisch steuerbaren Halbleiterwiderstän
den, über die die umzuwandelnde Gleichspannung einem
Transformator zugeführt wird (DE-AS 12 86 208), sowie
Anordnungen, bei denen zur Stabilisierung der Eigenschaf
ten eines Transistorverstärkers mittels einer Gegenkopp
lungsschaltung mit magnetisch steuerbaren Widerständen
ein Teil der Ausgangsgröße auf den Eingang zurückgeführt
wird (DE-PS 12 17 447). Soweit der dortige Einsatz ma
gnetfeldabhängiger Widerstände überhaupt auf Schaltnetz
teile übertragbar ist, weisen die zitierten Anordnungen
noch den Nachteil auf, daß in ihnen zur Ausnutzung des
magnetischen Steuerungseffektes zusätzliche, unhandli
che Bauelemente, nämlich Induktivitäten, eigens für die
Erzeugung der steuernden Magnetfelder bereitgestellt
werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für gat
tungsgemäße Schaltnetzteile aufwandsarme und dabei zu
verlässige Strombegrenzungsschaltungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Wei
terbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in
der ermöglichten Ersparnis an Hardware bei gleichzeitiger
Sicherstellung eines hohen Zuverlässigkeitsstandards. Im
Extremfall besteht die Strombegrenzungsschaltung für das
Schaltnetzteil aus nur einem zusätzlichen Bauelement,
dem magnetfeldabhängigen Widerstand, und benötigt dabei
keine Extra-Bauelemente zur Erzeugung des steuernden Ma
gnetfeldes. Die Anordnung arbeitet trägheitslos und ver
schleißfrei. Sie benötigt auch keine Hilfs-, Betriebs-
oder Referenzspannungen für Verstärker, Komparator u. ä.
Da der magnetfeldabhängige Widerstand erst mit zunehmen
dem Strom wächst, sind auch die laufenden Verlustlei
stungen, die an ihm gegebenenfalls entstehen können,
geringer als in herkömmlichen Schaltungen. Das Anwachsen
des Widerstandes mit dem Strom bietet darüber hinaus be
reits an sich einen inhärenten Stabilisierungs- und Be
grenzungseffekt auf den Strom, wenn der magnetfeldab
hängige Widerstand im gesteuerten Stromkreis liegt.
Wird der magnetfeldabhängige Widerstand in einer einstell
baren Spannungsteiler- oder Brückenschaltung betrieben,
gemäß Anspruch 4 bzw. 7, läßt sich vorteilhaft der Ein
satzpunkt der Strombegrenzung anwendungsspezifisch vari
ieren. Liegt ein Spannungsteiler mit magnetfeldabhängigem
Widerstand elektrisch an der Versorgungsspannung des
Schaltnetzteils, ergibt sich der Vorteil, daß die Strom
begrenzungsschaltung auch etwa auftretende Spannungs
schwankungen der Versorgung ausregeln kann. Die Brücken
schaltung zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit gegen
über Widerstandsänderungen und durch einen trennscharfen
Einsatzpunkt der Strombegrenzung aus.
Der gerichtete Einbau gut leitender Materialeinschlüsse
in den Werkstoff des magnetfeldabhängigen Widerstandes,
nach Anspruch 10, sorgt für eine vorteilhaft große Emp
findlichkeit des Widerstandes gegenüber Änderungen des
Magnetfeldes, d. h. für eine hohe Widerstandsänderung bei
gegebener Änderung der magnetischen Flußdichte.
Anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispie
le wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 und Fig. 2 Schaltbilder von Schaltnetzteilen mit
herkömmlichen Strombegrenzungseinrichtungen;
Fig. 3 bis Fig. 6 Schaltbilder erfindungsgemäßer Schalt
netzteile;
Fig. 7 ein Diagramm mit der Kennlinie eines magnetfeldab
hängigen Widerstandes;
Fig. 8 ein Schnittbild eines Transformators mit in einem
Luftspalt angeordnetem magnetfeldabhängigem Wider
stand.
Bei den Schaltnetzteilen nach den Fig. 1 und 2 handelt
es sich um Sperrwandler mit konventionellen Strombegren
zungseinrichtungen. Die Sperrwandler als solche funktio
nieren so, daß der Halbleiterschalter S - z. B. ein bipola
rer Transistor oder ein Feldeffekttransistor - die Primär
wicklung W 1 des Transformators T mit einem Transformator
strom I aus der Versorgungsspannung U 1 erregt, dadurch in
der Sekundärwicklung W 2 einen Sekundärstrom induziert,
über die Diode D die Kapazität C 2 auflädt und am Last
widerstand R 2 die Ausgangsspannung U 2 entstehen läßt. Der
Halbleiterschalter S, angesteuert von der einen Pulsmodu
lator PM und eine Treiberstufe TS umfassenden Ansteuer
einheit A, schaltet zyklisch den Transformatorstrom I, um
die pro Zeiteinheit von der Primärwicklung W 1 des Trans
formators T auf die Sekundärwicklung W 2 übertragene Ener
gie zu kontrollieren, wobei insbesondere die Konstanthal
tung der der Ausgangsspannung U 2 ein Ziel sein kann. Die Re
gelungsaufgabe, die Ausgangsspannung U 2 auf dem vorgeb
baren Sollwert U 20 zu halten, wird z. B. dadurch gelöst,
daß der Pulsmodulator PM in der Ansteuereinheit A in Ab
hängigkeit von einem Soll-Ist-Vergleich die Breite und/
oder Höhe und/oder Frequenz der von ihm an die Treiber
stufe TS ausgegebenen und den Halbleiterschalter S an
steuernden Pulse variiert. Auf diese Weise wird stets
nur soviel Energie zum Lastwiderstand R 2 übertragen, wie
dort verbraucht und zur Konstanthaltung der Ausgangsspan
nung U 2 benötigt wird - im Gegensatz zu konventionellen
Längsregelungen, die auf einer bewußten Energieverhei
zung basieren und entsprechend geringere Wirkungsgrade
aufweisen.
Angemerkt sei noch die alternative Ausführungsform von
Schaltnetzteilen, die darin besteht, daß der sekundäre
Strom des Transformators T von einem Halbleiterschalter
zyklisch geschaltet wird, wiederum um weitgehend ohne
Wärmeverluste, nämlich nur mit Schaltverlusten, die pro
Zeiteinheit durch den Lastwiderstand R 2 - allgemein:
durch den Verbraucher - aufgenommene Ladungsmenge auf
die Kapazität C 2 nachzuladen. Die Zwischenschaltung ei
nes Transformators ist aber auch hier in aller Regel
notwendig, sei es aus physikalischen Gründen, z. B. wenn
die Ausgangsspannung U 2 höher als die Versorgungsspan
nung U 1 sein soll, oder aus Sicherheitsgründen, nämlich
zur Potentialtrennung.
Funktion und Nachteile der in den Schaltbildern nach
Fig. 1 und 2 enthaltenen konventionellen Strombegrenzungs
einrichtungen wurden in der Beschreibungseinleitung be
reits kurz besprochen. Bei der ersten Einrichtung wird
als Maß für den primären Transformatorstrom I der
Spannungsabfall am Widerstand R 1 erfaßt, über den aus
dem Widerstand R 3 und der Kapazität C 1 bestehenden Tief
paß geglättet und am Komparator K 1 mit einem Grenzwert
UG 1 verglichen. Bei Überlast oder Kurzschluß im Sekundär
kreis nimmt auch der primäre Transformatorstrom I unzu
lässig hohe Werte an, wodurch die Spannung am Widerstand
R 1 den Grenzwert UG 1 übersteigt und der Komparator K 1
die Breite und/oder Amplitude und/oder Frequenz der vom
Pulsmodulator PM an die Treiberstufe TS ausgegebenen
Pulse reduziert, im einfachsten Falle sperrt, und damit
den Halbleiterschalter S desaktiviert. Bei der Einrich
tung nach Fig. 2 wird der Sekundärstrom gemessen, als
Spannungsabfall am Widerstand R 10. Dieser Spannungsab
fall wird im Differenzverstärker V verstärkt und regt
die Leuchtdiode LED eines Optokopplers OPT zur Aussen
dung von Licht an, das seinerseits die Leitfähigkeit des
Phototransistors PH beeinflußt. Wird der Strom durch
den Widerstand R 10 unzulässig groß, steuert die Leucht
diode LED den Phototransistor PH so weit durch, daß die
von der Hilfsspannung UH am Widerstand R 9 erzeugte Span
nung größer als der zugehörige Grenzwert UG 2 ist, und
der Komparator K 2 veranlaßt die Ansteuereinheit A zur
Drosselung des primären Transformatorstroms I.
Wesentlich weniger Hardwareaufwand, keine alterungsan
fälligen Optokoppler, keine Hilfs- und Referenzspannungen
sowie erheblich geringere laufende Verlustleistungen be
nötigen die Strombegrenzungsschaltungen nach den Fig.
3 bis 6, in denen jeweils ein magnetfeldabhängiger, in
einem Luftspalt G des Transformators T angeordneter Wi
derstand RM Teil des Regelungsmechanismus ist. (Mit dem
Luftspalt G im magnetisierbaren Kernmaterial dient der
Transformator T zugleich als verstetigender Energiespei
cher des Sperrwandlers.)
Vor allem Halbleiter-Werkstoffe mit hoher Elektronenbe
weglichkeit eignen sich als magnetfeldabhängiges Wider
standsmaterial, z. B. Indiumantimonid, Indiumarsenid,
Galliumantimonid, Galliumarsenid. Vorteilhaft ist bei
diesen Materialien der Einbau eutektischer Nadeln mit
höherer Leitfähigkeit als jener des Grundmaterials, z. B.
Nickelantimonid in Indiumantimonid. Bei Ausrichtung der
Nadeln senkrecht zum Magnetfeld und zum Strompfad ergibt
sich eine hohe Widerstandszunahme im Magnetfeld. Eine
Kennlinie der Abhängigkeit eines (normierten) Wider
standswerts RM(B)/RM(O) von der magnetischen Flußdichte B
ist im Diagramm der Fig. 7 aufgetragen: Der Widerstand
nimmt mit dem Betrag der Flußdichte B monoton zu.
Fig. 8 zeigt in einem Schnittbild die Anordnung eines
magnetfeldabhängigen Widerstandes RM im Luftspalt G des
Kerns K eines Transformators T. Dort ist der magnetfeld
abhängige Widerstand RM, umgeben von der Primärwicklung
W 1 und der Sekundärwicklung W 2, elektrisch isoliert auf
einem Trägerplättchen P montiert, das aus weichmagneti
schem oder aus nichtmagnetischem Material, z. B. Aluminium
oxid, bestehen kann. Als Tranformatorenkerne K können
die bekannten weichmagnetischen Werkstoffe und Ferrite
verwendet werden.
Ein magnetfeldabhängiger Widerstand RM mit den oben be
schriebenen materiellen und in Fig. 7 dargestellten elek
trischen Eigenschaften sowie mit der räumlichen Anordnung
im Luftspalt G des Transformators T, etwa nach Fig. 8,
ist jeweils Bestandteil der Strombegrenzungseinrichtungen
nach den Fig. 3 bis 6, wobei dort das Lagemerkmal -
die räumliche Anordnung im Transformator T - nur in Fig. 3
unmittelbar dargestellt und in den Fig. 4 bis 6 aus
zeichnerischen Gründen nicht wiederholt ist. Aber auch
die Fig. 4 bis 6 sind so zu verstehen, daß der magnet
feldabhängige Widerstand RM jeweils im Transformator T
untergebracht ist.
Im Sperrwandler nach Fig. 3 liegt der magnetfeldabhängi
ge, räumlich im Transformator T angeordnete Widerstand
RM elektrisch im Stromkreis des primären Transformator
stroms I und setzt diesem nur einen geringen Widerstand
entgegen - das heißt auch: erzeugt nur geringe Verlust
leistung -, solange der Transformatorstrom I in der zu
lässigen Größenordnung liegt und demzufolge die magne
tische Flußdichte B im Luftspalt G des Transformators T
gering ist. Der dadurch bedingte niedrige Spannungsabfall
am Widerstand RM beeinflußt die auf Konstanthaltung der
Ausgangsspannung U 2 gerichtete, zyklische Arbeitsweise
des Halbleiterschalters S nicht.
Wenn jedoch infolge einer Überlastung oder eines Kurz
schlusses auf der Sekundärseite der Transformatorstrom I
unzulässig hohe Werte aufnimmt, bewirkt die damit verbun
dene Zunahme der magnetischen Flußdichte im Luftspalt G
des Transformators T ein entsprechendes Anwachsen des Wi
derstandswertes des magnetfeldabhängigen Widerstands RM.
Abgesehen davon, daß dieses Verhalten schon an sich ei
nen stabilisierenden, begrenzenden Einfluß auf den Trans
formatorstrom I hat, führt der ebenfalls anwachsende
Spannungsabfall am Widerstand RM - bei gegebener Höhe der
Steuerspannung US der den Halbleiterschalter S steuern
den Pulse aus der Ansteuereinheit A - in einem weiteren
Gegenkopplungseffekt zur Sperrung des Halbleiterschalters
S, da dessen Basis-Emitter-Spannung (bzw. Gate-Source-
Spannung) nicht mehr zur Durchsteuerung der Kollektor-
Emitter-Strecke (bzw. Drain-Source-Strecke) ausreicht.
Wenn die Ursache der Überlastung oder des Kurzschlusses
beseitigt ist, fährt die Regelung selbsttätig wieder aus
der Strombegrenzung heraus, d. h., geht wieder auf Normal
betrieb zurück.
In der Schaltung nach Fig. 4 bildet der magnetfeldab
hängige Widerstand RM zusammen mit dem Widerstand R 11
einen Spannungsteiler innerhalb der Ansteuereinheit A,
hier zwischen dem Pulsmodulator PM und der Treiberstufe
TS. Dadurch, daß der Widerstand RM nicht im Stromkreis
des geschalteten Transformatorstroms I, sondern im An
steuerstromkreis liegt, fällt an ihm nicht einmal im
Störfall eine erwähnenswerte Verlustleistung an.
Steigt der Widerstandswert des magnetfeldabhängigen Wi
derstandes RM infolge Überhöhung des Transformatorstroms
I an, wird die Spannungshöhe der vom Pulsmodulator PM
an die Treiberstufe TS ausgegebenen Pulse immer mehr ge
teilt und reicht unterhalb eines bestimmten Minimalwerts
nicht mehr zur Durchsteuerung des Halbleiterschalters S
aus, wodurch der Transformatorstrom I unterbrochen wird.
Die Einstellung des variablen Widerstandes R 11 bestimmt
dabei den Einsatzpunkt der Strombegrenzung, das heißt,
diese ist anwendungsspezifisch anpassungsfähig und kann
als einstellbare elektronische Sicherung dienen.
In der Schaltung nach Fig. 5 liegt ein von einem Wider
stand R 12 und dem magnetfeldabhängigen Widerstand RM
gebildeter Spannungsteiler an der Versorgungsspannung
U 1 und beeinflußt den Pulsmodulator PM der Ansteuerein
heit A so, daß mit zunehmender Knotenspannung UK die
Breite und/oder Höhe und/oder Frequenz der an die Trei
berstufe TS ausgegebenen Pulse sinkt. Die Knotenspannung
UK nimmt unter zwei Umständen zu: wenn der Widerstands
wert des magnetfeldabhängigen Widerstands RM in Abhängig
keit von Transformatorstrom I steigt und/oder wenn die
Höhe der Versorgungsspannung U 1 sich nach oben verändert.
Im ersten Fall reagiert die Strombegrenzungsschaltung auf
einen schon vorhandenen, kritischen Stromwert, im zweiten
Fall nimmt sie die spannungsbedingt zu erwartende Strom
erhöhung vorweg und drosselt sofort die Aktivität des
Halbleiterschalters S entsprechend.
Damit können Spannungsausreißer der Versorgungsspannung
U 1 schon ausgeregelt werden, bevor sie sich auf die Aus
gangsspannung U 2 auswirken. Dies gilt für beide mögliche
Richtungen einer Schwankung der Versorgungsspannung U 1.
Befindet sich nämlich die Strombegrenzungsregelung an
satzweise im Eingriff, weil sich der Transformatorstrom
I nahe an der Grenze des Zulässigen bewegt, würde ein
Absinken der Versorgungsspannung U 1 ein zu diesem Zeit
punkt ungerechtfertigtes Absinken des Transformator
stroms I zur Folge haben, auf das die Sperrwandlerrege
lung erst reagieren könnte, wenn es sich bereits auf
die Ausgangsspannung U 2 ausgewirkt hätte. So aber führt
ein Absinken der Versorgungsspannung U 1 dazu, daß die
Knotenspannung UK aus dem strombegrenzenden Bereich zu
rückfährt, wodurch es gar nicht erst zu einem unerwünsch
ten Absinken des Transformatorstroms I kommt.
Durch Variation des Widerstandes R 12 läßt sich wieder
der Einsatzpunkt der Strombegrenzung einstellen, indem
das Spannungsteilungsverhältnis und damit die Knotenspan
nung UK verschoben werden.
Wenn es auf eine hohe Trennschärfe des Strombegrenzungs
einsatzes ankommt, das heißt, wenn bis möglichst nahe am
zulässigen Grenzwert des Transformatorstroms I die Strom
begrenzungsschaltung noch nicht in die Sperrwandlerrege
lung eingreifen soll, bietet die Widerstandsbrücke RM,
R 13, R 14, R 15 nach Fig. 6 aufgrund der großen Empfind
lichkeit ihrer Diagonalspannung U 3 gegenüber Widerstands
änderungen eine entsprechende Lösung.
Die Schaltungsteiler R 13, RM bzw. R 14, R 15 liegen an der
Versorgungsspannung U 1 und liefern im störungsfreien Be
trieb, d. h. bei zulässiger Höhe des Transformatorstroms I
und damit bei kleinem Widerstandswert des magnetfeldab
hängigen Widerstands RM, eine positive Diagonalspannung U 3.
Die Widerstände RM, R 13, R 14, R 15 sind so gewählt, daß
gerade bei Erreichen des Grenzwertes des Transformator
stroms I die Diagonalspannung U 3 zu Null wird. Der Vor
zeichenwechsel der Diagonalspannung U 3 bei Überschreiten
des Grenzwertes wird vom Komparator K 3 erkannt, und die
ser sperrt über die Ansteuereinheit A den Halbleiterschal
ter S. Der Vorzeichenwechsel der Diagonalspannung U 3 be
stimmt einen genau definierten, sehr trennscharfen Ein
satzpunkt der Strombegrenzung. Dieser kann durch Varia
tion des Widerstandes R 15 vorzugsweise stetig eingestellt
werden, indem das Brückengleichgewicht - der Nullpunkt
der Diagonalspannung U 3 - verschoben wird.
In der in Fig. 6 dargestellten Schaltung liegen beide
Spannungsteiler R 13, RM bzw. R 14, R 15 der Widerstands
brücke an der Versorgungsspannung U 1. Deren Höhe beein
flußt nur den Betrag, nicht aber das Vorzeichen der Dia
gonalspannung U 3, so daß Schwankungen der Versorgungs
spannung U 1 den soeben beschriebenen Regelungsmechanis
mus nicht beeinflussen. Sollen auch solche Schwankungen
ausgeregelt werden können - analog zu dem Regelungsmecha
nismus, der im Zusammenhang mit Fig. 5 bereits beschrie
ben ist -, wird der Spannungsteiler R 14, R 15 an eine
Spannung in Höhe des Sollwerts U 10 der Versorgungsspan
nung U 1 gelegt, wie durch die Umschaltmöglichkeit am Wi
derstand R 14 in Fig. 6 anschaulich gemacht ist. Durch
diese Maßnahme wird der Einsatzpunkt der Strombegrenzung
- der Wechsel des Vorzeichens der Diagonalspannung U 3 von
Plus auf Minus - gegenüber dem Einsatzpunkt der Grundaus
führung vorverlegt, wenn die Versorgungsspannung U 1 über
ihren Sollwert U 10 steigt, und im umgekehrten Fall nach
verlegt. Dadurch trägt die Strombegrenzungsschaltung auch
zur Sperrwandlerregelung, d. h. zur Regelung der Ausgangs
spannungs U 2, bei.
Claims (11)
1. Schaltnetzteil, insbesondere Sperrwandler, mit elek
tronischer Strombegrenzung, folgende Merkmale aufweisend:
- a) einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung;
- b) einen steuerbaren Halbleiterschalter, der den Transfor matorstrom zyklisch schaltet;
- c) eine Ansteuereinheit für die Ansteuerung des steuerba ren Halbleiterschalters;
- d) eine Regelungseinrichtung, insbesondere Gegenkopplungs einrichtung, zum Vergleich des Istwertes des Transfor matorstroms mit einem Grenzwert und zum Auslösen einer Sperrung des steuerbaren Halbleiterschalters bei Er reichen oder Überschreiten des Grenzwertes;
- e) einen Widerstand als Bestandteil der Regelungseinrich tung, von dem eine vom Transformatorstrom abhängige elektrische Betriebsgröße den Istwert des Transforma torstroms repräsentiert;
dadurch gekennzeichnet, daß
- e1) der Widerstand (RM) einen magnetfeldabhängigen Wider standsverlauf (RM(B)) besitzt und
- e2) räumlich in einem Luftspalt (G) des Transformators (T) angeordnet ist.
2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der magnetfeldabhängige
Widerstand (RM) elektrisch in Reihe mit dem steuerbaren
Halbleiterschalter (S) und der Primärwicklung (W 1) oder
der Sekundärwicklung (W 2) des Transformators (T) liegt.
3. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der magnetfeldabhängige
Widerstand (RM) zusammen mit einem weiteren Widerstand
(R 11; R 12) eine in der oder auf die Ansteuereinheit (A)
wirkende Spannungsteilerschaltung (RM, R 11; R 12, RM) bildet.
4. Schaltnetzteil nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Widerstandswert des
weiteren Widerstandes (R 11; R 12) einstellbar ist.
5. Schaltnetzteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler
schaltung (R 12, RM) elektrisch an der Versorgungsspannung
(U 1) des Schaltnetzteils liegt.
6. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der magnetabhängige Wi
derstand (RM) zusammen mit weiteren Widerständen (R 13,
R 14, R 15) eine Widerstandsbrückenschaltung bildet, de
ren Diagonalspannung (U 3) der Ansteuereinheit (A) di
rekt oder über einen Komparator (K 3) aufgebbar ist.
7. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Widerstandswert ei
nes (R 15) der weiteren Widerstände (R 13, R 14, R 15) ein
stellbar ist.
8. Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die An
steuereinheit (A) einen Pulsbreiten- und/oder Pulshöhen-
und/oder Pulsfrequenz-Modulator (PM) umfaßt und daß bei
Annäherung des Istwertes des Transformatorstroms (I) an
den Grenzwert die Breite und/oder Höhe und/oder Frequenz
der vom Pulsmodulator (PM) modulierten Pulse durch die
Regelungseinrichtung (RM, R 11; RM, R 12; RM, R 13 . . . R 15,
K 3) reduzierbar ist.
9. Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der ma
gnetfeldabhängige Widerstand (RM) aus einem Halbleiter
werkstoff mit hoher Elektronenbeweglichkeit, insbeson
dere aus Indiumantimonid, Indiumarsenid, Galliumantimo
nid oder Galliumarsenid, besteht.
10. Schaltnetzteil nach Anspruch 9, gekennzeich
net durch gerichtet eingebaute, gut leitende
Materialeinschlüsse, insbesondere aus Nickelantimonid,
im Werkstoff des magnetfeldabhängigen Widerstandes (RM).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863615168 DE3615168A1 (de) | 1986-05-05 | 1986-05-05 | Schaltnetzteil, insbesondere sperrwandler, mit elektronischer strombegrenzung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863615168 DE3615168A1 (de) | 1986-05-05 | 1986-05-05 | Schaltnetzteil, insbesondere sperrwandler, mit elektronischer strombegrenzung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3615168A1 true DE3615168A1 (de) | 1987-11-12 |
Family
ID=6300204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863615168 Withdrawn DE3615168A1 (de) | 1986-05-05 | 1986-05-05 | Schaltnetzteil, insbesondere sperrwandler, mit elektronischer strombegrenzung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3615168A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4121634A1 (de) * | 1990-08-09 | 1992-02-13 | Promos Electronic Gmbh | Netzgeraet fuer eigensichere stromkreise |
WO2007025702A2 (de) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Austriamicrosystems Ag | Steuerungsanordnung für einen spannungskonverter und verfahren |
-
1986
- 1986-05-05 DE DE19863615168 patent/DE3615168A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4121634A1 (de) * | 1990-08-09 | 1992-02-13 | Promos Electronic Gmbh | Netzgeraet fuer eigensichere stromkreise |
WO2007025702A2 (de) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Austriamicrosystems Ag | Steuerungsanordnung für einen spannungskonverter und verfahren |
WO2007025702A3 (de) * | 2005-08-29 | 2007-09-13 | Austriamicrosystems Ag | Steuerungsanordnung für einen spannungskonverter und verfahren |
US7738265B2 (en) | 2005-08-29 | 2010-06-15 | Austriamicrosystems Ag | Control system for a voltage converter and method |
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