DE3809341A1 - Transformator fuer ein schaltnetzteil - Google Patents

Description

In Geräten wie Fernsehempfängern, Videorecordern, Computern und dgl. werden zunehmend Schaltnetzteile verwendet, die aus der Netzspannung Betriebsspannungen unterschiedlicher Größe und Polarität erzeugen und die gewünschte galvanische Tren­ nung der Empfängerschaltung vom Netz bewirken. Bei einem der­ artigen Schaltnetzteil wird eine enge Kopplung zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwicklungen gefordert. Dazu ist es bekannt, den Spulenkörper als Kammerspulenkörper aus­ zubilden, die Primärwicklung und die Sekundärwicklung in meh­ rere Teilwicklungen aufzuteilen und Primärwicklung und Sekun­ därwicklung auf dem Spulenkörper zu verschachteln, derart, daß in Axialrichtung des Spulenkörpers Teilwicklungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung aufeinanderfolgen. Der Kern ist vorzugsweise ein E/I-Kern, wobei der Kammerspu­ lenkörper auf dem Mittelschenkel des E-Kernteils liegt.

In einem Fernsehempfänger enthält der Transformator zusätz­ lich eine gesonderte Sekundärwicklung, die über eine Gleich­ richterschaltung die Betriebsspannung für die Ton-Endstufe des Fernsehempfängers liefert. Im Gegensatz zu den anderen Stufen des Fernsehempfängers hat die Ton-Endstufe einen stark schwankenden Verbrauch zwischen etwa 0 bis 10 W, so daß die Tonwicklung je nach eingestellter Lautstärke sehr unterschiedlich belastet wird. Diese stark unterschiedliche Belastung kann eine unerwünschte Änderung der übrigen erzeug­ ten Betriebsspannungen hervorrufen, was insbesondere nachtei­ lig ist bei der Betriebsspannung für die Zeilenendstufe. Bei der Konstruktion eines Transformators für ein Schaltnetzteil tritt auch wegen der hohen übertragenen Leistung eine be­ trächtliche Erwärmung auf, die aufgrund bestehender Vor­ schriften bestimmte Werte nicht überschreiten darf. Die Be­ einflussung der erzeugten Betriebsspannungen und die Erwär­ mungsprobleme lassen sich durch den konstruktiven Aufbau des Transformators und durch besondere Wahl der Kopplungen zwi­ schen den Wicklungen beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Transformator konstruktiv so auszubilden, daß die Gesamterwärmung des Transformators besser beherrscht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Er­ findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überle­ gungen. Zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwicklun­ gen wird eine enge Kopplung angestrebt. Dies wird dadurch erreicht, daß diese Wicklungen oder die Wicklungsteile eng nebeneinander und ggf. verschachtelt in der Mitte des Spulen­ körpers als Kammerwicklung angeordnet sind. Die Tonwicklung wird indessen bewußt aus diesem mittleren Bereich herausver­ legt und an einem Ende des Kammer-Spulenkörpers angeordnet. Dadurch wird die Kopplung der Tonwicklung mit den übrigen Wicklungen zwar verringert und somit ihre Streuinduktivität erhöht. Dadurch entsteht aber, wie sich gezeigt hat, kein Nachteil. Vielmehr ist diese Eigenschaft der Tonwicklung so­ gar erwünscht. Im Gegensatz zur Betriebsspannung für die Zei­ lenendstufe ist es bei der Betriebsspannung für die Ton-End­ stufe nicht notwendig, daß diese konstant bleibt, da gewisse Änderungen dieser Betriebsspannung zulässig sind. Eine Schwankung der Betriebsspannung für die Ton-Endstufe auf­ grund der höheren Streuinduktivität stört also nicht. Die erhöhte Streuinduktivität vergrößert den Innenwiderstand für die Betriebsspannung für die Ton-Endstufe. Das ist sogar vor­ teilhaft, weil dann bei besonders hohen Musikleistungen und übermäßiger Lautstärke die Betriebsspannung sogar zusammen­ bricht und gewissermaßen eine Begrenzung der Laustärke bil­ det. Selbst wenn im Bereich der Tonwicklung die Wärmeabfuhr aus konstruktiven Gründen geringer ist, so ergibt sich da­ durch auch kein Nachteil, da die Ton-Endstufe im allgemeinen nur mit 1/8 ihrer Nennleistung betrieben wird. Der erfin­ dungsgemäße Transformator ist besonders geeignet für Betrieb bei höheren Frequenzen, z.B. bei Betrieb mit der doppelten Zeilenfrequenz von 32 kHz, wenn das Schaltnetzteil bei einem Empfänger für HDTV mit erhöhter Zeilenzahl mit der Zeilenfre­ quenz synchronisiert ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungs­ beispiel erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 im Prinzip den Aufbau eines bekannten Schaltnetzteils und

Fig. 2 den konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Transformators.

In Fig. 1 wird aus der Netzspannung an den Klemmen 1 mit dem Gleichrichter 2 an dem Ladekondensator 3 eine Betriebsspan­ nung erzeugt, die über den Schalter 4 an die Primärwicklung 5 des Transformators Tr eines Schaltnetztei­ les angelegt ist. Der Schalter 4 wird durch die Schaltspan­ nung Us periodisch betätigt. Die Schaltspannung Us ist vor­ zugsweise mit der Zeilenfrequenz synchronisiert und zur Sta­ bilisierung der erzeugten Betriebsspannungen in der Impuls­ weite moduliert. Mit der Sekundärwicklung 7, dem Gleichrichter 8 und dem Kondensator 9 wird eine Betriebsspannung U 1 für die Zeilenendstufe 10 erzeugt. Vor­ zugsweise sind weitere Sekundärwicklungen mit Gleichrichter­ schaltungen zur Erzeugung weiterer Betriebsspannungen unter­ schiedlicher Größe und Polarität vorgesehen. Der Transformator Tr mit dem Kern 6 enthält eine weitere Sekundärwicklung 11, die über den Gleichrichter 12 an dem Ladekondensator 13 eine Betriebsspannung U 2 für die den Lautsprecher 14 steuernde Ton-Endstufe 15 erzeugt, die eine Leistungsabgabe zwischen 0 und 10 W hat.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Transformators Tr. Der Kern 6 ist als E/I-Kern mit dem E-Kernteil 6 a und dem I-Kernteil 6 b ausgebildet. Zwischen den Kernteilen 6 a,6 b liegen zwei zur Vormagnetisierung dienende Permanentmagnete 18 mit einer Dik­ ke von etwa 0,45 mm. Auf dem Mittelschenkel 16 des Kernteils 6 a liegt der Kammer-Spulenkörper 17. In den aufein­ anderfolgenden Kammern sind die Primärwicklung 5 und die Sekundärwicklung 7 ineinander verschachtelt angeordnet. Im Bereich des freien Endes des Schenkels 16 liegt die Kammer 18, die die gesamte Tonwicklung 11 enthält. Durch die­ se Lage am Ende des Spulenkörpers 17 hat die Tonwicklung 11 in erwünschter Weise eine relativ geringe Kopplung mit den übrigen Wicklungen und daher eine relativ hohe Streuindukti­ vität. Zwischen dem freien Ende des Schenkels 16 und dem I-Kernteil 6 b ist der für die Funktion des Transformators notwendige Luftspalt 19 vorgesehen.

An sich besteht im Bereich der Lage der Kammer 18 mit der Tonwicklung 11, also im Bereich des Luftspaltes 19 eine er­ höhte Erwärmung durch die dort austretenden Feldlinien. Die­ se Erwärmung ist jedoch gerade für die Tonwicklung 11 rela­ tiv unkritisch, weil die Leistungsentnahme an dieser Wick­ lung, also für die Betriebsspannung U 2, im allgemeinen nur 1/8 der Nennleistung beträgt, also relativ gering ist, so daß dadurch keine Probleme auftreten.

Claims (5)

1. Transformator für ein Schaltnetzteil in einem Fernseh­ empfänger mit einem Kern (6) und einem Kammer-Spulenkör­ per (17) mit einer Primärwicklung (5), einer Sekundär­ wicklung (7) und einer Tonwicklung (11) zur Erzeugung der Betriebsspannung (U 2) für die Ton-Endstufe (15), dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) mit der Ton­ wicklung (11) an einem Ende des Spulenkörpers (17) liegt.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (6) ein E/I-Kern ist und der Spulenkörper (17) auf dem Mittelschenkel (16) des E-Kernteils (6 a) liegt.

3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem freien Ende des Mittelschenkels (16) des E-Kernteils (6 a) und dem I-Kernteil (6 b) ein Luft­ spalt (19) vorgesehen ist.

4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Tonwicklung (11) in einer einzigen Kam­ mer (18) liegt.

5. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonwicklung (11) im Bereich des freien Endes des Mittelschenkels (16) des E-Kernteils (6 a) liegt.