DE4140357A1 - Netzanschlussschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Netzanschlußschaltung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, wie sie z. B. als sog. Netzteil für die Stromversorgung von elektronischen Baugruppen und Schaltungen verwendet wird.

Es ist charakteristisch für derartige Schaltungsanordnungen, daß die Stromaufnahme am Netztransformator nicht sinusförmig wie die Eingangsspannung verläuft. Der Strom zur Erhaltung der Betriebs­ spannung am Kondensator fließt nur für die kurze Zeit des Lade­ intervalls des Kondensators. Der im Vergleich zum Spannungsverlauf kleine Stromflußwinkel und die Überlagerung von Ladestrom und Laststrom führen zu Momentan-Stromspitzen, die eine Nennleistung des Transformators erfordern, die wesentlich über der maximalen bzw. geforderten Gleichstromleistung der Schaltung liegt.

Hinzu kommt, daß die Stromspitzen überproportional hohe ohmsche Verluste am Transformator - durch den Wicklungswiderstand und als Wirbelstromverluste - zur Folge haben. Insgesamt gesehen, ergibt sich ein ungünstiger Leistungsfaktor und die Notwendigkeit, daß man entsprechend überdimensionierte Netztransformatoren verwenden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eingangsleistung des Transformators für eine Netzanschlußschaltung weitgehend in Übereinstimmung mit der Gleichstrom-Ausgangsleistung der Schaltung zu bringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird eine der Eingangsspannung der Netzanschluß­ schaltung in Phase und Verlauf angeglichene Stromaufnahme des Transformators erreicht. Wesentlich ist dabei, daß die Scheitel­ werte des Stromverlaufs bei der erfindungsgemäßen Lösung niedriger als die Werte der Belastungsspitzen bei den bisherigen Schaltungen sind. Die Leistungsaufnahme des Kondensators je Ladeintervall und die Leistungsabgabe sind dabei unverändert.

Durch die Erfindung ist es möglich, Transformatoren, z. B. bei Netzanschlußschaltungen, zu verwenden, deren Eingangsleistung der gewünschten Gleichstrom-Nennleistung weitgehend entspricht d. h. die Verlustleistung des Transformators ist auf ein Minimum verringert. Darüber hinaus sind die Geräuschbelastung und andererseits auch das elektrische Streufeld erheblich vermindert, so daß der Aufwand für Geräuschdämmung und Abschirmung gesenkt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 Herkömmliche Stromversorgung mit Netztransformator, Brückenschaltung und Ladekondensator

• a) Schaltungsskizze
• b) Verlauf von Eingangsspannung und Eingangsstrom,

Fig. 2 erfindungsgemäße Schaltung

• a) Schaltungsskizze
• b) Verlauf von Eingangsspannung und Eingangsstrom.

Bei der Schaltung nach Fig. 1a ist 1 der Netztransformator, 2 die Gleichrichter-Brückenschaltung und 3 der Ladekondensator. Der Verlauf der Eingangsspannung ist sinusförmig. Der Stromverlauf ist dagegen durch pulsartige, steilflankige Belastungsspitzen gekennzeichnet; der Stromflußwinkel ist dem kurzzeitigen Ladeintervall des Kondensators entsprechend ungünstig klein.

In den Totzeiten des Sekundärstromverlaufs kann der Transformator durch hohe Leerlaufinduktion in den Sättigungsbereich geraten. Daraus können hohe Eisenverlustleistungen resultieren. Während des Ladeintervalls des Kondensators werden dagegen wegen des kurzen Stromflußwinkels relativ hohe Ströme erreicht. Das hat einerseits hohe Wicklungsverluste zur Folge und macht zum anderen, wie erwähnt, die Überdimensionierung des Netztransformators erforderlich.

Mit der Schaltung nach Fig. 2a wird ein vergleichsweise flacher, dem Verlauf der Eingangsspannung angepaßter Stromverlauf am Transformator erzielt. Der ständige Wechsel von Leerlauf und hoher Belastung, der die ungünstige Betriebsweise bei den Schaltungen des bekannten Stands der Technik charakterisiert, wird hier durch eine kontinuierliche Belastung mit niedrigen Stromwerten ersetzt. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß erzielt, indem in der Schaltung

• - im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem Gleichrichter 2 und dem Ladekondensator 3 - ein Leistungsfaktor-Regler 4 angeordnet wird. Als Leistungsfaktor-Regler werden aktive Schaltungen bezeichnet, mit denen eine sinusförmige Netz­ stromaufnahme erreicht wird. Eine solche Schaltung enthält einen Durchflußwandler, dessen Leistungsschalter über einen Mikro­ prozessor Steuerimpulse erhält, die von der quasi ungesiebten Spannung hinter dem Gleichrichter 2 und von der Spannung am Ladekondensator 3 abgeleitet sind. Der sinusförmige Verlauf der Stromaufnahme wird über die Frequenz und die Dauer der Steuerimpulse erzwungen.

Claims (1)

1. Netzanschlußschaltung, bestehend aus Netztransformator, Gleichrichter und Ladekondensator, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaltung vor dem Ladekondensator (3) ein Leistungsfaktor- Regler (4) angeordnet ist, dessen Steuerimpulse aus Zustandsgrößen (Strom und bzw. oder Spannung) abgeleitet werden, die vorzugsweise hinter dem Gleichrichter (2) und am Ladekondensator (3) erfaßt werden.