DE4227629A1 - Miniaturised power supply e.g. for personal stereo, mobile phone or battery charging - has noise suppression capacitor wound around section of carrier plate which carries transformer in form of sheath - Google Patents
Miniaturised power supply e.g. for personal stereo, mobile phone or battery charging - has noise suppression capacitor wound around section of carrier plate which carries transformer in form of sheathInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Netzgerät zum Betreiben eines elektronischen Klein- oder Kleinstverbrauchers oder zum Auf laden von Akkumulatoren.The invention relates to a power supply for operating a electronic small or very small consumer or for opening charging batteries.
In den letzten Jahren wurden elektrische Klein- bzw. Kleinstverbraucher zunehmend eingesetzt. Beispiele dafür sind das Diktaphon, der Walkman, Pocket-Memos, Klein- und Taschen rechner, Komfort- und Schnurlostelephone, tragbare Telephone für das C- und D-Netz, Personen- und Briefwaagen, Wanduhren und dergleichen mehr.In recent years, small electrical or Small consumers increasingly used. Examples of this are the dictaphone, the walkman, pocket memos, small and small bags calculator, comfort and cordless telephones, portable telephones for the C and D network, personal and letter scales, wall clocks and the like.
Möglich war diese Entwicklung durch die immer stärker fortschreitende Miniaturisierung digitaler Bauelemente, durch die auch eine wesentliche Verringerung des Strombedarfes erreicht wurde. Im Vergleich dazu ist in den meisten Fällen das Volumen der Stromversorgung die kritische Größe für die Gesamtabmessungen des Gerätes.This development was made possible by the ever stronger progressive miniaturization of digital components, by which is also a significant reduction in electricity needs was achieved. Compared to that in most cases the volume of the power supply the critical size for that Overall dimensions of the device.
Während Batterien bzw. wiederaufladbare Akkumulatoren mit diesen Geräten integriert sind, sind Lade- bzw. Netzteile fast ausschließlich vom Gerät getrennt angeordnet. Dafür gibt es im wesentlichen zwei Gründe:During batteries or rechargeable batteries are integrated with these devices are charging or power supplies almost exclusively separated from the device. For that there there are two main reasons:
Erstens sind die Versorgungsteile in Relation zu den Verbrauchern groß und schwer, da der erforderliche Netztrans formator in Abhängigkeit von der Leistung nicht beliebig ver kleinerbar ist.First, the supplies are in relation to the Consumers big and heavy, because the necessary network trans formator depending on performance not arbitrarily ver is smaller.
Zweitens vermeidet man aus sicherheitstechnischen Grün den, die Netzspannung bis zum Gerät zu leiten.Secondly, one avoids out of safety-related green to conduct the mains voltage to the device.
Gemäß dem Stand der Technik werden in vielen Fällen die großvolumigen, schweren Netztransformatoren mit dem durch Normung in seiner Größe vorgegebenen Netzstecker zu einer Einheit kombiniert.In many cases, according to the prior art large-volume, heavy mains transformers with the through Standardization in its size given a power plug Unit combined.
Diese Kombination bringt neben bautechnischen Vorteilen mehrere Nachteile mit sich: das Gewicht des Netztransforma tors in Verbindung mit dem zumeist nur zweipoligen, nicht mit dem Schutzkontakt verbundenen Stecker läßt ein zuverlässiges Einstecken in die Steckdose nicht immer zu. Dazu kommt, daß bei Mehrfachsteckdosen durch den voluminösen Transformator zumindest eine weitere Steckdose blockiert ist.This combination brings along construction advantages several disadvantages with it: the weight of the network transforma tors in connection with the mostly only two-pole, not with the plug connected to the protective contact leaves a reliable Not always plugging in the socket. In addition with multiple sockets thanks to the voluminous transformer at least one other socket is blocked.
Es ist nun das Ziel der Erfindung, ein derartiges Netz gerät zu schaffen, das in seinen Abmessungen und in seiner Masse wesentlich reduziert ist, so daß es den Gesamtanschein eines üblichen Netzsteckers hat. Eine derartige Miniaturisie rung wurde bisher wegen der abzuführenden Verlustwärme des Netztrafos für nicht funktionstüchtig gehalten.It is now the aim of the invention, such a network device to create that in its dimensions and in its Mass is significantly reduced, making it appear overall of a standard power plug. Such a miniature tion has so far been used due to the heat loss of the Mains transformers considered not to be functional.
Erfindungsgemäß wird eine derartige Miniaturisierung ohne Verlust der Zuverlässigkeit oder Sicherheit dadurch erreicht, daß die Steckerstifte zur Ableitung der in der Schaltung und im Transformator auftretenden Verlustwärme herangezogen werden. Diese Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß die Gesamtleistung des Geräts bei ca. 3 Watt Ausgangslei stung auf der Niederspannungsseite so gering ist, daß die Erwärmung der Steckerstifte zufolge des Stromdurchganges und des Übergangswiderstandes von den Steckdosenkontakten klein ist im Vergleich zur Erwärmung durch die abzuführende Ver lustleistung.Such miniaturization is according to the invention without loss of reliability or security achieved that the connector pins for deriving the in the Circuit and heat loss occurring in the transformer be used. This is possible because that the total power of the device at about 3 watts output power on the low voltage side is so low that the Heating of the connector pins due to the continuity of the current and the contact resistance of the socket contacts is small is compared to the heating by the dissipated Ver pleasure.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Wärmeablei tung durch die Steckerstifte dadurch erreicht, daß die beiden Stifte direkt und flächig mit dem Dickschichtsubstrat der elektronischen Schaltung verbunden sind auch flächig mit je einem Wickel des als Wickelkondensator ausgeführten Entstör kondensators, der schaltungstechnisch gesehen parallel zum Dickschichtsubstrat liegt, verbunden sind, wobei gleichzeitig der Wickel dieses Kondensators zumindest den Bereich des Dickschichtsubstrates umhüllt, in dem der Transformator ange ordnet ist.In a preferred embodiment, the heat dissipation tion achieved by the connector pins in that the two Direct and flat pins with the thick-film substrate electronic circuitry are also flat with each a winding of the interference suppression designed as a winding capacitor capacitor, which is technically parallel to the Thick film substrate is connected, being simultaneously the winding of this capacitor at least the area of Encased thick film substrate in which the transformer is attached is arranged.
Einzelheiten und Details gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt hervor. Dabei zeigt die Fig. 1 ein Blockschaltbild, die Fig. 2 einen prinzipiellen Aufbau und die Fig. 3 die Anordnung der einzel nen Elemente in einem erfindungsgemäßen Netzgerät.Details and details emerge from the following description, which makes reference to the drawings. The FIG. 1 shows a block diagram, Fig. 2 a schematic structure, and Fig. 3 shows the arrangement of the individual elements nen in an inventive power supply.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird der vom Netz kommende Strom zuerst gefiltert, in der Folge einer Frequenzumwandlung unterworfen und in einem Transformator 7 auf die gewünschte Spannung transformiert, die anschließend gleichgerichtet und dem Niederspannungskabel zugeführt wird. Über einen Regler auf der Sekundärseite wird galvanisch abgekoppelt die Steuerung der Ausgangsspannung über den Frequenzumformer vor genommen. As can be seen from FIG. 1, the current coming from the network is first filtered, subsequently subjected to frequency conversion and transformed in a transformer 7 to the desired voltage, which is then rectified and fed to the low-voltage cable. The output voltage is controlled via the frequency converter via a controller on the secondary side.
In Fig. 2 ist die Anordnung der Ohmschen Widerstände 15 erkennbar, die gemeinsam mit einem Entstörkondensator 4 für die Funkentstörung sorgen. Dabei ist der Entstörkondensa tor 4, wie aus Fig. 3 ersichtlich, erfindungsgemäß, nicht so wie in Fig. 2 gezeigt, lokal als Bauteil zwischen anderen Bauteilen angeordnet, sondern in Form eines Wickelkondensa tors um die wesentlichsten und vor allem um die die meiste Wärme produzierenden Bauteile des Netzgerätes herumgelegt angeordnet.The arrangement of the ohmic resistors 15 can be seen in FIG. 2, which together with an interference suppression capacitor 4 provide for radio interference suppression. Here, the Entstörkondensa 3 2 is gate 4, as seen from FIG., According to the invention, not as shown in Fig., Locally arranged as a member between other components, but in the form of a Wickelkondensa tors to the most important and above all the most heat producing components of the power supply placed around.
Eine bevorzugte Anordnung der Bauteile zeigt die Fig. 3, wobei auf einer Trägerplatte bzw. einem Dickschichtsubstrat 8 die einzelnen elektronischen Bauteile, wie eine Spitzenunter drückung 5, der Netzgleichrichter 6, der Trenn- und Anpaß transformator 7, das RF-Filter 9, die Regel- und Steuerelek tronik 10 und der Niedervoltgleichrichter 11 angeordnet sind. Besonders wesentlich ist, daß die beiden Steckerstifte 1 über eine relativ große Fläche ebenfalls direkt auf diesem Dick schichtsubstrat aufgebracht sind.A preferred arrangement of the components is shown in FIG. 3, with the individual electronic components, such as a peak suppression 5 , the line rectifier 6 , the isolating and matching transformer 7 , the RF filter 9 , on a carrier plate or a thick-film substrate 8 Regulation and control electronics 10 and the low-voltage rectifier 11 are arranged. It is particularly important that the two connector pins 1 are also applied directly to this thick layer substrate over a relatively large area.
Beide Steckerstifte 1 sind ebenfalls großflächig mit je einem Wickel des Entstörkondensators 4, der als Wickelkonden sator ausgebildet ist, verbunden, wobei dieser Kondensator in Form eines Mantels knapp unterhalb der Steckeroberfläche, somit mit etwa längsrechteckigem Querschnitt, angeordnet ist. Auf diese Weise dient der Entstörkondensator auch der Abschirmung, vor allem aber auch zur Aufnahme der Abwärme der elektronischen Bauteile, die sich im Volumen innerhalb des Mantels befinden. Die Abfuhr dieser Abwärme erfolgt über die Steckerstifte 1.Both connector pins 1 are also extensively connected to one coil of the interference suppression capacitor 4 , which is designed as a winding capacitor, this capacitor being arranged in the form of a jacket just below the connector surface, thus with an approximately rectangular cross section. In this way, the interference suppression capacitor also serves as a shield, but above all also for absorbing the waste heat from the electronic components which are located in the volume inside the jacket. This waste heat is dissipated via the plug pins 1 .
Dabei wird natürlich die Kontaktfläche zwischen den Steckerstiften 1 und sowohl dem Dickschichtsubstrat 8 als auch den Wickeln des Kondensators 4 möglichst groß gewählt. Mit jeweils etwa 7 mm2 Kontaktfläche wurden gute Resultate erzielt.The contact area between the plug pins 1 and both the thick-film substrate 8 and the windings of the capacitor 4 is of course chosen to be as large as possible. Good results were achieved with a contact area of about 7 mm 2 each.
Bevorzugt wird die wesentlich geringere Verlustwärme des Niederspannungsteils über eine als Wärmebrücke ausgebildete Verbindung zum Anschlußkabel 13 über dieses Kabel abgeführt. Eine entsprechende Ausbildung der Anschlußstelle ist bei 12 dargestellt. The significantly lower heat loss of the low-voltage part is preferably dissipated via this cable via a connection to the connecting cable 13 designed as a thermal bridge. A corresponding design of the junction is shown at 12 .
Bevorzugt wird die gesamte Elektronik samt Entstörkon densator und Verbindung zum Anschlußkabel sowie dem Ende des Anschlußkabels selbst mit Vergußmasse, wie sie in der Elek troindustrie bei der Steckerherstellung üblich ist, vergos sen, wodurch eine gegenüber den als Käfig ausgeführten Netz geräten des Standes der Technik wesentlich erhöhte Sicherheit erzielt werden kann.The entire electronics including interference suppressor is preferred capacitor and connection to the connecting cable and the end of the Connection cable itself with sealing compound, as in the Elek tro industry is common in the manufacture of plugs, vergos sen, which makes a compared to the network designed as a cage Devices of the prior art significantly increased security can be achieved.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es möglich, die Breite des Kondensatorwickels zu ver längern und den Stecker an seine dem Kabel 13 zugewandten Seite nicht zulaufend, sondern in der gleichen Breite weiter zuführen, um den Kondensator 4 entsprechend vergrößern zu können. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Wärmelei tung zwischen den Steckerstiften 1 und den Bauteilen auf denen sie montiert werden durch Verwenden eines entsprechen den wärmeleitenden dauerplastischen oder dauerelastischen Materials zwischen den beiden Kontaktflächen zu verbessern, und es ist selbstverständlich auch möglich, die Steckerstifte selbst zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aus einem besonders gut Wärme leitenden Material herzustellen.The invention is not limited to the example shown, but can be modified in various ways. So it is possible to lengthen the width of the capacitor winding and not to taper the connector to its side facing the cable 13 , but to continue to feed in the same width in order to be able to enlarge the capacitor 4 accordingly. It is of course also possible to improve the heat conduction between the plug pins 1 and the components on which they are mounted by using a corresponding thermally conductive or permanently elastic material between the two contact surfaces, and it is of course also possible to improve the plug pins themselves heat dissipation from a particularly good heat-conducting material.
Claims (5)
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