DE4326981A1 - Steuerschaltung für ein duales umschaltbares Leistungsversorgungssystem - Google Patents
Steuerschaltung für ein duales umschaltbares LeistungsversorgungssystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein duales umschaltbares
Leistungsversorgungssystem, insbesondere die Steuerschaltung
eines dualen umschaltbaren Leistungsversorgungssystems.
Ein duales umschaltbares Leistungsversorgungssystem wird ver
wendet, wenn ein elektronisches System eine variable Spannung
als Eingang benötigt. Zum Beispiel benötigt ein Monitorsystem,
das mehrere Frequenzen empfangen kann, verschiedene horizonta
le Ablenkungsspannungen, welche den verschiedenen horizontalen
Synchronisationsfrequenzen des Eingangs-Videosignals entspre
chen. In solchen Situationen wird allgemein ein duales um
schaltbares Leistungsversorgungssystem verwendet. Eine erste
Baugruppe der umschaltbaren Leistungsversorgung wird zum Er
zeugen einer festen Spannung verwendet, welche nötig ist, um
die verschiedenen Elemente in dem Monitorsystem mit Strom zu
versorgen. Eine zweite Baugruppe der umschaltbaren Leistungs
versorgung wird zum Erzeugen einer benötigten variablen Span
nung verwendet.
Bei den am meisten verbreiteten Systemen ist die Steuerschal
tung der ersten Baugruppe der umschaltbaren Leistungsversor
gung unabhängig von derjenigen der zweiten Baugruppe. Die
zweite Baugruppe wird nur dann aktiviert und gibt Leistung ab,
nachdem der erste Teil aktiviert worden ist und normal Lei
stung abgibt.
Um Referenzspannungen zu erzeugen, um ein Oszillationssignal
zu erzeugen, um einen Schalter wie einen MOS-Transistor zu
betreiben, um eine Verstärkerfunktion und Kompensation zu be
wirken, usw., wird sehr häufig ein kommerziell erhältlicher
integrierter Schaltkreis (IC), wie das Bauteil Nr. UC3842 von
S.T. Co. oder von Unitrode Co., bei der Konzeption der Steuer
schaltung eines umschaltbaren Leistungsversorgungssystems ver
wendet. Auf diesem Gebiet wird der UC3842-Chip als Strommodus-
Pulsbreitenmodulatorsteuerung bezeichnet. Diese Art von inte
grierten Steuerschaltkreisen ist so konzipiert, daß sie nur
aktiviert wird, wenn die Leistungsversorgung auf eine soge
nannte Startspannung angehoben wird. Die Startspannung des
UC3842 beträgt ungefähr 17,5 V. Nachdem der UC3842 aktiviert
worden ist, kann er wie erwartet arbeiten, auch wenn die Lei
stungsversorgung unter die Startspannung fällt, solange die
Leistungsversorgung oberhalb einer Abschaltspannung liegt. Die
Abschaltspannung des UC3842 beträgt ungefähr 8,5 V.
Bei einem herkömmlichen dualen umschaltbaren Leistungsversor
gungssystem ist der Hilfsleitungsausgang der ersten Baugruppe
des umschaltbaren Leistungsversorgungssystems nicht nur dafür
vorgesehen, um den integrierten Steuerschaltkreis selbst mit
Leistung zu versorgen, sondern auch um die zweite Baugruppe
des integrierten Steuerschaltkreises mit Leistung zu versor
gen. Als Folge davon muß der Hilfsleistungsausgang gleich oder
größer als die Startspannung sein. Bei einem derartigen System
ist nicht nur die Belastung durch die elektrische Spannung,
welcher das elektronische Element ausgesetzt ist, größer als
gewünscht, sondern auch - aufgrund der höheren Betriebsspan
nung, welche größer oder gleich der Startspannung ist - der
Leistungsverlust. Wegen der höheren Betriebsspannung werden
auch empfindliche Bauteile wie ein Leistungs-MOS-Transistor
leicht zerstört, wenn die umschaltbare Leistungsversorgung
nicht normal arbeitet, wie im Falle eines Überlaststroms oder
eines direkten Kurzschlusses der Ausgangsanschlüsse des Trans
formators. Solche kritischen Situationen können nur durch den
Einbau einer Schutzschaltung vermieden werden, was einen zu
sätzlichen Aufwand und zusätzliche Kosten erfordert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein herkömmliches duales um
schaltbares Leistungsversorgungssystem eine erste Transforma
torgruppe 111 und eine zweite Transformatorgruppe 112. Die
erste Transformatorgruppe 111 weist eine Primärspule 113 auf,
welche selektiv durch das Regeln des AN/AUS-Zustands eines
ersten Schalters 115 erregt wird. Die zweite Transformator
gruppe 112 besitzt eine Primärspule 114, welche selektiv durch
die Regelung des AN/AUS-Zustands eines zweiten Schalters 116
erregt wird. Der erste und zweite Schalter besitzen einen er
sten bzw. zweiten Steuereingang.
Die Steuerschaltung des dualen umschaltbaren Leistungsversor
gungssystems wie in Fig. 1 gezeigt umfaßt allgemein eine er
ste Steuerschaltung 11, eine zweite Steuerschaltung 12 und
zugeordnete Schaltungen. Die erste und die zweite Steuerschal
tung 11 bzw. 12 können serienmäßige integrierte Schaltkreise
sein, die auf dem Markt erhältlich sind. Zum Beispiel wird ein
integrierter Steuerschaltkreis mit der Bauteilnummer UC3842,
welcher von der Unitrode Co. hergestellt wird, häufig bei der
Konzeption der Steuerschaltung des dualen umschaltbaren Lei
stungsversorgungssystems verwendet. Die Funktionen des inte
grierten Steuerschaltkreises, z. B. des UC3842, umfassen es
zumindest, eine Referenzspannung an dem Ausgangskontakt 8 vor
zusehen, ein Oszillationssignal zum Betreiben der inneren
Schaltung des integrierten Steuerschaltkreises und dementspre
chend zum Erzeugen des benötigten Schaltsignals an dem Aus
gangskontakt 6 vorzusehen und eine Verstärkungsfunktion und
eine Mitkopplungskompensation vorzusehen. Der Kontakt 7 ist
ein Vcc-Eingangskontakt, welcher mit einer Eingangs-Gleich
stromquelle B+ verbunden ist. Wenn die integrierten Steuer
schaltkreise 11, 12 in der Steuerschaltung des umschaltbaren
Leistungsversorgungssystems inplementiert sind, liegen die
Ausgangssignale des Ausgangskontakts 6 an dem ersten und zwei
ten Steuereingangsanschluß des ersten Schalters 113 bzw. des
zweiten Schalters 116 an. Bei der herkömmlichen Gestaltung
wird das Ausgangssignal VA der primären Ausgangsspule 117 der
ersten Transformatorgruppe dem Knoten C der Steuerschaltung 11
über eine Diode 120 zugeführt und das Ausgangssignal VA wird
dem Vcc-Eingangskontakt 7 der Steuerschaltung 12 eingegeben.
Die Leistungsversorgung B+ bewirkt das Aktivieren der Steuer
schaltung 11. Der integrierte Steuerschaltkreis, wie zum Bei
spiel der UC3842, ist so ausgelegt, daß er aktiviert wird,
wenn die Eingangsspannung an dem Vcc-Kontakt 7 auf eine soge
nannte Startspannung angehoben wird. Nachdem der UC3842 akti
viert worden ist, arbeitet er wie vorgesehen, auch wenn die
Eingangsspannung an dem Knoten C unter die Startspannung
fällt, so lange der Eingang an dem Kontakt 7 noch oberhalb
einer Abschaltspannung liegt. Der Kondensator 118 hat die Auf
gabe, Ladung während der Zeit zu speichern, während der die
Leistungsquelle B+ Strom in die Steuerschaltung 11 einspeist.
Der Kondensator 119 wird verwendet, um Ladung während der Zeit
zu speichern, während der der Ausgang der primären Ausgangs
spule 117 Strom in die Steuerschaltung 11 einspeist. Die Dio
den 120 und 121 sollen verhindern, daß die Ladung der Konden
satoren 118 und 119 sich in der Richtung nach rechts entlädt.
Die Bestandteile der Steuerschaltung in Fig. 1, wie zum Bei
spiel der Widerstand R1, sind so gewählt, daß die Antwortkurve
der Spannung an dem Knoten C die in Fig. 7 gezeigte Form hat.
VST ist die Startspannung, die benötigt wird, um den integrier
ten Steuerschaltkreis 11 oder 12 zu aktivieren. VSH ist die Ab
schaltspannung, welche die Eingangsspannung an dem Kontakt 7
des integrierten Steuerschaltkreises überschreiten muß, damit
der integrierte Steuerschaltkreis arbeitet. Wie in Fig. 7
gezeigt, liefert während der Zeitdauer zwischen t0 und t1 der
Eingang B+ Strom an den integrierten Steuerschaltkreis 11 und
der Kondensator 118 baut seine Spannung auf. Während der Zeit
dauer zwischen t1 und t2 empfängt der integrierte Steuerschalt
kreis zusätzlichen Strom von dem Kondensator 118 und die Span
nung an dem Knoten C fällt ab. Während dieser Zeit leitet die
Diode 120 nicht. Zu einer Zeit kurz vor t2 beginnt der inte
grierte Steuerschaltkreis 11, das Schaltsignal zu dem Gate des
Schalters 115 abzugeben. Dementsprechend beginnt die primäre
Ausgangsspule 117, Spannung und Strom an die zugeordneten Bau
teile abzugeben und die Diode 120 leitet. Als Folge davon be
ginnt nach t2 die Spannung an dem Knoten C bis zu einem Stabil
zustands-Spannungswert aufgrund des Ladens der Kondensatoren
118 und 119 durch den Ausgangsstrom der primären Ausgangsspule
117 zu wachsen. Die Betriebsspannung im stabilen Zustand muß
bei der herkömmlichen Gestaltung nach Fig. 1 mindestens 17,5
V betragen. Wenn die erste Transformatorgruppe 111 und die
zugeordneten Schaltungen normal funktionieren, wird der inte
grierte Steuerschaltkreis 12 durch die Eingangsspannung VA am
Kontakt 7 aktiviert, welche in etwa 17,5 V beträgt. Es ist
offensichtlich, daß bei der herkömmlichen Gestaltung wie in
Fig. 1 die Belastung durch elektrische Spannung, welcher die
Bauteile unterliegen, hoch ist und in Folge davon der Lei
stungsverlust gleichfalls beträchtlich ist. Weiterhin ist es
im Falle eines nicht normalen Betriebszustands, wie eines
Überlaststroms oder eines direkten Kurzschlusses der Ausgangs
anschlüsse der Transformatorgruppe, wesentlich sicherer für
alle Bauteile in der Steuerschaltung, wenn die Betriebsspan
nung sofort unter die Abschaltspannung fallen kann, welche 8,5
V für den UC3842 beträgt. Die Spannung an dem Knoten A oder C
kann jedoch kaum auf ein Niveau unterhalb der Abschaltspannung
bei einer herkömmlichen Gestaltung wie der der Fig. 1 abfal
len.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuer
haltung für ein duales umschaltbares Leistungsversorgungs
system zu schaffen, bei dem die Betriebsspannung der inte
grierten Steuerschaltkreise verringert wird.
Die Steuerschaltung der Erfindung liefert eine Spannung, wel
che ausreicht, um die erste und zweite Baugruppe des dualen
umschaltbaren Leistungsversorgungssystems anfänglich zu akti
vieren. Danach fällt die Spannung auf ein Niveau oberhalb der
Abschaltspannung ab, wenn das Leistungsversorgungssystem im
normalen Zustand betrieben wird, und die Spannung fällt auf
ein Niveau leicht unterhalb der Abschaltspannung ab, wenn das
Leistungsversorgungssystem in einem nicht normalen Zustand
arbeitet.
Das duale umschaltbare Leistungsversorgungssystem besitzt eine
erste Transformatorgruppe und eine zweite Transformatorgruppe,
welche selektiv durch die Regelung des AN/AUS-Zustand eines
ersten bzw. zweiten Schalters erregt werden. Der erste und der
zweite Schalter besitzen jeweils einen ersten bzw. einen zwei
ten Steuereingangsanschluß.
Die Steuerschaltung der Erfindung umfaßt vorzugsweise eine
erste Steuerschaltung zum Regeln des AN/AUS-Zustands des er
sten Schalters. Die erste Steuerschaltung besitzt einen ersten
Eingangsanschluß zum Empfangen eines ersten Leistungseingangs,
einen ersten Ausgangsanschluß zum Abgeben eines ersten Schal
tersteuersignals an den ersten Steuereingangsanschluß und ei
nen zweiten Ausgangsanschluß zum Abgeben einer Referenzspan
nung. Die erste Steuerschaltung wird angeschaltet, wenn der
erste Leistungseingang eine Startspannung überschreitet und
wird abgeschaltet, wenn der erste Leistungseingang unter eine
Abschaltspannung fällt. Die Steuerschaltung gemäß der Erfin
dung umfaßt weiterhin eine zweite Steuerschaltung, um eine
Leistungsquelle in Antwort auf den ersten Leistungseingang und
die Referenzspannung zur Verfügung zu stellen, und eine dritte
Steuerschaltung zum Regeln des AN/AUS-Zustands des zweiten
Schalters. Die dritte Steuerschaltung besitzt einen ersten
Eingangsanschluß, um den Ausgang der Leistungsquelle zu emp
fangen, und einen ersten Ausgangsanschluß zum Abgeben eines
zweiten Schaltersteuersignals an den zweiten Steuereingangsan
schluß. Die dritte Steuerschaltung wird angeschaltet, wenn die
Spannung der Leistungsquelle die Startspannung überschreitet
und wird abgeschaltet, wenn die Spannung der Leistungsquelle
unter die Abschaltspannung fällt. Die Spannung der Leistungs
quelle steigt von 0 V auf ein Niveau oberhalb der Startspan
nung an, wenn der erste Leistungseingang zugeführt wird, wo
durch die dritte Steuerschaltung angeschaltet wird. Die Span
nung der Leistungsquelle fällt auf ein Niveau oberhalb der
Abschaltspannung ab, wenn das Leistungsversorgungssystem im
normalen Betrieb arbeitet. Die Spannung der Leistungsquelle
fällt auf ein Niveau unterhalb der Abschaltspannung ab, wenn
das Leistungsversorgungssystem unnormal arbeitet, wodurch die
dritte Steuerschaltung abgeschaltet wird.
Ein weiteres Verständnis der Art und der Vorteile der vorlie
genden Erfindung kann man durch die detaillierte Beschreibung
der Erfindung und die beigefügten Zeichnungen erhalten. Die
Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Steuerschaltung eines dualen umschaltbaren Lei
stungsversorgungssystems nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerschaltung
eines dualen umschaltbaren Leistungsversorgungssy
stems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des Schaltungsblocks
13 der Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Steuer
schaltung eines dualen umschaltbaren Leistungsver
sorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform des Schaltungsblocks
14 der Fig. 4,
Fig. 6 das Ersatzschaltbild des Vergleichers 524 der Fig.
5,
Fig. 7 die Änderungen der Spannung an dem Knoten C in Fig.
1 über der Zeit,
Fig. 8 die Veränderung der Spannungssignale in Fig. 2 und
3,
Fig. 9 die Veränderung der Spannungssignale in Fig. 4 und
5.
Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt die Steuerschaltung der vor
liegenden Erfindung eine erste Steuerschaltung 11, eine zweite
Steuerschaltung 13 und eine dritte Steuerschaltung 12. Die
erste Steuerschaltung 11 besitzt einen ersten Ausgangsanschluß
6 zum Abgeben eines ersten Schaltersteuersignals an den ersten
Steuereingang des ersten Schalters 115, um den AN/AUS-Zustand
des ersten Schalters 115 zu regeln. Die erste Steuerschaltung
11 besitzt einen ersten Eingangsanschluß 7 zum Empfangen eines
ersten Leistungseingangs Vc und einen zweiten Ausgangsanschluß
8 zum Abgeben eines Referenzspannungssignals 81. Die erste
Steuerschaltung 11 wird angeschaltet, wenn der erste Lei
stungseingang VC eine Startspannung überschreitet und wird ab
geschaltet, wenn der erste Leistungseingang unter eine Ab
schaltspannung fällt.
Die zweite Steuerschaltung 13 empfängt eine Ausgangsspannung VA
von einer primären Ausgangsspule 117 und die Referenzspannung
81 und gibt ein Leistungsquellensignal 131 ab, welches anfäng
lich oberhalb der Startspannung liegt und dann auf eine Ar
beitsspannung abfällt, welche um einen vorbestimmten Betrag
wesentlich oberhalb der Abschaltspannung liegt.
Die dritte Steuerschaltung 12 besitzt einen ersten Ausgangsan
schluß 6 zum Abgeben eines zweiten Schaltersteuersignals an
den zweiten Steuereingang des zweiten Schalters 116, um den
AN/AUS-Zustand des zweiten Schalters 116 zu regeln. Die dritte
Steuerschaltung 12 besitzt einen ersten Eingangsanschluß 7 zum
Empfangen des Leistungsquellensignals 131. Die dritte Steuer
schaltung 12 wird angeschaltet, wenn die Spannung der Lei
stungsquelle 131 eine Startspannung überschreitet und wird
abgeschaltet, wenn die Spannung der Leistungsquelle 131 unter
eine Abschaltspannung fällt.
Es ist offensichtlich, daß die restlichen zugeordneten Schal
tungen in Fig. 2 dieselben wie in Fig. 1 sind und eine wei
tere Erläuterung erübrigt sich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste oder zwei
te Schalter 115, 116 ein MOS-Transistor.
Eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Steuerschaltung 13
ist in Fig. 3 gezeigt. Die zweite Steuerschaltung 13 umfaßt
eine erste Diode 31, einen Kondensator 33 und eine zweite Dio
de 32. Die erste Diode 31 besitzt eine Anode, welche an das
Referenzspannungssignal 81 angeschlossen ist, und eine Katho
de. Der Kondensator 33 besitzt eine positive Platte, welche an
die Kathode der Diode 31 angeschlossen ist, und eine negative
Platte, welche über einen Widerstand 34 geerdet ist. Die nega
tive Platte ist weiterhin an das Leistungseingangssignal VA
angeschlossen. Die zweite Diode 32 besitzt eine Kathode, wel
che mit der Kathode der ersten Diode 31 verbunden ist, und ist
zwischen der Kathode der ersten Diode 31 und der negativen
Platte des Kondensators 33 geschaltet. Die Ausgangsleistungs
quelle 131 wird an der positiven Platte des Kondensators 33
abgenommen.
Das Referenzspannungssignal 81 von dem integrierten Steuer
schaltkreis UC3842 ist ein 5 V-Signal. Wenn der erste Lei
stungseingang VC von 0 V auf ein Niveau oberhalb der Start
spannung erhöht wird, wird die Referenzspannung 81 von 5 V an
den Eingang 21 der Steuerschaltung 13 abgegeben. Daher baut
sich eine Spannung von 4,3 V über dem Kondensator 33 auf. Wenn
die Eingabe der primären Ausgangsspannung VA in die Steuer
schaltung 13 durch den Eingang 22 einsetzt, wird die Spannung
der negativen Platte des Kondensators 33 um den Wert von VA
erhöht. Als Folge davon besitzt die Ausgangsspannung 131 an
dem Anschluß 23 den Wert 4,3 V + VA. Da die Steuerschaltung 12
eine Startspannung von 17,5 V besitzt, reicht eine Spannung VA
von 13,2 V aus, um die Steuerschaltung 12 zu aktivieren. Die
Steuerschaltung 12 wird durch die anfänglichen 17,5 V akti
viert und zieht Strom von dem Kondensator 33 ab. Die Diode 32
leitet zu diesem Zeitpunkt nicht. Nachdem die Entladung des
Kondensators 33 abgeschlossen ist, übernimmt es die Spannung
VA, Strom an die Steuerschaltung 12 zu liefern, und die Diode
32 leitet in diesem Stadium. Die Änderung der Spannung V33
über dem Kondensator 33, der Signale VA und 131 über der Zeit
sind in Fig. 8 gezeigt.
Aus Fig. 3 und Fig. 8 erkennt man, daß der Kondensator 33
von t1 bis t2 seine Spannung aufbaut. Von t2 bis t3 kommt die
Spannung VA herein und am Zeitpunkt t3 erreicht das Signal sein
Maximum von 17,5 V. Diese Spannung, welche größer oder gleich
der Startspannung der Steuerschaltung 12 ist, aktiviert dann
die Steuerschaltung 12. Während des anfänglichen Betriebs der
Steuerschaltung 12 zieht diese Strom von dem Kondensator 33
ab, so daß die Spannung über dem Kondensator 33 bei t4 deutlich
abfällt und die Spannung V33 zum Zeitpunkt t5 Null wird. Daher
erreicht das Signal 131 im wesentlichen seinen Stabilzustands
wert von 13,2 V und das Signal VA liefert die Leistung, die
benötigt wird, um die Steuerschaltung 12 nach dem Zeitpunkt t5
zu betreiben.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Gestaltung, welche eine
Spannung VA von 17,5 V gewährleisten muß, kann das duale ums
chaltbare Leistungsversorgungssystem der vorliegenden Erfin
dung bei einem viel kleineren Wert von VA betrieben werden,
welcher bei 13,2 V liegt. Es ist gezeigt, daß das Signal 131
schrittweise von 0 auf 4,3 V und auf 17,5 V erhöht wird und
dann auf 13,2 V abfällt.
Wenn eine unnormale Betriebssituation auftritt, wie ein Über
laststrom oder ein direkter Kurzschluß der Ausgangsanschlüsse
der Transformatorgruppe, erkennt man leicht, daß die Betriebs
spannung von 13,2 V sofort unter die Abschaltspannung fallen
kann, welche 8,5 V für den UC3842 beträgt. Dies vermeidet vor
teilhafterweise jede mögliche Beschädigung der entsprechenden
Bauteile in den Schaltungen.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in
Fig. 4 dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform umfaßt eine
erste Steuerschaltung 11, eine zweite Steuerschaltung 12, ei
nen Schaltkreis 14 und eine dritte Steuerschaltung 13. Die
Wirkung und die Operationen der Steuerschaltungen 11, 12 und
13 sind im wesentlichen dieselben wie die bei der Ausführungs
form der Fig. 2 und werden hier nicht wiederholt.
Der Schaltkreis 14 ist mit der primären Ausgangsspannung VA
verbunden und spricht auf diese an und überträgt die Ausgangs
spannung VA als einen ersten Leistungsausgang 421 am Anschluß
42. Statt das Spannungssignal VA direkt anzukoppeln, wird die
dritte Steuerschaltung 13 an den ersten Leistungsausgang 421
und die Referenzspannung 81 angeschlossen und spricht auf die
se an. Der Schaltkreis 14 wird dafür eingesetzt, ein scharf
variiertes Eingangssignal 421 in die Steuerschaltung 13 ein
zugeben, so daß der Ausgang 421 dann, wenn der erste Lei
stungseingang VC angelegt wird, scharf von 0 V auf ein Niveau
von ungefähr 13,2 V ansteigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Schaltkreises 14 ist in
Fig. 5 gezeigt. Der Schaltkreis umfaßt vorzugsweise einen
Transistor 51 und einen Steuerkreis 52. Der Transistor 51 be
sitzt einen Emitteranschluß, der an den ersten Leistungsein
gang VA angeschlossen ist, einen Basisanschluß und einen Kol
lektoranschluß zum Abgeben des ersten Leistungsausgangs 421.
Der Steuerkreis 52 ist an einem Eingang mit dem ersten Lei
stungseingang VA verbunden, um ein Basissteuersignal 521 an dem
Basisanschluß des Transistors 51 anzulegen. Wenn der erste
Leistungseingang VA eine vorbestimmte Spannung überschreitet,
wird der Transistor 51 eingeschaltet, um den ersten Leistungs
eingang VA zu dem ersten Leistungsausgang 421 zu übertragen.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform
des Steuerkreises 52 einen Widerstand 522, einen Kondensator
523 und eine Vergleichsschaltung 524. Der Kondensator 523 be
sitzt eine erste Platte, welche mit dem Widerstand 522 an ei
nem ersten Anschluß T1 verbunden ist, und eine zweite Platte,
welche geerdet ist. Der Vergleicher 524 fungiert als Opera
tionsverstärker. Sein Ersatzschaltbild ist in Fig. 6 gezeigt.
Die Schaltung 524 hat einen Steuereingangsanschluß, welcher
mit dem ersten Anschluß T1 verbunden ist, einen Anschluß T2
zum Übertragen des Basissteuersignals 521 und einen Anschluß
T3, welcher mit einer Referenzspannung wie der Masse verbunden
ist. Ein integrierter Schaltkreis der Serie TL431,A, der von
Motorola oder einem anderen Hersteller produziert wird, kann
als Schaltung 524 in der Anordnung der Fig. 5 verwendet wer
den.
Wenn VA graduell auf einen nicht verschwindenden Wert erhöht
wird, lädt diese Spannung den Kondensator 523 über den Wider
stand 522 auf und die Spannung an dem Knoten T1 (Vt1) wächst
auf einen nicht verschwindenden Wert an. Die Spannung an dem
Knoten T2 (Vt2) ist auf dem hohen Niveau und nahe bei dem Wert
von VA, solange Vt1 unterhalb von 2,5 V liegt. Als Folge davon
ist der Transistor 51 abgeschaltet und das Signal 421 auf das
Massenniveau abgesenkt. Wenn Vt1 auf einen Wert oberhalb von
2,5 V anwächst, fällt Vt2 auf 2,5 V. Als Folge davon ist der
Transistor 51 angeschaltet und das Signal 421 ist gleich dem
Wert von VA. Bei der Schaltung der Fig. 5 bestimmen der Wert
des Widerstands 522 und des Kondensators 523 die Zeit, die
nötig ist, um einen Ausgang bei Signal 421 zu erhalten. Die
Schaltung 524 fungiert als Vergleicher. Der Transistor 51 fun
giert als Schalter und der Widerstand 525 wird verwendet, um
eine Vorspannung zu erzeugen, damit die Schaltung 524 richtig
arbeitet. Der Widerstand 526 ist ein strombegrenzendes Element
für den Transistor 51.
Die Variation der Spannung über der Zeit bei verschiedenen
Knoten der Fig. 5 und 4 sind in Fig. 9 dargestellt.
Im Vergleich mit Fig. 8 kann man erkennen, daß die Spannung
131 sich scharf von 4,3 V zu 17,5 V und dann graduell zu 13,2
V hin verändert.
Während die vorangehende Beschreibung eine vollständige und
umfassende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung darstellt, können verschiedene Modifi
kationen, Alternativkonstruktionen und Äquivalente verwendet
werden, während man immer noch im Bereich der Erfindung
bleibt. Daher sollen die vorangehende Beschreibung und die
Zeichnungen nicht in dem Sinne verstanden werden, daß sie den
Umfang der Erfindung begrenzen, welcher durch die beigefügten
Ansprüche festgelegt ist.
Claims (14)
1. Steuerschaltung eines dualen umschaltbaren Leistungsver
sorgungssystems, welches eine erste Transformatorgruppe
(111) und eine zweite Transformatorgruppe (112) aufweist,
die selektiv durch die Regelung des AN/AUS-Zustands eines
ersten (115) bzw. zweiten Schalters (116) erregt werden,
wobei die erste Transformatorgruppe (111) eine erste Aus
gangsspule (117) zum Abgeben einer primären Ausgangsspan
nung aufweist und der erste und zweite Schalter einen
ersten bzw. zweiten Steuereingangsanschluß aufweisen,
welche umfaßt:
- - eine erste Steuereinrichtung (11) zum Regeln des AN/AUS-Zustands des ersten Schalters (115), welche einen ersten Eingangsanschluß (7) zum Empfangen ei nes ersten Leistungseingangs (VC), einen ersten Aus gangsanschluß (6) zum Abgeben eines ersten Schalter steuersignals an den ersten Steuereingangsanschluß und einen zweiten Ausgangsanschluß (8) zum Abgeben einer Referenzspannung aufweist, wobei die erste Steuereinrichtung (11) angeschaltet wird, wenn der erste Leistungseingang (VC) eine Startspannung über steigt, und abgeschaltet wird, wenn der Leistungs eingang unter eine Abschaltspannung fällt,
- - eine zweite Steuereinrichtung (13) zum Bilden einer Leistungsquelle in Antwort auf die primäre Ausgangs spannung und die Referenzspannung,
- - eine dritte Steuereinrichtung (12) zum Regeln des AN/AUS-Zustands des zweiten Schalters (116), wobei die dritte Steuereinrichtung (12) einen ersten Ein gangsanschluß (7) zum Empfangen der Leistungsquelle (131) und einen ersten Ausgangsanschluß (6) zum Ab geben eines zweiten Schaltersteuersignals an den zweiten Steuereingangsanschluß aufweist, wobei die dritte Steuereinrichtung (12) angeschaltet wird, wenn die Spannung der Leistungsquelle (13) die Startspannung übersteigt, und abgeschaltet wird, wenn die Spannung der Leistungsquelle unter die Ab schaltspannung fällt, wodurch die Spannung der Leistungsquelle (13) von einer Spannung von 0 V auf ein Niveau oberhalb der Startspan nung ansteigt, wodurch die dritte Steuereinrichtung (12) eingeschaltet wird, wenn der erste Leistungseingang zu geführt wird, und danach die Spannung der Leistungsquelle (13) auf ein Niveau oberhalb der Abschaltspannung fällt, wenn das Leistungsversorgungssystem in einem normalen Zustand arbeitet, und die Spannung der Leistungsquelle auf ein Niveau leicht unterhalb der Abschaltspannung fällt, wodurch die dritte Steuereinrichtung (13) abge schaltet wird, wenn das Leistungsversorgungssystem in einem nicht normalen Betriebszustand arbeitet.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Schalter (115) ein MOS-
Transistor ist.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Schalter (116)
ein MOS-Transistor ist.
4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Steuerein
richtung (12) umfaßt:
- - eine erste Diode (31) mit einer Anode, welche an die Referenzspannung gekoppelt ist, und einer Kathode,
- - ein Kondensator (33) mit einer positiven Platte, welche mit der Kathode der ersten Diode (31) verbun den ist, und einer negativen Platte, welche mit Mas se über einen Widerstand (34) verbunden ist, wobei die negative Platte mit der primären Ausgangsspan nung (VA) verbunden ist, und
- - eine zweite Diode (32) mit einer Kathode, welche mit der Kathode der ersten Diode (31) verbunden ist, die zwischen der Kathode der ersten Diode (31) und der negativen Platte des Kondensators (33) ge schaltet ist, wobei die Leistungsquelle ihren Aus gang an der positiven Platte des Kondensators (33) hat.
5. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Startspannung in
etwa 17,5 V beträgt.
6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschaltspannung in
etwa 8,5 V beträgt.
7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Steuerein
gangsanschluß der Gate-Anschluß des MOS-Transistors ist.
8. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Steuerein
gangsanschluß der Gate-Anschluß des MOS-Transistors ist.
9. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die duale umschaltbare
Leistungsversorgung in einem Monitorsystem mit mehreren
Frequenzen verwendet wird.
10. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Eingangsan
schluß (7) der ersten Steuereinrichtung (11) an die pri
märe Ausgangsspannung (VA) über eine Diode (120) ankop
pelt.
11. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung
(14), welche mit der primären Ausgangsspannung (VA) ver
bunden ist und auf diese anspricht, zum Übertragen der
primären Ausgangsspannung (VA) zu einem ersten Leistungs
ausgang (421), wobei die zweite Steuereinrichtung (13)
eine Stromquelle in Antwort auf den ersten Leistungsaus
gang (421), welcher von der Schalteinrichtung (14) über
tragen wird, und die Referenzspannung (81) bildet, wo
durch die Spannung der Leistungsquelle von einer Spannung
von 0 V scharf auf ein Niveau oberhalb der Startspannung
ansteigt, wodurch die dritte Steuereinrichtung (12) ange
schaltet wird, wenn der erste Leistungseingang zugeführt
wird.
12. Steuerschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schalteinrichtung (14) umfaßt:
- - einen Transistor (51) mit einem Emitteranschluß, welcher mit der primären Ausgangsspannung (VA) ver bunden ist, einem Basisanschluß und einem Kollektor anschluß zum Abgeben des ersten Leistungsausgangs (421) und
- - eine Steuereinrichtung (52), welche auf die primäre Ausgangsspannung (VA) anspricht, zum Abgeben eines Basissteuersignals an den Basisanschluß derart, daß dann, wenn die primäre Ausgangsspannung eine vorbe stimmte Spannung übersteigt, der Transistor einge schaltet wird, um die primäre Ausgangsspannung (VA) zu dem ersten Leistungsausgang (421) zu übertragen.
13. Steuerschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinrichtung (52) umfaßt:
- - einen Widerstand (522),
- - einen Kondensator (523), dessen erste Platte mit dem Widerstand (522) an einem ersten Anschluß verbunden ist und dessen zweite Platte mit Masse verbunden ist,
- - einen Vergleicher (524) zum Vergleichen der Spannung an dem ersten Anschluß mit einer Referenzspannung zum Erzeugen des Basissteuersignals.
14. Steuerschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vergleicher (524) ein Spannungs
regler ist.
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