DE3844210A1

DE3844210A1 - Schaltnetzteil mit ueberlastschutz

Info

Publication number: DE3844210A1
Application number: DE19883844210
Authority: DE
Inventors: Alfred Pollak
Original assignee: ELECTRONIC WERKE DEUTSCHLAND
Current assignee: ELECTRONIC WERKE DEUTSCHLAND
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-05

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schaltnetzteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Schaltnetzteil ist bekannt durch das Schaltbild des TELEFUNKEN-Fernsehemp fängers mit Chassis 618.

Bei dieser bekannten Schaltung ist eine dem Strom durch den Schalttransistor proportionale Spannung an die Steuerklemme einer aus zwei Transistoren bestehenden monostabilen Schutz schaltung angelegt. Deren Ausgang ist über eine Schaltdiode an die Basis des Schalttransistors angeschlossen. Wenn der Strom durch den Schalttransistor einen zu hohen Wert an nimmt, wird die monostabile Schaltung ausgelöst, die darauf hin die Basis des Schalttransistors erdet und damit den Schalttransistor sperrt.

Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Schutzschaltung für das Schaltnetzteil nicht in allen Überlastfällen ausreichend sicher und schnell anspricht. Insbesondere bei einer langsa men Erhöhung der Last, wobei der Abschaltzeitpunkt langsam erreicht wird, kommt es gelegentlich zu einer Teilabschal tung, durch die der Schaltransistor zerstört werden kann. Unter bestimmten Bedingungen kann somit die Schutzschaltung gewissermaßen überlistet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit schaltungstech nisch einfachen Mitteln die Schutzschaltung so weiterzubil den, daß auch bei verschiedenen Überlastbedingungen ein genü gend schnelles Abschalten des Schalttransistors und somit ein Schutz für diesen Transistor gewährleistet sind.

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

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein definierter Um schaltzeitpunkt erreicht und die genannte Instabilität im Abschaltzeitpunkt weitestgehend vermieden. Der Wert des An sprechstromes, bei dem die Schutzschaltung auslöst, und der Wert der tatsächlichen Strombegrenzung werden also möglichst gleich. Die Erfindung besteht aus zwei Maßnahmen, die beide je für sich allein aber auch in der Kombination zur Lösung der genannten Aufgabe anwendbar sind. Durch die gleichzeiti ge Anwendung der beiden Merkmale wird eine besonders gute Stabilisierung des Abschaltzeitpunktes und somit ein ausrei chend schnelles und sicheres Abschalten des Schalttransi stors im Falle einer Überlast erreicht.

Bei dem ersten Merkmal wird die Ansprechschwelle der Schutz schaltung im vorteilhaften Sinne durch die Betriebsspannung geändert. Bei einer Erhöhung der Last und einer Verringerung der Betriebsspannung wird die Ansprechschwelle der Schutz schaltung im Sinne einer Gegenkopplung so verschoben, daß das Ansprechen der Schutzschaltung zunächst verzögert wird. Wenn die Betriebsspannung durch den einsetzenden Abschaltvor gang ansteigt, kommt es zu einer Verschiebung der Ansprech schwelle der Schutzschaltung im Sinne einer Auslösung, also zu einer positiven Rückkopplung oder Mitkopplung. Dadurch wird das Auslösen der Schutzschaltung beschleunigt. Durch diese Verschiebung der Ansprechschwelle kommt es somit beim Ansprechen der Schutzschaltung zu einem besonders schnellen und definierten Abschalten des Schalttransistors. Es wird der bisherige unerwünschte, für den Schalttransistor gefähr liche Zustand vermieden, daß die Abschaltung zu langsam er folgt und am Transistor eine zu hohe Leistung abfällt.

Bei dem zweiten Merkmal wird folgender Nachteil der bekann ten Schaltung beseitigt. Zwischen der Ausgangsklemme einer Treiberschaltung für den Schalttransistor und der Basis des Schalttransistors liegt bei der bekannten Schaltung eine In duktivität in Form einer Luftspule. Diese dient dazu, bei Normalbetrieb die periodische Abschaltung des Schalttransi stors zur Erzielung einer sauberen Abschaltung um etwa 6µs zu verzögern. Diese Verzögerung ist jedoch im Störungsfall für die Abschaltung des Schalttransistors nachteilig. Durch die Anschaltung der Schutzschaltung hinter der genannten In duktivität wird erreicht, daß die Abschaltung des Schalttran sistors durch die Schutzschaltung ohne die genannte Verzöge rung erfolgt. Die Abschaltung ist dann zwar nicht so sauber wie die periodische Abschaltung, z.B. mit der Zeilenfrequenz im Normalbetrieb. Da die Abschaltung im Störungsfall aber nicht periodisch, sondern nur selten ein einziges mal er folgt, ergeben sich dadurch keine Nachteile. Es kann dabei vorteilhaft sein, auch zwischen den Ausgang der Schutzschal tung und der Basis des Schalttransitors eine Induktivität einzuschalten, die eine Verzögerung bewirkt. Die Induktivi tät ist jedoch wesentlich kleiner als die zwischen dem Trei ber und dem Schalttransistor liegende Induktivität und be wirkt z.B. nur eine Verzögerung von 1-2µs.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an ei nem Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Figur zeigt die Schaltung eines Schaltnetzteils mit dem Netzgleichrichter 1, dem Ladekondensator 2, dem Entladewider stand 3, der Primärwicklung 4 und der Sekundärwicklung 5 des Transformators 6, einer Gleichrichterschaltung 7 zur Erzeu gung einer Betriebsspannung U 1, dem Schalttransistor 8 sowie dem Strommeßwiderstand 9. Die Ansteuerung, d.h. die periodi sche Ein- und Ausschaltung des Schalttransistors 8, erfolgt durch von der Sekundärseite übertragene breitenmodulierten Impulse 10. Diese gelangen von der Klemme 11 über den Transi stor 12, die eine Treiberstufe bildenden komplementären Transistoren 13, 14, die Spule 15 und das eine Vorspannung bildenden Netzwerk 16 auf die Basis des Schalttransistors 8.

Die zusätzlich vorgesehene Schutzschaltung arbeitet folgen dermaßen. Vom Punkt a wird eine dem Strom i 1 durch den Schalttransistor 8 proportionale Spannung abgenommen und der Basis des Transistors 17 zugeführt, der zusammen mit dem Transistor 18 eine monostabile Kippschaltung bildet. Wenn der Strom i 1 durch den Widerstand 9 und damit die Spannung am Punkt a den maximal zulässigen Wert erreicht, wird der Transistor 17 leitend, so daß die monostabile Schaltung für eine durch die Widerstände 19, 20 und den Kondensator 21 ge gebene Einschaltdauer umkippt. Dadurch wird die Schaltdiode 22 leitend. Der Transistor 23 wird ebenfalls leitend und er det den Punkt d. Der Schalttransistor 8 wird nicht mehr ange steuert und bleibt somit in erwünschter Weise gesperrt.

Im folgenden werden die beiden zur Verbesserung des Abschalt ens des Schalttransistors 8 im Störungsfall vorgesehenen Merkmale erläutert.

1. Merkmal

Der Entladewiderstand 3 dient an sich zur Entladung des Lade kondensators 2, um ein längeres Anstehen der relativ hohen Betriebsspannung Ub zu vermeiden. Der Fußpunkt des Widerstan des 3 ist jedoch nicht wie üblich geerdet, sondern an den Punkt b, also die Basis des Transistors 17 angeschlossen. Dadurch wird ein Teil der Betriebsspannung Ub entsprechend dem Teilerverhältnis durch den hochohmigen Widerstand 3 und den relativ niederohmigen Widerständen 9, 24 an die Basis des Transistors 17 angekoppelt und somit dessen Ansprech schwelle in vorteilhafter Weise verschoben. Wenn zu Beginn einer Überlast die Spannung Ub abfällt, so wirkt dieser Ab fall im Sinne einer Gegenkopplung zunächst durch die Verrin gerung der Spannung am Punkt b der Auslösung der Schutzschal tung, also dem Durchschalten des Transistors 17 entgegen. Wenn jedoch beim Beginn des Auslösens die Spannung Ub wieder beginnt anzusteigen, kommt es zu einer Mitkopplung oder posi tiven Rückkopplung da jetzt die Spannung am Punkt b in posi tiver Richtung also in Richtung des Auslösens des Transi stors 17, ansteigt. Durch diese aufeinanderfolgende Gegen kopplung und Mitkopplung kommt es zu einem besonders defi nierten und schnellen Auslösen der Schutzschaltung und somit einer schnellen und definierten Abschaltung des Transistors 8. Die Schaltung erfordert somit keinen Mehraufwand, da le diglich der Fußpunkt des Widerstandes 3 nicht an Erde, son dern an einen anderen Schaltungspunkt angeschlossen ist.

2. Merkmal

Dadurch, daß die Schutzschaltung an den Punkt d, also hinter der Spule 15 angeschlossen ist, wird die im Überlastfall un erwünschte Abschalt-Verzögerung durch die Spule 15 vermie den. Es kann vorteilhaft sein, in Reihe mit der Schaltdiode 22 noch eine Spule 25 vorzusehen, die kleiner ist als die Spule 15 und nur eine geringe Abschaltverzögerung von ca 1 - 2µs bewirkt. Dadurch kann ein Kompromiß zwischen der Verzö gerung in der Abschaltung des Transistors 8 und der gewünsch ten Reduzierung der Abschaltverluste erreicht werden.

Zur weiteren Verbesserung der Schaltung kann es vorteilhaft sein, den Widerstand 3 ganz oder teilweise als nichtlinea ren, also spannungsabhängigen Widerstand auszubilden. Da durch kann der gewünschte Einfluß der Spannung Ub auf die Ansprechschwelle des Transistors 17 weiter unabhängig von der jeweiligen Höhe der Betriebsspannung Ub gemacht werden. Es ist auch möglich, den Fußpunkt des Widerstandes 3 zu er den und für die Ankopplung von Ub an den Punkt b einen zu sätzlichen Widerstand oder Spannungsteiler vorzusehen. Auf den Transistor 23 kann verzichtet werden, wenn die Schaltdi ode 22 und der Transistor 17 für den jeweiligen Strom im Stö rungsfalle ausreichend bemessen sind.

Bei einem erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung hatten die für die Erfindung wesentlichen Bauteile in der Figur fol gende Werte:

Widerstand 3:
440 kOhm
Widerstand 9:	0,08 Ohm
Spule 15:	6 µH
Widerstand 19:	10 kOhm
Widerstand 20:	1,5 kOhm
Kondensator 21:	100 µF
Diode 22:	Typ 1N 4148
Transistor 23:	Typ BC 327
Widerstand 24:	220 Ohm
Drossel 25:	1-2 µH

Claims

1. Schaltnetzteil mit Überlastschutz, bei dem eine an der Parallelschaltung eines Ladekondensators (2) und eines Entladewiderstandes (3) stehende Betriebsspannung (Ub) über eine Arbeitswicklung (4) an einen Schalttransistor (8) angelegt und eine dem Strom (i 1) durch den Schalt transistor (8) proportionale Spannung an die Steuerklem me (b) einer monostabilen Schutzschaltung (17, 18) ange legt ist, deren Ausgang (c) über eine Schaltdiode (22) an die Basis des Schalttransistors (8) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der am Entla dewiderstand (3) stehenden Betriebsspannung (Ub) an die Steuerklemme (b) der Schutzschaltung (17, 18) angelegt und/oder die Schaltdiode (22) hinter einer vor der Ba sis liegenden Induktivität (15) an die Basis des Schalt transistors (8) angeschlossen ist.

2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußpunkt des Entladewiderstandes (3) an die Steuer klemme (b) der Schutzschaltung (17, 18) angeschlossen ist.

3. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (3) als nichtlinearer Widerstand ausgebildet ist.

4. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Schaltdiode (22) eine Induktivität (25) liegt.

5. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (f) einer Treiberschaltung (13, 14) über die Reihenschaltung einer Induktivität (15) und eines Vorspannungs-Netzwerkes (16) mit Dioden mit der Basis des Schalttransistors (8) verbunden und die Schaltdiode (22) an den Mittelpunkt (d) der Reihenschaltung ange schlossen ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdiode (22) über einen zusätzlichen Transistor (23) an den Mittelpunkt (d) angeschlossen ist.