DE4019637C1 - Current supply circuit for LF amplifier of radio receiver - has two rectifying circuits for two sec. windings of mains transformer combinable by switch for higher output power - Google Patents
Current supply circuit for LF amplifier of radio receiver - has two rectifying circuits for two sec. windings of mains transformer combinable by switch for higher output powerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung für einen NF-Verstärker in einem Rundfunkempfangsgerät mit einem Netzteil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a power supply circuit for an NF amplifier in a radio receiver with Power supply with the specified in the preamble of claim 1 Characteristics.
Derartige Versorgungsschaltungen sind in mannigfaltiger Ausführung bekannt. Sowohl in Rundfunk- als auch in Fernsehempfangsgeräten, die hier, bezogen auf den Erfindungsgegenstand gleichzusetzen sind, werden die Stromversorgungsschaltungen so ausgelegt, daß diese annähernd stabilisierte Ausgangsspannungen für die angeschlossenen NF-Verstärker liefern. Üblicherweise werden hierfür Schaltnetzteile oder Netzteile mit Längsreglern eingesetzt. Ein Netzteil mit einem Längsregler ist z. B. aus der DE 26 17 444 B2 bekannt. Bei diesem wird von dem Ausgang des längsregelnden Transistors eine Regelgröße abgegriffen, die einem ersten Eingang einer Komparatorschaltung zugeführt wird, während an dem zweiten Eingang eine Bezugsspannung anliegt. Die Komparatorschaltung liefert die Regelspannung für den Transistor. Um die Verlustleistung der Schaltung niedrig zu halten, wird von einem zweiten Netzteil eine ungeregelte Spannung abgegriffen, gleichgerichtet und als Bezugsspannung an den zweiten Eingang der Komparatorschaltung gelegt.Such supply circuits are varied Execution known. Both in radio and in TV receivers here, based on the Subject of the invention are equivalent, the Power supply circuits designed so that this approximately stabilized output voltages for the supply connected NF amplifier. Usually will switching power supplies or power supplies with series regulators used. A power supply with a series regulator is e.g. B. from known from DE 26 17 444 B2. This is from the exit a controlled variable is tapped from the longitudinal regulating transistor, which are fed to a first input of a comparator circuit becomes a reference voltage while at the second input is present. The comparator circuit supplies the control voltage for the transistor. To the power loss of the circuit keeping a low one from a second power supply unregulated voltage tapped, rectified and as Reference voltage to the second input of the Comparator circuit laid.
In zunehmendem Maße werden NF-Verstärker mit einer sehr hohen Ausgangsleistung eingesetzt, wobei Ausgangsleistung hier gleichzusetzen ist der Nennausgangsleistung bzw. der Sinusleistung. Nach DIN 45 500 muß die Ausgangsleistung bei Monoverstärkern 10 W und bei Stereoverstärkern 2 × 6 W mindestens betragen, und zwar bei einem Klirrfaktor von höchstens 1%. Zum Messen der Ausgangsleistung wird ein Sinusdauerton von 1 kHz mindestens 10 Min. lang an den Lautsprecher abgegeben. NF amplifiers are increasingly used with a very high Output power used, with output power here is equal to the nominal output power or Sinus power. According to DIN 45 500, the output power must be 10 W mono amplifiers and 2 × 6 W for stereo amplifiers at least, with a distortion factor of at most 1%. To measure the output power, a Continuous sinus tone of 1 kHz for at least 10 min Speaker delivered.
Je höher jedoch die gewünschte Ausgangsleistung ist, desto höher sind auch die Verlustleistungen der in dem NF- Verstärker verwendeten elektronischen Bauelemente, wie Leistungstransistoren. Um die Verlustwärme abführen zu können, ist es üblich, im Verhältnis zur Chassis- oder Gerätegröße überdimensionale Kühlkörper oder -bleche vorzusehen, auf denen die Leistungstransistoren, z. B. Darlington-Schaltungen oder integrierte Endstufen, montiert sind.However, the higher the desired output power, the more the power losses in the NF- Amplifiers used electronic components, such as Power transistors. To dissipate the heat loss too can, it is common in relation to the chassis or Unit size oversized heat sink or sheet metal provide on which the power transistors, e.g. B. Darlington circuits or integrated power amplifiers, assembled are.
Es versteht sich von selbst, daß dies nicht nur einen wesentlichen Kostenfaktor in einem Gerät darstellt, sondern auch unnötig viel Platz in Anspruch nimmt, der für andere Schaltungen des Gerätes, z. B. in einem Fernsehempfangsgerät für Signalaufbereitungsschaltungen, zur Verfügung gestellt werden sollte. Ebenso können z. B. Rundfunkgeräte in Kompaktausführung nicht beliebig klein gebaut werden, wenn allein für die Kühlkörper für die Leistungsendstufe ein erhöhter Platzbedarf besteht.It goes without saying that this is not just one represents a significant cost factor in a device, but also takes up an unnecessarily large amount of space for others Circuits of the device, e.g. B. in a television receiver for signal processing circuits should be. Likewise, z. B. radios in Compact version cannot be built to any size if only for the heat sink for the power stage there is an increased space requirement.
Darüber hinaus ist es zur Gewohnheit geworden, Leistungsangaben eines Endverstärkers in Musikleistung auszudrücken, insbesondere in Verbindung mit Fernsehempfangsgeräten. Die Musikleistung liegt meist um 20 bis 50% höher als die tatsächliche Ausgangsleistung. Die Musikleistung hängt von der Spannungskonstanz des Netzteils ab und gilt nur für kurze Dynamikspitzen. Gerade diese Dynamikspitzen und damit die Musikleistung sind aber immer mehr zu einem Qualitätskriterium für NF-Endverstärker geworden, insbesondere bei Farbfernsehgeräten mit integrierten Boxen. Die Leistungsangaben aller Hersteller von Fernsehempfangsgeräten beziehen sich auf die Musikleistung. In addition, it has become a habit Performance data of a power amplifier in music performance express, especially in connection with Television receivers. The music performance is mostly around 20 to 50% higher than the actual output power. The Music performance depends on the constant voltage of the power supply and applies only to short dynamic peaks. This one Dynamic peaks and therefore the music performance are always more on a quality criterion for LF power amplifiers become, especially with color television sets integrated boxes. The performance data of all manufacturers of television receivers refer to the Musical performance.
Um diesen beiden Anforderungen, hohe Musikleistung und hohe Ausgangsleistung, gerecht zu werden, hat man auch einen Längswiderstand mit hoher Verlustleistung in den Stromversorgungsweg des NF-Verstärkers eingeschaltet, so daß bei Leerlauf, also wenn wenig Strom durch den Widerstand fließt, eine hohe Musikleistung, jedoch bei höherem Strom durch den damit verbundenen Spannungsabfall eine höhere Ausgangsleistung gegeben ist. Die dabei entstehende Verlustleistung wird ausschließlich vom Widerstand aufgenommen. Hierdurch ist es zwar möglich, die Kühlbleche der Leistungsverstärkerstufen des Endverstärkers etwas kleiner zu halten, zugleich wird aber durch den Leistungswiderstand eine erhöhte Verlustwärme erzeugt, die ebenfalls aus dem Gerät abgeführt werden muß, zu welchem Zweck im unmittelbaren Bereich des Widerstandes Kühlschlitze vorzusehen sind. Die Verlustleistung ist dabei proportional der Betriebsspannung und dem gezogenen Strom.To meet these two requirements, high music performance and high Output power to meet, you also have one Series resistance with high power loss in the Power supply path of the NF amplifier switched on, so that at idle, i.e. when there is little current through the resistor flows, a high musical performance, but with a higher current due to the associated voltage drop a higher one Output power is given. The resulting one Power dissipation is caused exclusively by resistance added. This makes it possible for the cooling plates the power amplifier stages of the power amplifier something keep smaller, but at the same time Power resistance generates an increased heat loss that must also be removed from the device to which Purpose in the immediate area of the resistance cooling slots are to be provided. The power loss is proportional the operating voltage and the drawn current.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungsschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszubilden, daß bei gewünschter hoher Musikleistung und gewünschter hoher Ausgangsleistung die Verlustleistung möglichst gering gehalten wird, um dadurch den Kühlaufwand für die Leistungsendstufen und/oder einen Längsleistungswiderstand in der Stromzuführleitung möglichst gering zu halten.The present invention has for its object a Power supply circuit according to the preamble of Claim 1 in such a way that when desired high music output and desired high output power the power loss is kept as low as possible in order to thereby the cooling effort for the power output stages and / or a series power resistor in the power supply line to keep as low as possible.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene technische Lehre gelöst, wonach an den NF- Verstärker zwei Betriebsspannungen unterschiedlicher Größenordnung, abhängig vom gezogenen Strom durch den angeschlossenen NF-Verstärker, angelegt werden. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß dann, wenn durch den NF-Verstärker mehr Strom gezogen wird als im Leerlauf für den Ruhestrom der Endstufe nötig ist, ab einem bestimmten Stromwert die Spannung schlagartig auf den Wert zurückgeregelt wird, der nötig ist, um die Nennausgangsleistung der Endstufe zu erreichen. Nimmt der Strom hingegen ab und geht auf den niedrigen Wert im Leerlauf zurück, so bewirkt die Schaltung, daß dann wieder die erhöhte Betriebsspannung anliegt, so daß die gewünschte hohe Musikleistung und damit die Aussteuerung bei kurzen Dynamikspitzen sichergestellt ist, wobei während dieses Betriebszustandes die Musikleistungsspitzen von dem Lade- und/oder Glättungskondensator oder einer Anordnung derselben der ersten Betriebsspannungsquelle aufgebracht werden. Die Schaltung nach der Erfindung ist also so ausgebildet, daß zum einen ein sprungartiger Spannungsabfall auf die Nennspannung erfolgt, die für die maximale Aussteuerung der Endstufe erforderlich ist, und zum anderen wieder bei Abnahme des Stromes auf die Spannung aufgestockt wird, die für die gewünschte hohe Musikleistung erforderlich ist.The task is characterized by the characterizing part of claim 1 specified technical teaching solved, according to which the NF Amplifier two operating voltages different Order of magnitude, depending on the current drawn through the connected NF amplifier. The Invention is based on the consideration that if more current is drawn by the NF amplifier than in Idling for the quiescent current of the output stage is necessary from one determined current value the voltage suddenly to the value is regulated back, which is necessary to the To achieve the nominal output power of the output stage. He takes Current, however, decreases and goes to the low value in Idling back, the circuit does that again the increased operating voltage is present, so that the desired high music performance and thus the modulation at short Dynamic peaks are ensured, during this Operating state the music performance peaks from the charging and / or smoothing capacitor or an arrangement thereof the first operating voltage source are applied. The Circuit according to the invention is so designed that on the one hand a sudden drop in voltage to the Nominal voltage takes place for the maximum modulation of the Power amp is required, and again at Decrease in current is increased to the voltage that is required for the desired high music performance.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gemäß Ansruch 1 sind in den Unteransprüchen angegeben. Im Anspruch 2 ist eine besonders kostengünstige Ausführung angegeben, bei der die Sekundärwicklung bzw. die Sekundärspule eines Transformators geteilt ist, wobei eine erste Teilspule zur Erzeugung einer Unterspannung und die zweite Teilspule zur Erzeugung der Oberspannung dienen. Beide Spannungen werden nach der Gleichrichtung aufaddiert, so daß bei Leerlauf die volle Oberspannung gleich der Betriebsspannung für den NF-Verstärker ist. Von dieser Oberspannung schaltet der vorgesehene Schaltkreis auf die erste Betriebsspannung, die Unterspannung, schlagartig um, sobald über den Stromfühler ein bestimmter Schwellenwert festgestellt wird. Als Schalter empfiehlt es sich dabei, eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 4 zu verwenden, die zugleich sicherstellt, daß ohne besondere weitere Schaltungsmaßnahmen auch ein automatisches Wiederanschalten der Oberspannung an den NF-Verstärker erfolgt, sobald der Nennstrom unter einen Schwellwert absinkt.Advantageous further developments of the subject matter of the invention according to claim 1 are specified in the subclaims. In claim 2 is a particularly inexpensive version specified at which the secondary winding or Secondary coil of a transformer is divided, one first coil section for generating an undervoltage and the second coil serve to generate the high voltage. Both Voltages are added up after rectification, so that at idle, the full upper voltage is equal to Operating voltage for the NF amplifier is. Of this The intended circuit switches to the high voltage first operating voltage, the undervoltage, suddenly, as soon as a certain threshold value is reached via the current sensor is detected. As a switch, it is recommended to use one Use circuit arrangement according to claim 4, the at the same time ensures that without any special Circuit measures also include an automatic restart the upper voltage to the NF amplifier occurs as soon as the Nominal current drops below a threshold.
Es hat sich gezeigt, daß die Schaltung nach der Erfindung besonders geeignet für den Einsatz in Fernsehempfangsgeräten ist, da sie auf dem Chassis wenig Raum in Anspruch nimmt und große Kühlkörper nicht notwendig sind.It has been shown that the circuit according to the invention particularly suitable for use in television receivers is because it takes up little space on the chassis and large heat sinks are not necessary.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Fig. 1 mit dem Diagramm in Fig. 2 näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in FIG. 1 with the diagram in FIG. 2.
In Fig. 1 ist mit einem Wechselstromnetz 19 eine Primärwicklung 20 eines Transformators 21 verbunden. Der Transformator 21 weist eine geteilte Sekundärspule 1, 2 auf. Die erste Teilspule 1 dient zur Erzeugung einer ersten Betriebsspannung U1, die auch als Unterspannung bezeichnet werden kann. Der Abgriff 11 ist zu diesem Zweck mit einer Gleichrichterdiode 3 verbunden, und zwar ist sie an der Anode angeschlossen, während die Kathode mit einem Lade- und/oder Glättungskondensator 5 verbunden ist, der über den Gleichrichter positiv aufgeladen wird. Bei dem Kondensator 5 handelt es sich um einen spannungsfesten Elektrolytkondensator, der üblicherweise in solchen Schaltungen eingesetzt wird. Der zweite Pol des Elektrolytkondensators 5 ist mit dem Bezugsbasispotentialpunkt 13 der Schaltung verbunden. Das Bezugspotential kann Massepotential sein, kann aber auch vom Massepotential abweichend auf einen bestimmten Wert gelegt sein. In Fig. 1, a primary winding 20 is connected to a transformer 21 with an alternating current net 19. The transformer 21 has a split secondary coil 1, 2 . The first coil section 1 is used to generate a first operating voltage U 1 , which can also be referred to as undervoltage. For this purpose, the tap 11 is connected to a rectifier diode 3 , to be precise it is connected to the anode, while the cathode is connected to a charging and / or smoothing capacitor 5 which is charged positively via the rectifier. The capacitor 5 is a voltage-resistant electrolytic capacitor which is usually used in such circuits. The second pole of the electrolytic capacitor 5 is connected to the reference base potential point 13 of the circuit. The reference potential can be ground potential, but can also be set to a specific value in a manner deviating from the ground potential.
Die zweite Teilspule, die gleichen Wicklungssinn aufweist, ist am Abgriff 12 mit der Anode einer weiteren Gleichrichterdiode 4 verbunden, deren Kathode an den Pluspol eines weiteren Elektrolytkondensators 6 angeschaltet ist, der als Lade- und/oder Glättungskondensator für die Oberspannung in die Schaltung eingebunden ist. Der zweite Anschluß des Elektrolytkondensators 6 kann dabei entweder mit der Kathode der Gleichrichterdiode 3 verbunden oder aber auch auf das Bezugspotential 13 gelegt sein. Von der Kathode des Gleichrichters 4 wird die zweite Betriebsspannung U2, die als Oberspannung der Betriebsspannung U1 aufaddiert ist, abgegriffen. Zwischen der Kathode des Gleichrichters 4 und der Kathode der Gleichrichterdiode 3 ist ein Strombegrenzungswiderstand 15 geschaltet und mit dem Ausgang 22 der Schaltung verbunden, an dem ein NF-Verstärker 7 angeschlossen ist, der beispielhaft als Block angegeben ist. Der NF-Verstärker 7 ist ferner auf das Bezugspotential 13 geschaltet. Parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand 15, der relativ hochohmig ist (z. B. 47 Ohm), ist parallel ein Widerstand 10 als Stromfühler geschaltet, der niederohmiger ist (z. B. 4 Ohm), zu dem in Reihe die Emitterkollektorstrecke eines pnp-dotierten Schalttransistors 8 geschaltet ist, dessen Kollektor am Ausgang 22 anliegt. Mit dem Emitter des Transistors 8 ist weiterhin ein Widerstand 16 eines Spannungsteilers aus den Widerständen 10, 16 und 17 geschaltet, der mit dem anderen Anschluß zum einen an der Basis eines weiteren Schalttransistors 9, ein pnp-dotierter Transistor, angeschlossen und zum anderen mit dem weiteren Widerstand 17 verbunden ist, der ebenfalls am Ausgang 22 anliegt. Der Kollektor des Schalttransistors 9 ist mit der Basis des Schalttransistors 8 verbunden. Der Emitter ist an die Kathode der Gleichrichterdiode 4 angeschaltet. Die Schaltung weist weiterhin einen Widerstand 18 auf, der zwischen der Basis des Schalttransistors 8 und Bezugspotential 13 geschaltet ist. The second coil section, which has the same winding sense, is connected at the tap 12 to the anode of a further rectifier diode 4 , the cathode of which is connected to the positive pole of a further electrolytic capacitor 6 , which is integrated into the circuit as a charging and / or smoothing capacitor for the high voltage . The second connection of the electrolytic capacitor 6 can either be connected to the cathode of the rectifier diode 3 or can also be connected to the reference potential 13 . The second operating voltage U 2 , which is added up as the upper voltage of the operating voltage U 1 , is tapped from the cathode of the rectifier 4 . A current limiting resistor 15 is connected between the cathode of the rectifier 4 and the cathode of the rectifier diode 3 and is connected to the output 22 of the circuit, to which an LF amplifier 7 is connected, which is exemplified as a block. The NF amplifier 7 is also connected to the reference potential 13 . In parallel with the current limiting resistor 15 , which is relatively high-resistance (e.g. 47 ohms), a resistor 10 is connected in parallel as a current sensor, which is low-resistance (e.g. 4 ohms), to which the pnp-doped emitter collector path is connected in series Switching transistor 8 is connected, the collector of which is present at the output 22 . With the emitter of the transistor 8 , a resistor 16 of a voltage divider comprising the resistors 10, 16 and 17 is also connected, which is connected to the other terminal on the one hand at the base of a further switching transistor 9 , a pnp-doped transistor, and on the other hand with the further resistor 17 is connected, which is also present at the output 22 . The collector of the switching transistor 9 is connected to the base of the switching transistor 8 . The emitter is connected to the cathode of the rectifier diode 4 . The circuit also has a resistor 18 , which is connected between the base of the switching transistor 8 and reference potential 13 .
Die Schaltung arbeitet wie folgt:The circuit works as follows:
Im Leerlaufbetrieb unter Leerlauflast des angeschalteten NF- Verstärkers 7 erfolgt die Stromversorgung über den Widerstand 10 und den leitendgeschalteten Schalttransistor 8 von dem Oberspannungsabgriff 12. Dadurch ist es möglich, eine besonders hohe Musikleistung zu erzielen. Nimmt der Strom am als Stromfühler vorgesehenen Widerstand 10 zu und wird dabei die Schwellspannung 0,7 V des Transistors 9 zwischen Emitter und Basis überschritten, so wird dieser leitendgesteuert und bewirkt zugleich die Sperrung des Schalttransistors 8, zu welchem Zweck über den leitendgeschalteten Schalttransistor 9 und den hochohmigen Widerstand 18 ein Spannungsabfall an der Basis des Schalttransistors 8 ansteht, der für die Sperrung ausreichend ist. In diesem Betriebszustand, d. h. wenn die Nennleistungsaufnahme des NF-Verstärkers 7 zunimmt, wird automatisch auf die erste Betriebsspannung U1 geschaltet, die wesentlich niedriger als die Oberspannung sein kann, z. B. 30 V gegenüber 40 V Oberspannung. Die beiden Schalttransistoren sind pnp-dotiert. Bei anderer Schaltungsausführung können auch npn-dotierte Transistoren als Schalter eingesetzt werden. Dem Strombegrenzungswiderstand 15 kommt in Verbindung mit den Widerständen 10, 16, 17 eine besondere Bedeutung zu. Er ist so zu bemessen, daß über ihn bei Abnahme des von dem NF-Verstärker gezogenen Stromes ein Spannungsstrom entsteht, der den Transistor 9 sperrt. Nimmt der Strom ab, so fließt durch den Strombegrenzungswiderstand 15 ebenfalls ein kleinerer Strom, aber auch durch den Spannungsteiler mit den Widerständen 10, 16 und 17. Unterschreitet dabei der Strom einen Wert, so daß der Spnnungsabfall an den Widerständen 16 und 10 kleiner wird als 0,7 V, so sperrt schlagartig der Schalttransistor 9, wodurch der Transistor 8 wieder leitendschaltet, d. h. ab einem bestimmten Stromwert wird die Oberspannung als Betriebsspannung wieder angeschaltet. Die Schaltung mit dem Stromfühler 10 ist somit eine Strombegrenzungsschaltung, die selbsttätig die beiden Spannungsquellen zusammenschaltet bzw. trennt.In no-load operation under no-load load of the connected LF amplifier 7 , the power supply takes place via the resistor 10 and the switched switching transistor 8 from the high-voltage tap 12 . This makes it possible to achieve a particularly high music performance. If the current at the resistor 10 provided as a current sensor increases and the threshold voltage 0.7 V of the transistor 9 between the emitter and base is exceeded, then this is switched on and simultaneously switches off the switching transistor 8 , for which purpose via the switched switching transistor 9 and the high-resistance resistor 18 there is a voltage drop at the base of the switching transistor 8 , which is sufficient for blocking. In this operating state, ie when the nominal power consumption of the AF amplifier 7 increases, the first operating voltage U 1 is automatically switched, which may be significantly lower than the upper voltage, e.g. B. 30 V against 40 V upper voltage. The two switching transistors are pnp-doped. With a different circuit design, npn-doped transistors can also be used as switches. The current limiting resistor 15 is of particular importance in connection with the resistors 10, 16, 17 . It is to be dimensioned such that, when the current drawn by the LF amplifier is reduced, a voltage current arises which blocks the transistor 9 . If the current decreases, a smaller current also flows through the current limiting resistor 15 , but also through the voltage divider with the resistors 10, 16 and 17 . If the current falls below a value so that the voltage drop across the resistors 16 and 10 is less than 0.7 V, the switching transistor 9 suddenly switches off, as a result of which the transistor 8 switches on again, ie from a certain current value the upper voltage becomes the operating voltage again switched on. The circuit with the current sensor 10 is thus a current limiting circuit which automatically interconnects or separates the two voltage sources.
In Fig. 2 ist in dem Diagramm dargestellt, daß ab einer bestimmten Stromschwelle I0 durch den Stromfühler 10 schlagartig die Betriebsspannung UB auf die Unterspannung U1 und bei Unterschreiten der Schwelle I0 wieder auf die Oberspannung umschaltet. Die Anstiegsflanke ist dabei abhängig von der Schaltungsdimensionierung.In Fig. 2 is shown in the diagram that abruptly by the current sensor 10, the operating voltage U B of the sub-voltage U 1, and when falling below the threshold I 0 switches back to the high voltage above a certain threshold current I 0. The rising edge is dependent on the circuit dimensioning.
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Legal Events
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
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