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Die
Erfindung bezieht sich auf spannungsgeregelte Stromversorgungen
für Fernsehgeräte und dergl.,
in denen getrennte Stromversorgungen verschiedene Lasten trotz Laständerungen
mit etwa demselben geregelten Spannungspegel speisen müssen.
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Fernsehempfänger, Videokassettenrecorder und
dergl., die nachfolgend allgemein als Fernsehgeräte bezeichnet werden, enthalten
oft Schaltungen, die mit Strom versorgt werden müssen, wenn das Fernsehgerät abgeschaltet
ist, beispielsweise für
Sofortbetriebsschaltungen, Uhren und Zeitgeber, Fernsteuerungen
mit der Möglichkeit,
den Strom ein- und auszuschalten, komplizierte Steuer- oder Abstimmfunktionen,
digitale Speicher und dergl. Diese Elemente werden üblicherweise
mit Strom versorgt, sobald das Fernsehgerät mit dem Wechselstromnetz verbunden
wird.
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Beim
Normalbetrieb kann ein Fernsehgerät von den Horizontal-Ablenkschaltungen
und dem Zeilenendtransformator, die während der Horizontal-Abtastung
in Betrieb sind, mit Strom versorgt werden. Eine Bereitschafts-Stromversorgung
ist vorgesehen, um die Bereitschafts-Lasten mit Strom zu versorgen, wenn
keine Abtastung erfolgt, d. h. im Bereitschaftsbetrieb. Es ist auch
möglich,
eine Stromversorgung mit Schaltbetrieb zu verwenden, die zwischen
Normalbetrieb und Bereitschaftsbetrieb geschaltet werden kann, um
eine Anpassung an unterschiedliche Stromanforderungen im Bereitschafts-
und Normalbetrieb zu bewirken.
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Eine
Bereitschafts-Stromversorgung wird üblicherweise nicht geschaltet,
hat einen Transformator, dessen Primärwicklung mit dem Netzstecker des
Gerätes
verbunden ist, und dessen Sekundärwicklung
mit den Eingangsklemmen eines Gleichrichters, z. B. einer Zweiweg-Brückenschaltung
verbunden ist. Die Ausgangsklemmen des Gleichrichters werden mit
einem Speicher- oder Filterkondensator verbunden, der auf einen
ungeregelten Spannungspegel geladen wird, der auf die Wechselstrom-Netzspannung
durch das Windungsverhältnis des
Transformators bezogen ist. Mit dem Filterkondensator ist ein Spannungsregler
verbunden, der die Versorgungsspannung regelt, die denjenigen Lasten zugeführt wird,
die ständig
unter Strom gehalten werden müssen,
d. h. den Bereitschafts-Lasten.
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Die
Bereitschafts-Lasten sind oft Regelschaltungen, die integrierte
Schaltungen wie Mikroprozessoren, Speicher mit willkürlichem
Zugriff und dergl. enthalten. Ein Empfänger mit Fernbedienung kann
so ausgebildet sein, daß er
ständig
auf ein Einschaltsignal wartet, um vom Bereitschaftsbetrieb auf den
Normalbetrieb umzuschalten. Es ist möglich, die Bereitschafts-Stromversorgung
zu inaktivieren oder alle Teile des Stroms von der Bereitschafts-Stromversorgung
zu sperren, wenn in den Normalbetrieb geschaltet wird. Viele Fernsehgeräte verwenden
jedoch die Bereitschafts-Stromversorgung, um die Bereitschafts-Lasten
sowohl im Normalbetrieb als auch im Bereitschaftsbetrieb mit Strom
zu versorgen. In diesem Fall werden die Lasten im Normalbetrieb
(das sind die Lasten, die im Bereitschaftsbetrieb nicht mit Strom
versorgt werden), durch eine oder mehrere getrennte Stromversorgungen
gespeist, beispielsweise von der im Schaltbetrieb arbeitenden Stromversorgung,
die den Horizontal-Ablenkschaltungen zugeordnet ist.
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Es
ist erwünscht,
die Zahl der Lasten, die von der Bereitschafts-Stromversorgung gespeist
werden, so klein wie möglich
zu halten, um einen unnötigen Stromverbrauch
zu vermindern wie auch die Kosten der benötigten Komponenten (insbesondere
die Kosten des Transformators für
die Bereitschafts-Stromversorgung), und die Beanspruchung der Komponenten
der Bereitschafts-Stromversorgung zu vermindern. Steuerschaltungen,
die im Bereitschaftsbetrieb nicht mit Strom versorgt zu werden brauchen, werden
von der Stromversorgung für
den Normalbetrieb gespeist. Das Vorsehen unterschiedlicher Stromversorgungen
für einige
der Steuerschaltungen und für
andere führt
zu einem Problem, weil die getrennt gespeisten Steuerschaltungen
miteinander gekoppelt sind. Die im Normal- und im Bereitschaftsbetrieb
verwendeten Steuerschaltungen kommunizieren miteinander im Normalbetrieb über gemeinsame Signalleitungen.
Es ist notwendig, dafür
zu sorgen, daß die
geregelten Spannungen im Normal- und Bereitschaftsbetrieb weitgehend
gleich bleiben. Dies kann jedoch ein kompliziertes Problem sein,
weil die Belastung der Stromversorgungen für Bereitschafts- und Normalbetrieb
stark schwankt.
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Eine
Bereitschafts-Stromversorgung mit beispielsweise 5 Volt Gleichspannung
kann einen Versorgungsstrom von nur 40 mA benötigen. Die Betriebs-Stromversorgung
kann bei derselben Spannung einen Versorgungsstrom bis hinauf zu
1 A erfordern. Ein fundamentales Problem bei bekannten Schemata
zur Gleichhaltung geregelter Spannungen für die Betriebs- und Bereitschafts-Stromversorgungen
besteht darin, daß Änderungen
der Basis-Emitterspannung des Regeltransistors der Betriebs-Stromversorgung
in der Größenordnung
von 200 mV liegen.
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Steuerschaltungen
wie z. B. integrierte CMOS-Schaltungen sind für schnelle Schalteigenschaften
und zuverlässigen
Langzeitbetrieb geeignet. Hochintegrierte CMOS-Schaltungen, und
insbesondere die Mikroprozessorsteuerung von Fernsehgeräten, sind
weit verbreitet. Es ist charakteristisch für CMOS-Schaltungen, daß bei Speisung
von gemeinsam miteinander verbundenen Schaltungen durch verschiedene
Stromversorgungen die Spannungsregelung der entsprechenden Stromversorgungen
kritisch wird. Ein als "SCR-Latching" bekanntes Problem
kann verursacht werden, wenn die Toleranz einer CMOS-Schaltung für Unterschiede
zwischen der VDD-Versorgung für
die integrierte Schaltung und der den Eingängen der integrierten schaltung
zugeführten
maximalen Spannung überschritten wird.
SCR-Latching kann
auftreten, weil die mit einer ersten integrierten Schaltung verbundene
Versorgungsspannung in einem gemeinsamen Verbindungsweg an ihrem
Ausgang ein Signal erzeugt, das die der zweiten integrierten Schaltung,
deren Eingang mit dem Ausgang der ersten integrierten Schaltung
verbunden ist, zugeführte
Versorgungsspannung überschreitet.
Eine Schaltung, bei der einige integrierte Schaltungen mit der Bereitschafts-Stromversorgung
und andere mit der Normalbetrieb-Stromversorgung verbunden sind,
wobei entsprechende Eingangs- und Ausgangs-Signalleitungen miteinander
gekoppelt sind, beispielsweise über
einen Verbindungs-Bus, benötigt
einige Vorkehrungen, die sicherstellen, daß die Versorgungsspannungen
gleich sind.
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Die
meisten integrierten CMOS-Schaltungen, die derzeit hergestellt werden,
spezifizieren eine maximale Eingangs-Stiftspannung von VDD + 0,3
V, um sicherzustellen, daß die
integrierten Schaltungen nach dieser Spezifikation arbeiten. Bei
mehr als VDD + 0,3 V können
ungeschützte
Flip-Flops, RAM-Zellen und andere integrierte Funktionen ihren Zustand ändern und
einen anomalen Betrieb bewirken, oder es kann ein SCR-Latch auftreten,
der den weiteren Betrieb der betroffenen Schaltung blockiert, bis
der Strom abgeschaltet wird.
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Veränderungen
der Komponenten und Bedingungen sind so, daß nicht erwartet werden kann, daß der typische
Spannungsregler eine Anpassung an die nominelle Ausgangsspannung
bewirkt oder selbst bei manueller Einstellbarkeit durch ein Potentiometer
oder dergl. unbegrenzt die nominelle Ausgangsspannung mit der erforderlichen
Toleranz hält. Ein
typischer Reihenregler verwendet einen Reihen-Leistungstransistor,
dessen Kollektor mit dem unge regelten Spannungseingang verbunden
ist, und dessen Basis mit einer in Sperrichtung vorgespannten ZENER-Diode
und durch einen Widerstand mit dem ungeregelten Eingang verbunden
ist. Die Spannung über
der ZENER-Diode definiert einen Bezug, der in Verbindung mit dem
Basis-Emitter-Spannungsabfall die geregelte Ausgangsspannung an dem
Emitter des Leistungstransistors bestimmt. Unter der Annahme, daß zwei integrierte
CMOS-Schaltungen jeweils von einer 5 Volt-Normalbetriebs-Stromversorgung
und einer 5 Volt-Bereitschafts-Stromversorgung
gespeist werden, und unter der Annahme, daß beide ZENER-Dioden 5% Toleranz
haben, kann eine der Stromversorgungen auf 5,25 Volt und die andere
auf 4,75 Volt regeln. Die Differenz, nämlich 0,5 Volt, reicht aus,
um die Regel zu verletzen, daß die
maximale Eingangsspannung VDD + 0,3 V sein muß.
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Es
ist möglich,
den geregelten Pegel einer Stromversorgung zu benutzen, um die Regelung
einer anderen Stromversorgung zu beeinflussen. Schaltungen dieser
Art können
Potentiometer erfordern, um die Kopplung zwischen den Stromversorgungen
einzustellen, wenn das die Stromversorgungen enthaltende Gerät hergestellt
wird. Potentiometer können
teuer sein. Ferner kann die optimale Beziehung zwischen den beiden
Reglern durch die Strombelastung einer Stromversorgung oder der
anderen Stromversorgung beeinflußt werden. Wenn die Strombelastung
eines Reihenreglers erhöht
wird, nimmt die Basis-Emitterspannung des Reihentransistors in dem
Regler zu. Die Last erzeugt somit eine lastabhängige Änderung zwischen der Emitterspannung
(d. h. dem geregelten Ausgang) und der Basis des Reihentransistors,
der üblicherweise
mit einer Quelle für
einen Bezugsspannungspegel gekoppelt ist.
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Wenn
die Temperatur-Drift-Toleranz und die nominelle ZENER-Toleranz zusammengerechnet werden,
kann die geregelte Versorgungsspannung leicht um 10% schwanken.
Ferner kann sich der durch eine ZENER-Diode errichtete Bezugspannungspegel
mit der Größe des die
ZENER-Diode vorspannenden Stroms ändern. Der Bezugsspannungspegel
kann fallen, wenn der Vorspannungsstrom fällt. Bei Verwendung des Beispiels
einer nominellen Versorgungsspannung von 5 V könnte ein Eingang zu einer von
der niedrigeren Versorgungsspannung gespeisten CMOS-Schaltung, die
von einem Ausgang einer von der höheren Versorgungsspannung gespeisten
CMOS-Schaltung angesteuert wird, die niedrigere VDD um 1 Volt überschreiten.
Wenn man ferner die Änderungen
betrachtet, die von den durch die Last induzierten Änderungen
in der Basis-Emitterspannung des Reglers für die Stromversorgung bei Normalbetrieb
herrühren,
ist das Risiko eines anomalen Betriebs, beispielsweise durch SCR-Latching, ein ernstes
Problem.
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Ein
Stromversorgungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist
in der
DE 28 26 523 A1 offenbart.
Aus der
US 4 549 255
A ist ein Stromversorgungssystem für einen Klasse B Leistungsverstärker bekannt,
das positive und negative Ausgangsspannungen bereitstellt, die über eine
gemeinsame Regelung geregelt werden.
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Aus
der
US 3 571 604 A ist
ein Stromversorgungssystem bekannt, das zwei regulierte Ausgangsspannungen
mit positiver und negativer Polarität und gleicher Spannungsamplitude
erzeugt. Eine der Ausgangsspannungen ist durch einen Vergleich mit
einer festen Referenzspannung geregelt, und die zweite Ausgangsspannung
mit der entgegen gesetzten Polarität ist geregelt, indem die Spannungsdifferenz
zwischen den beiden Ausgangsspannungen detektiert wird unter Ausnutzung
der Spannungsbalance als Referenz.
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Die
Erfindung geht aus von einem Stromversorgungssystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, bei einem solchen Stromversorgungssystem dafür zu sorgen,
daß unzulässige Unterschiede
der Versorgungsspannung bei Bereitschaftsbetrieb und Normalbetrieb
verhindert werden.
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Die
gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch die im Anspruch 1 angegebenenen Merkmale gelöst.
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Insbesondere
folgt der erste Spannungspegel Änderungen
des zweiten Spannungspegels, da sich der zweite Spannungspegel aufgrund
von Änderungen
der zweiten variablen Last ändert,
zugleich folgt der zweite Spannungspegel dem ersten Spannungspegel,
da der erste Spannungspegel sich aufgrund von Änderungen der zweiten variablen
Last ändert.
Das Nachziehen erfolgt daher in beiden Richtungen zu allen Zeiten,
in denen beide Lasten mit Strom versorgt werden. In einem Fernsehgerät ist beispielsweise
der erste Spannungsregler nur während
des Normalbetriebes in Funktion, und der zweite Spannungsregler
ist während
des Bereitschaftsbetriebes und während
des Normalbetriebes in Funktion.
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Die
erste und zweite Last können
miteinander verbundene integrierte Schaltungen einer Art sein, die
dem SCR-Latching unterworfen wird, wenn eine Differenz zwischen
entsprechenden Versorgungsspannungen eine Toleranz überschreitet.
Die beiden geregelten Spannungspegel unterscheiden sich in diesem
System voneinander um nicht mehr als die Toleranz.
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Die
beiden Spannungsregler können
dadurch gekennzeichnet sein, daß sie
entsprechende aktive Rückkopplungsschaltungen
zur Erzeugung des ersten und zweiten Steuerstroms enthalten. Die beiden
Spannungsregler können
ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß sie jeweils Vergleichsschaltungen
zur Erzeugung der Steuerströme
mit Größen enthalten,
die auf eine Differenz zwischen dem Bezugsspannungspegel und dem
ersten bzw. dem zweiten Spannungspegel bezogen sind, wenn sich die
erste und zweite Last ändert.
Alle Spannungsregler können
ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß sie entsprechende Steuerströme erzeugen,
indem entsprechende Teile von entsprechenden Eingangsströmen, die
in die Spannungsregler hineinfließen, variabel abgeleitet werden,
wenn sich die erste und zweite Last ändert. Die Quelle für den Bezugsspannungspegel
kann eine ZENER-Diode enthalten, und der Bezugsspannungspegel ändert sich
mit der Summe des ersten und zweiten Steuerstroms.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Erfindung bei Anwendung
in einem Fersehgerät
veranschaulicht;
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2 ein
schematisches Blockschaltbild, das die Beziehung von Bereitschafts-
und Normalbetriebs-Stromversorgungen
und -Lasten zeigt; und
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3 ein
teilweise schematisches Diagramm, das eine andere Ausführungsform
der Bereitschafts/Normalbetriebs-Spannungsregler darstellt.
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In
den Zeichnungen ist der Bereitschaftsbetrieb mit "STBY" und der Normalbetrieb
mit "RUN" bezeichnet. In 1 wird
das Fernsehgerät
vom Wechselstromnetz versorgt, üblicherweise über eine Leitung
zu einem Stecker 22, der in einen Wandauslaß eingeführt wird,
der stets unter Spannung steht. Wenn das Fernsehgerät ausgeschaltet
ist, d. h. kein Signal empfängt
oder wiedergibt, werden trotzdem einige Elemente des Gerätes vom
Netz durch die Bereitschafts-Stromversorgung 30 gespeist.
Ohne Beschränkung
sind Beispiele für
Schaltungen, die im Bereitschaftsbetrieb mit Strom versorgt werden,
Sofortbetriebs-Schaltungen, Uhren und Zeitgeber, Fernsteuerungen
mit der Möglichkeit
den Strom ein- und auszuschalten, komplizierte Steuer- oder Abstimmfunktionen,
selbstlöschende
digitale Speicher und dergl. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind
solche Schaltungen in 1 durch eine Bereitschafts-Last 32 dargestellt,
die aus einem Infrarotempfänger 42 besteht,
der auf eine Fernsteuerung 44 anspricht. Diese Schaltungen
werden auch beim Normalbetrieb mit Strom versorgt, aber gemäß der Erfindung
sind die Schaltungen getrennt in Bereitschafts-Lasten, die vom Bereitschaftsregler 45 gespeist
werden, und in Betriebs-Lasten, die von einem getrennten Normalbetriebsregler 55 gespeist
werden.
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Es
sind Mittel vorgesehen, um eine nicht geregelte Bereitschafts-Gleichspannung
V1 zu erzeugen, sobald das Fernsehgerät mit dem Netz verbunden ist,
und der Bereitschaftsregler 45 wird an die ungeregelte
Bereitschafts-Gleichspannung V1 angeschlossen, um eine geregelte
Bereitschaftsspannung VSTBY zu erzeugen.
Die geregelte Spannung kann beispielsweise eine Gleichspannung von
5 Volt sein, die zur Speisung von integrierten CMOS-Schaltungen und dergl.
geeignet ist. Ein Bereitschafts-Transfor mator 60 hat eine
Primärwicklung 62,
die mit dem Netz verbunden ist, und eine sekundäre Wicklung 64, die
mit einem Gleichrichter, z. B. einem Zweiweg-Brückengleichrichter 66,
verbunden ist. Sicherungen, Drosseln, strombegrenzende Widerstände und
dergl. können
vorhanden sein, sind jedoch nicht dargestellt, um eine Überladung
der Zeichnung zu vermeiden. Der gleichgerichtete Ausgang des Brückengleichrichters 86 wird
einem Filterkondensator 68 zugeführt, der auf die ungeregelte
Spannung V1 geladen wird. Diese Spannung
ist etwas höher
als die gewünschte
geregelte Spannung, um einen ausreichenden Regelbereich vorzusehen.
V1 kann beispielsweise 12 V bis 16 V sein,
um eine geregelte Ausgangsspannung von 5 V zu erzeugen.
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Die
ungeregelte Spannung V1 wird dem Kollektor
eines Reihendurchlaß-Transistors 72 des
Bereitschaftsreglers 45 zugeführt. Dieser Transistor leitet
genügend
Strom, um die Spannung an seinem Emitter auf dem gewünschten
Ausgangspegel zu halten, wobei er durch einen Rückkopplungs- oder Steuertransistor 74 und
eine in Reihe geschaltete ZENER-Diode 80 gesteuert wird.
Die ZENER-Diode 80 ist eine Quelle für einen Bezugsspannungspegel VZ. Die Basis des Rückkopplungs- oder Steuertransistors 74 ist
mit dem geregelten Ausgang VSTBY über einen
Rückkopplungs-Widerstand 82 verbunden.
Der Kollektor des Rückkopplungs-
oder Steuertransistors 74 ist mit der Basis des Reihendurchlaß-Transistors 72 und
dem Widerstand 84 verbunden, der die Schaltung vorspannt,
wobei ein Strom von der ungeregelten Versorgungsspannung vorgesehen
wird. Ein Filterkondensator 86 liegt zwischen der Basis
des Rückkopplungs-Transistors 74 und
Masse.
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Der
Emitter des Rückkopplungs-Steuertransistors 74 ist
mit der Anode der in Sperrichtung vorgespannten ZENER-Diode 80 verbunden,
während die
Kathode mit Masse verbunden ist. Eine ZENER-Diode hat einen steilen
Strom/Spannungsverlauf bei ihrer Durchbruchsspannung in Sperrichtung. Die
ZENER-Diode 80 definiert somit weitgehend die Regelspannung,
die am Emitter des Seriendurchlaßtransistors 72 gehalten
wird. Der Steuer- oder Rückkopplungs-Transistor 74 verbessert
jedoch die Regelung durch Rückführung des
aktuellen Pegels am geregelten Ausgang, wodurch der Regler weniger
empfindlich für Änderungen
der Strombelastung gemacht wird, die eine entsprechende Änderung
in der Basis-Emitterspannung am Reihendurchlaß-Transistor 72 erzeugen
können.
Ein Steuerstrom I1, der vom Transistor 74 erzeugt
wird, spannt den Bezugsspannungspegel der ZENER-Diode 80 vor.
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Es
sind ferner Mittel vorgesehen, um eine ungeregelte Spannung für den Normalbetriebs-Regler
zu erzeugen, der bei Übergang
von einem Bereitschaftsbetrieb zum Normalbetrieb aktiv wird. Es
gibt eine Anzahl von möglichen
Techniken zur Erzeugung der ungeregelten Spannung für Normalbetrieb.
Beispielsweise kann eine Stromversorgung wie eine im Schaltbetrieb
arbeitende Stromversorgung 100 so schaltbar sein, daß sie bestimmte
Ausgänge
nur im Normalbetrieb liefert, d. h. daß bestimmte Ausgänge VA, VB, VC im
Bereitschaftsbetrieb unwirksam gemacht werden, die dann als ungeregelte
Spannungen für
den Normalbetrieb verwendet werden.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die ungeregelte
Spannung von dem Zeilenendtransformator 106 abgeleitet,
die nur bei der Horizontal-Ablenkung aktiv ist. Es ist auch möglich, Strom
von einer Bereitschafts-Stromversorgung für den Eingang zu dem Normalbetriebs-Regler
zu ziehen, sofern geschaltete Mittel verfügbar sind, um einen solchen
Stromfluß im
Bereitschaftsbetrieb unwirksam zu machen. Die Erfindung ist für jede Spannungsquelle
anwendbar, die nur im Normalbetrieb verfügbar ist und auf eine niedrigere
Spannung geregelt werden soll.
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Mit
dem Wechselstromnetz ist ein zweiter Brückengleichrichter 102 verbunden,
dessen Ausgang mit einem Filterkondensator 104 verbunden
ist, der auf die B+-Spannung aufgeladen wird. Diese Spannung wird
der Primärwicklung
des Zeilenendtransformators 106 zugeführt und ist, sobald das Fernsehgerät mit dem
Wechselstromnetz verbunden wird, in gleicher Weise verfügbar wie
die ungeregelte Spannung im Bereitschaftsbetrieb. Es wird jedoch kein
Strom von der B+-Stromversorgung abgezogen, wenn die Horizontal-Ablenkschaltungen
nicht aktiv sind.
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Die
Horizontal-Oszillator- und -Ansteuerschaltung 150, die
die Horizontal-Ablenkschaltung ansteuert, wird wirksam oder unwirksam
gemacht, wenn ein Wechsel in den Normalbetrieb bzw. den Bereitschaftsbetrieb
erfolgt. Dies ist ein bequemes Mittel, eine Stromversorgung für den Normalbetrieb
vorzusehen und ist beispielsweise dargestellt.
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Ein
Ausgang von einer Bereitschafts-Last, der sich vom Bereitschaftsbetrieb
zum Normalbetrieb ändert,
wird der Horizontal-Ansteuerschaltung 150 zugeführt, die
aus einem Horizontal-Oszillator
besteht, der mit geeigneten Synchronisationsmitteln (nicht dargestellt)
verbunden ist. Die Horizontal-Ansteuerschaltung ist mit einem Horizontal-Ausgangstransistor 152 verbunden,
der zwischen der Primärwicklung
des Zeilenendtransformators und Masse liegt. Gemäß der dargestellten vereinfachten
Anordnung ist eine Klemmdiode DC und ein
Rücklaufkondensator
CR zwischen dem Kollektor des Horizontal-Ausgangstransformators
(und zur Primärwicklung des
Zeilenendtransformators) und Masse angeordnet. Die Horizontal-Ablenkspulen
YH und der Vorlaufkondensator CS sind
miteinander in Reihe geschaltet und liegen parallel zum Horizontal-Ausgangstransistor.
Während
der Horizontal-Abtastung treten Horizontal-Rücklaufimpulse in der Primärwicklung
des Zeilenendtransformators und in den Sekundärwicklungen 108 auf.
Verschiedene Sekundärwicklungen können für verschiedene
Zwecke verwendet werden, z. B. um den Hochspannungsausgang U zu
erzeugen wie auch ungeregelte Spannungen für den Normalbetrieb mit verschiedenen
benötigten
Spannungspegeln vorzusehen.
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Mit
der auf die Fernbedienung ansprechenden Last im Bereitschaftsbetrieb
können
die Horizontal-Ablenkschaltungen eingeschaltet werden (in den Normalbetrieb)
und ausgeschaltet werden (in den Bereitschaftsbetrieb). Die ungeregelte
Gleichspannung für
den Normalbetrieb wird von einer der Sekundärwicklungen 108 des
Zeilenendtransformators abgeleitet. Eine Sekundärwicklung 108 ist
mit einem Gleichrichter verbunden, der als Reihendiode 122 dargestellt
ist, um den Filterkondensator 124 auf die ungeregelte Gleichspannung
V2 im Normalbetrieb zu laden. Ein Regler 55 für Normalbetrieb
wird mit der ungeregelten Gleichspannung V2 gespeist
und erzeugt eine geregelte Spannung VRUN für den Normalbetrieb.
Der Regler 55 ist ähnlich
wie der Bereitschaftsregler 45, und zwar hat er einen Reihendurchlaßtransistor 126,
dessen Kollektor mit der ungeregelten Spannung für Normalbetrieb gespeist wird, und
der ausreichend Strom leitet, um die Spannung an seinem Emitter
auf dem gewünschten
Ausgangspegel zu halten. Die Basis des Reihendurchlaßtransistors 136 ist
mit einem Rückkopplungs-
oder Steuertransistor 128 und derselben ZENER-Diode 80 verbunden,
die einen Bezug für
den Bereitschaftsregler 45 herstellt. Ein Steuerstrom I2, der vom Transistor 128 erzeugt
wird, liefert auch die Vorspannung für den Bezugsspannungspegel
der ZENER-Diode 80. Die Basis des Rückkopplungs- oder Steuertransistors 128 ist
mit dem geregelten Ausgang VRUN über einen
Rückkopplungswiderstand 132 verbunden.
Der Kollektor des Rückkopplungs-
oder Steuertransistors 128 ist mit der Basis des Reihendurchlaßtransistors 126 und
dem Widerstand 136 verbunden, der die Schaltung vorspannt,
wodurch Strom von der ungeregelten Versorgungsspannung für den Normalbetrieb
geliefert wird. Ein Filterkondensator 138 liegt zwischen
der Basis des Transistors 128 und Masse.
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Demzufolge
sind die Emitter der Steuertransistoren 74, 128 sowohl
für den
Normalbetriebs- als auch für
den Bereitschaftsbetriebs-Regler an einer Summierverbindung miteinander verbunden,
nämlich an
der Anode der in Sperrichtung vorgespannten ZENER-Diode 80,
deren Kathode mit Masse verbunden ist. Die ZENER-Diode hat bei ihrer Durchbruchsspannung
in Sperrichtung einen steilen Verlauf des Stroms über der
Spannung. Die ZENER-Diode 80 definiert somit weitgehend
die Regelspannung, die am Emitter der beiden Reihendurchlaß-Transistoren 72, 126 aufrechterhalten
wird. Die beiden Steuer- oder Rückkopplungs-Transistoren 74, 128 verbessern
jedoch die Regelung durch Rückführung des
aktuellen Pegels an dem entsprechenden geregelten Ausgang und sorgen
für eine
Anpassung bei Änderungen
der Strombelastung, während
sie bewirken, daß die
geregelten Ausgangsspannungen bei Normalbetrieb und Bereitschaftsbetrieb
einander folgen.
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In 1 können die
Lasten 32, 52 bei Bereitschafts- und Normalbetrieb
als zwei integrierte Schaltungen angesehen werden, von denen eine
von der geregelten Spannung VSTBY bei Bereitschaftsbetrieb
und die andere von der geregelten Spannung VRUN bei
Normalbetrieb gespeist wird. Die Lasten 32, 52 für Bereitschafts-
und Normalbetrieb sind durch Signalleitungen 142 für die Funktion
im Normalbetrieb verbunden, d. h. wenigstens ein Ausgang einer der
Schaltungen ist mit wenigstens einem Eingang der anderen verbunden.
Während
der Regler 45 für den
Bereitschaftsbetrieb und der Regler 55 für den Normalbetrieb über Rückkopplungswege
verbunden sind, die bewirken, daß die entweder vom Bereitschaftsregler
oder dem Normalbetriebs-Regler erzeugte Gleichspannung in die Regelung
des jeweils anderen hineinwirken soll, folgen im Normalbetrieb die
geregelte Bereitschaftsspannung und die geregelte Normalbetriebsspannung
einander und bleiben unabhängig
von Änderungen
in der Last nahezu vollständig
gleich.
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Die
Funktion der einander nachziehenden Regler ist aus 2 ersichtlich,
die die Stromversorgung, die Regelung und die Lastabschnitte gemäß 1 als
Blockschaltbild zeigt. Die ungeregelten Stromversorgungen 30, 50 für den Bereitschafts-
und Nor malbetrieb werden mit dem Wechselstromnetz 22 verbunden,
jedoch kann die Stromversorgung für den Normalbetrieb wirksam
oder unwirksam gemacht werden. Die Stromversorgung für den Normalbetrieb kann
eine getrennte Versorgung wie in 1 sein, oder
sie kann einfach durch einen bestimmten Ausgang einer im Schaltbetrieb
arbeitenden Stromversorgung vorgesehen werden, beispielsweise mittels einer
im Schaltbetrieb arbeitenden Steuervorrichtung. Die ungeregelten
Ausgänge
V1 und V2 werden durch
die Bereitschafts- und
Normalbetriebs-Regler 45, 55 geregelt, um eine
geregelte Stromversorgung für
die entsprechenden Bereitschafts- und Normalbetriebs-Lasten 32, 52 zu
erzeugen, die über
Signalleitungen 142 miteinander verbunden sind. Das Nachziehen
wird durch Verbindung der Bezugseingänge der beiden Regler 45, 55 miteinander
und insbesondere mit derselben ZENER-Diode 80 erreicht.
Hierdurch werden leitende Wege für
die Steuerströme
I1 und I2 geschaffen.
Da die miteinander kommunizierenden Lastschaltungen 32, 52 mit
gleichen Spannungen gespeist werden, können die Eingänge zu keinem
von ihnen ihre Versorgungsspannung nennenswert überschreiten. Die Lastschaltungen
bleiben funktionsfähig
für Operationen
im Normalbetrieb wie auch für
Operationen im Bereitschaftsbetrieb, z. B. das Umschalten in den
Normalbetrieb durch Wirksammachen der Stromversorgung für den Normalbetrieb.
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3 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung und zeigt eine Anzahl von Versorgungsspannungen für den Normal-
und Bereitschaftsbetrieb, die vorzugsweise für den Betrieb verschiedener
Lasten erzeugt werden. 3 zeigt Spannungsregler mit
höherer
Toleranz, die in der Schaltung anstelle der vereinfachten, in 1 dargestellten
Regler verwendbar sind, einschließlich bestimmte Komponentenwerte,
die so bemessen sind, daß sie
eine nominelle Spannung von 5,15 V ± 3% bei einer Belastung der
Bereitschafts-Stromversorgung von etwa 40 mA und der Normalbetriebs-Stromversorgung
bis hinauf zu 1 A erzeugen. Die dargestellten Stromversorgungen
für den
Normal- und Bereitschaftsbetrieb haben geregelte Ausgänge, die einander
innerhalb von 150 mV nachziehen.
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Aus
Gründen
der Klarheit sind die ungeregelte Versorgungsspannung für den Bereitschaftsbetrieb
und die Spannungen für
den Normalbetrieb bei dem Ausführungsbeispiel
in 3 nicht dargestellt. Die Schaltung paßt die sehr
unterschiedlichen Stromerfordernisse im Normalbetrieb und im Bereitschaftsbetrieb
an. Im Normalbetrieb beträgt
die ungeregelte Eingangsspannung von nominell 16 V für den Bereitschaftsregler
auch 16 V, aber im Bereitschaftsbetrieb kann sie aufgrund der Wirkung
des im Schaltbetrieb arbeitenden Reglers für die Stromversorgung auf 12
V fallen. Dieser Pegel ist noch ausreichend, um geregelte Bereitschaftsspannungen
von 5 V, 12 V und 4,6 V mit ausreichender Genauigkeit sowohl im
Normalbetrieb als auch im Bereitschaftsbetrieb vorzusehen. Der Strom
für den
Normalbetriebs-Regler wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen von der 7,5 V Bereitschafts-Stromversorgung abgeleitet.
Eine ungeregelte Normalbetriebs-Versorgungsspannung von 12 V, die
nur im Normalbetrieb erscheint, wird der Basis des Transistors Q07 über einen
Widerstand R00 zugeführt
und macht die Reihen-Durchlaß-Transistoren Q00
und Q07 des Normalbetriebsreglers als Funktion davon wirksam oder
unwirksam, ob die 12 V Versorgungsspannung vorhanden ist oder nicht.
Der Reihen-Durchlaß-Transistor
Q00 regelt die 7,5 V STBY-Versorgungsspannung auf eine Normalbetriebs-Versorgungsspannung
von 5 V im Normalbetrieb und leitet im Bereitschaftsbetrieb nicht.
Die 12 V und 4,6 V Bereitschaftsspannungen werden von den in Sperrichtung
vorgespannten ZENER-Dioden CR09 bzw. CR02 abgeleitet, wobei die
letztere die Bezugs-ZENER-Diode für die Nachziehregler ist, die die
geregelten Ausgänge
von 5 V für
den Bereitschaftsbetrieb und von 5 V für den Normalbetrieb liefert.
Der Bezugsspannungspegel VZ der ZENER-Diode
CR02 ändert
sich mit dem ihr zugeführten
Strom. Der Bezugsspannungspegel VZ beträgt 4,6 V
bei 5 mA, aber er fällt
auf 4,5 V bei 4,5 mA und auf 4,0 V bei 0,25 mA. Die Diode CR09 liegt über den
Widerstand R01 an der nominellen ungeregelten Bereitschaftsspannung
von 16 V und ferner über
den Widerstand R17 an der Anode der ZENER-Diode CR02. Der Kondensator
C08 ist ein verhältnismäßig großer Speicherkondensator,
der parallel zur ZENER-Diode CR02 geschaltet ist. Die Kondensatoren
C01 und C14 sind Filterkondensatoren, die parallel zu den geregelten
Ausgängen
von 4,6 V und 12 V liegen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 sind
die Reihen-Durchlaß-Transistoren
als Darlington-Paare angeordnet, wobei kleine Widerstände R18,
R19 zwischen dem Emitter des entsprechenden Darlington-Transistors
Q09, Q07, der mit dem Rückkopplungs-Transistor
Q11, Q10 verbunden ist und der Basis des anderen Darlington-Transistors
Q04, Q00 geschaltet sind, der eine größere Strommenge führt. Die
kleinen Widerstände
R18, R19 tragen zur Dämpfung
von Hochfrequenz-Rauschen bei und verhindern eine mögliche Schwingung.
Ein 1 μF-Kondensator
C15, der mit der Basis des Darlington-Paares für den Normalbetrieb verbunden
ist, trägt
zur Ausfilterung von Rauschen aus der ungeregelten 12 V Normalbetriebs-Stromversorgung
bei, die den Transistor Q10 über
den Widerstand R00 mit Strom versorgt. Die Stromversorgung für den Bereitschafts-Regler
erfolgt von der 16 V Bereitschaftsspannung über den Widerstand R02.
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Die Änderungen
der Basis-Emitter-Spannungen für
die Transistoren Q00 und Q04 werden durch Rückkopplung von den Rückkopplungs-Transistoren Q11,
Q10 in Form von Steuerströmen
I1 bzw. I2 beseitigt.
Nur die beiden Rückkopplungs-Transistoren Q11,
Q10 tragen zu einem Fehler aufgrund von Änderungen der Basis-Emitter-Spannung bei Änderungen
in der Belastung bei. Der Kollektor-Emitter-Strom für die Rückkopplungs-Transistoren Q11,
Q10 ist jedoch klein und in derselben Größenordnung. Daher ist eine Änderung
der geregelten Ausgangsspannungen minimal.
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Die
nominelle ungeregelte Versorgungsspannung von 16 V für den Bereitschaftsbetrieb
kann auf etwa 12 V im Bereitschaftsbetrieb fallen, sie ist 16 V
im Normalbetrieb, was durch Verwen dung einer zweiten ZENER-Diode
CR09 bei 12 V gehandhabt wird, um die der 4,6 V ZENER-Diode CR02
zugeführte
Spannung zu regeln. Die ZENER-Diode CR02 ist vorzugsweise eine 2%
ZENER-Diode.
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Bei
der erfindungsgemäßen Schaltung
sind die geregelten Normalbetriebs- und Bereitschaftsbetriebs-Spannungen
unempfindlich für
alle Änderungen
zwischen den Elementen. Änderungen
der Stromversorgung beeinträchtigen
nicht das Nachziehen, es tritt nur ein Spannungs-Offset ein. Änderungen
sollten kleiner als 2% der Toleranz der ZENER-Bezugs-Diode CR02
sein. Die beiden geregelten Versorgungsspannungen werden schlimmstenfalls
zwischen 100 mV bis 150 mV nachgezogen.