DE3843183A1 - Getaktete stromversorgungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine getaktete Stromversorgungs­ einrichtung zur Erzeugung mehrerer Sekundärspannungen mit einem steuerbaren Schalter in Reihe mit einer Primärwick­ lung eines Transformators, mit mindestens einem ersten Durchflußwandlerkreis mit einer ersten Sekundärwicklung in Reihe mit einer mit einem Regler verbundenen ersten Wicklung einer Transduktordrossel und mit mindestens ei­ nem weiteren Durchflußwandlerkreis mit einer weiteren Se­ kundärwicklung.

Für die Versorgung elektronischer Geräte werden Stromver­ sorgungseinrichtungen benötigt, die eine oder mehrere Gleichspannungen liefern. In der Regel wird eine Regelung bzw. Stabilisierung dieser Gleichspannungen und galvani­ sche Trennung verlangt. Bei getakteten Stromversorgungs­ einrichtungen sind die Grundtypen Sperrwandler und Durch­ flußwandler zu unterscheiden. Die z.B. aus der Netzspan­ nung durch Gleichrichtung und Siebung gewonnene Gleich­ spannung wird in der Regel mit Hilfe eines schnellschal­ tenden Transistors in eine Rechteckspannung umgewandelt. Diese wird mit Hilfe eines Transformators übertragen, der im Fall des Sperrwandlers auch die Energiespeicherung übernimmt. Anschließend wird gleichgerichtet und ge­ siebt. Bei einem Sperrwandler fließt nur während der Sperrphase im Sekundärkreis ein Strom, während bei einem Durchflußwandler während der Leitphase Energie in den Lastkreis übertragen wird.

Aus der DE-OS 29 49 070 ist eine getaktete Stromversor­ gungseinrichtung vom Durchflußwandlertyp bekannt, wobei mindestens ein Sekundärkreis mit Einstell- und Stabili­ sierungsmitteln für eine Größe an den Ausgangsklemmen versehen ist. Die Einstell- und Stabilisierungsmittel enthalten dabei eine sättigbare Drosselspule, die eine Leistungswicklung in Reihe mit einer Sekundärwicklung und eine Steuerwicklung mit einer Steuereinheit zur Einstel­ lung einer Vormagnetisierung im Kern der Drosselspule aufweist. Dabei enthält jeder geregelte Sekundärkreis ei­ ne eigene Drosselspule mit Steuer- und Leistungswicklung sowie eine eigene Steuereinheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine getaktete Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der unter Vereinfachung der Schaltmittel bei gleichzeitiger Platz- und Kosteneinsparung mehrere Sekundärspannungen stabil erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer getakteten Stromversorgungs­ einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens ein weiterer Durchflußwandlerkreis eine weitere Wicklung der Transduktordrossel aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Figur gezeichneten Ausführungbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt eine getaktete Stromversorgungseinrich­ tung für zwei Sekundärspannungen mit einem Transforma­ tor Tr, welcher eine Primärwicklung N 0 und Sekundärwick­ lungen N 1 und N 2 der Durchflußwandlerkreise besitzt. Der Transformator Tr übersetzt Spannung und Strom und trennt Eingang und Ausgang galvanisch. In Reihe zur Primärwick­ lung N 0 ist ein z.B. als Transistor ausgebildeter steuer­ barer Schalter S angeordnet. Parallel zu den Eingangs­ klemmen, an denen die Spannung U 0 liegt, ist ein Konden­ sator C 0 geschaltet. In Reihe zur Sekundärwicklung N 1 des ersten Durchflußwandlerkreises ist eine erste Wicklung W 1 einer Transduktordrossel L 0 und eine Gleichrichterdio­ de D 1 angeordnet. Parallel zu der Reihenschaltung aus Se­ kundärwicklung N 1, Wicklung W 1 und Gleichrichterdiode D 1 liegt eine Freilaufdiode D 2. In Serie zu der Anordnung aus Sekundärwicklung N 1, Wicklung W 1, Gleichrichterdio­ de D 1 und Freilaufdiode D 2 ist im ersten Durchflußwand­ lerkreis eine Speicherdrossel L 1 angeordnet. Parallel zu den Ausgangsklemmen, an denen eine Spannung U 1 auftritt, liegt ein Kondensator C 1. Die Transduktordrossel L 0 ist mit einem Regler R verbunden, der ein Regelsignal zur Re­ gelung der Spannung U 1 liefert. Weiter ist in Reihe zur Sekundärwicklung N 2 des zweiten Durchflußwandlerkreises eine weitere Wicklung W 2 der Transduktordrossel L 0 und eine Gleichrichterdiode D 3 angeordnet. Parallel zu der Reihenschaltung aus Sekundärwicklung N 2, Wicklung W 2 und Gleichrichterdiode D 3 liegt eine Freilaufdiode D 4. In Se­ rie zu der Anordnung aus Sekundärwicklung N 2, Wick­ lung W 2, Gleichrichterdiode D 3 und Freilaufdiode D 4 ist im zweiten Durchflußwandlerkreis eine Speicherdrossel L 2 geschaltet. Parallel zu den Ausgangsklemmen, an denen ei­ ne Spannung U 2 auftritt, liegt ein Kondensator C 2.

Während der Leitphase des steuerbaren Schalters S sind die Gleichrichterdioden D 1 und/oder D 3 leitend, der Strom fließt nach dem Durchschalten der Transduktordrossel L 0 über die Wicklungen W 1 und W 2 zur nicht dargestellten Last und die Speicherdrosseln L 1 und L 2 nehmen Energie auf, wobei die Freilaufdioden D 2 und D 4 gesperrt sind. Während der Sperrphase des steuerbaren Schalters S fließt der Strom aus den Speicherdrosseln L 1 und L 2 weiter über die Freilaufdioden D 2 und D 4 in die Last. Die erste Wick­ lung W 1 der Transduktordrossel L 0 ist mit dem Regler R verbunden, der ein Regelsignal zur Regelung der beiden Ausgangsspannungen U 1 und U 2 liefert. Der Regler R ist eingangsseitig mit den Ausgangsklemmen verbunden, an de­ nen die Spannung U 1 anliegt. Dadurch wird ein Regelkrite­ rium gewonnen, das ein entsprechendes Regelsignal in Form eines Steuerstromes Is am Ausgang des Reglers R zur Folge hat. Der zur Transduktordrossel L 0 fließende Steuer­ strom Is bewirkt eine Änderung der Zeit, in der die Transduktordrossel L 0 sperrt, und somit eine Regelung bzw. Stabilisierung der Spannungen U 1 und U 2. Dabei weist die Spannung U 1 des geregelten Durchflußwandlerkreises eine sehr hohe Genauigkeit auf. Die Spannung U 2 des wei­ teren Durchflußwandlerkreises wird über die Regelung des ersten Durchflußwandlerkreises mit erfaßt und somit eben­ falls stabilisiert. Aufgrund der galvanischen Kopplung der Wicklungen W 1 und W 2 der Transduktordrossel L 0 wird das gemeinsame Durchschalten bzw. Sperren der Wicklun­ gen W 1 und W 2 bewirkt. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel arbeiten die Wicklungen W 1 und W 2 der Transduktordrossel L 0 sowohl als Leistungswicklung als auch als Steuerwicklung.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Wicklun­ gen W 1 und W 2 der Transduktordrossel L 0 als Leistungs­ wicklungen ausgebildet, wobei eine weitere Wicklung der Transduktordrossel L 0 als Steuerwicklung mit dem Regler R verbunden ist.

Durch die über den Regler R angesteuerte Transduktordros­ sel L 0 können auf einfache Weise mehrere Ausgangsspannun­ gen nach dem Durchflußwandlerprinzip in einem großen Be­ reich konstant gehalten werden. Damit können insbesondere bei Eintaktwandlern, aber auch bei Gegentaktwandlern meh­ rere Spannungen auch bei hoher Schaltfrequenz des steuer­ baren Schalters S einfach erzeugt werden, ohne daß jeder Durchflußwandlerkreis eine eigene Transduktordrossel mit entsprechenden Regelmitteln benötigt. Dabei werden die Spannungen an den Sekundärwicklungen N 1 und N 2 nicht oder nur grob vorgeregelt. Diese Bauteilereduzierung führt zu einer wesentlichen Platz- und Kosteneinsparung.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Sekun­ därseite der getakteten Stromversorgungseinrichtung min­ destens einen Sperrwandlerkreis auf, wobei ein Sperrwand­ lerkreis oder ein Durchflußwandlerkreis einen als Haupt­ regelkreis ausgebildeten Regler zur Regelung der puls­ breite des steuerbaren Schalters S enthalten kann. Der steuerbare Schalter S wird dabei von Impulsen gesteuert, die in ihrer Breite in Abhängigkeit von Lastschwankungen einer der Ausgangsspannungen moduliert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weisen die Speicherdrosseln L 1, L 2 der Durchflußwandlerkreise mit den Wicklungen W 1, W 2 der Transduktordrossel L 0 Kerne mit Stufenluftspalt auf. Damit ist für besondere Anwendungs­ fälle auch bei relativ geringen Lastströmen der Durchf­ lußwandlerkreise eine hohe Induktivität der Speicherdros­ seln L 1, L 2 möglich. Eine weitere Bauteile-, Platz- und Kosteneinsparung kann dadurch erreicht werden, daß die Speicherdrosseln L 1, L 2 der Durchflußwandlerkreise der Transduktordrossel L 0 einen gemeinsamen Kern aufweisen, der vorteilhafterweise als Ringkern ausgebildet ist und/ oder einen durchgehenden Luftspalt oder einen Stufenluft­ spalt aufweist. Auch der Transformator Tr des in der Fi­ gur gezeigten Ausführungsbeispieles ist bei einer weite­ ren Ausgestaltungsform als Ringkerntransformator ausge­ bildet und weist einen durchgehenden Luftspalt oder einen Stufenluftspalt auf.

Soll die getaktete Stromversorgungseinrichtung eine wei­ tere oder mehrere zusätzliche Spannungen abgeben, so kön­ nen anstelle der beiden Sekundärkreise des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles eine entsprechende Anzahl von weiteren Sekundärkreisen vorgesehen werden, wobei de­ ren Ausgangsspannungen sowohl nach dem Sperrwandlerprin­ zip als auch nach dem Durchflußwandlerprinzip geregelt oder ungeregelt erzeugt werden können.

Claims (10)

1. Getaktete Stromversorgungseinrichtung zur Erzeugung mehrerer Sekundärspannungen (U 1, U 2) mit einem steuerba­ ren Schalter (S) in Reihe mit einer Primärwicklung (N 0) eines Transformators (Tr), mit mindestens einem ersten Durchflußwandlerkreis mit einer ersten Sekundarwick­ lung (N 1) in Reihe mit einer mit einem Regler (R) verbun­ denen ersten Wicklung (W 1) einer Transduktordrossel (L 0) und mit mindestens einem weiteren Durchflußwandlerkreis mit einer weiteren Sekundärwicklung (N 2), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Durchflußwandlerkreis eine weitere Wicklung (W 2) der Transduktordrossel (L 0) auf­ weist.

2. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Wicklung (W 2) der Transduktordrossel (L 0) in Reihe zur Sekundärwicklung (N 2) eines weiteren Durch­ flußwandlerkreises angeordnet ist.

3. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite mindestens einen Sperrwandlerkreis aufweist.

4. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrwandlerkreis oder ein Durchflußwandlerkreis einen als Hauptregelkreis ausgebildeten Regler zur Rege­ lung der Pulsbreite des steuerbaren Schalters (S) aufwei­ sen.

5. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (W 1) und (W 2) der Transduktordros­ sel (L 0) sowohl als Leistungswicklung als auch als Steu­ erwicklung arbeiten.

6. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (W 1) und (W 2) der Transduktordros­ sel (L 0) als Leistungswicklungen ausgebildet sind und ei­ ne weitere Wicklung der Transduktordrossel (L 0) als Steu­ erwicklung mit dem Regler (R) verbunden ist.

7. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußwandlerkreise der Transduktordros­ sel (L 0) Speicherdrosseln (L 1, L 2) mit durchgehendem Luftspalt oder mit Stufenluftspalt aufweisen.

8. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherdrosseln (L 1, L 2) der Durchflußwandler­ kreise der Transduktordrossel (L 0) einen gemeinsamen Kern aufweisen.

9. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kern der Speicherdrosseln (L 1, L 2) als Ringkern ausgebildet ist.

10. Getaktete Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kern der Speicherdrosseln (L 1, L 2) ei­ nen durchgehenden Luftspalt oder einen Stufenluftspalt aufweist.