DE60103580T2

DE60103580T2 - Stromversorgungsgerät

Info

Publication number: DE60103580T2
Application number: DE60103580T
Authority: DE
Inventors: Tamiji Shinagawa-ku Nagai; Tamon Shinagawa-ku Ikeda; Kazuo Shinagawa-ku Yamazaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: NO20011534L; DE60103580D1; EP1139552A2; US6373724B2; EP1139552A3; JP2001275345A; EP1139552B1; NO20011534D0; US20010043479A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stromversorgungsgeräte.
Wenn ein Mobiltelefon oder eine Digitalkamera mit integriertem Videorecorder (sie werden im folgenden als elektronische Geräte bezeichnet) oder dgl. aufgeladen wird oder wenn das elektronische Gerät in Betrieb ist, benutzt man bisher einen Wechselstromadapter, um dem elektronischen Gerät eine gewünschte Versorgungsspannung aus dem angeschlossenen öffentlichen Stromnetz zuzuführen. Der Wechselstromadapter verfügt über einen sogenannten Bereitschaftsmodus (Standby-Modus), in dem er auch dann mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden ist, wenn kein elektronisches Gerät angeschlossen ist. Obwohl das elektronische Gerät nicht angeschlossen ist, geht der Wechselstromadapter auch dann in den Standby-Modus über, wenn von dem Wechselstromadapter praktisch keine Versorgungsspannung an das elektronische Gerät geliefert wird, weil das elektronische Gerät nicht in Betrieb ist: Selbst im Standby-Modus muß eine notwendige Schaltung in Betrieb sein, um den Betriebszustand in den Stromversorgungs-Modus umzuschalten.
Als Gegenstück zu dem Standby-Modus weist der Wechselstromadapter den Stromversorgungs-Modus auf, in welchem dem elektronischen Gerät eine Versorgungsspannung zugeführt wird. Der Stromversorgungs-Modus ist eine Betriebsart, die dann eingestellt wird, wenn das elektronische Gerät angeschlossen ist oder wenn das angeschlossene elektronische Gerät in Betrieb ist.
Um den elektrischen Stromverbrauch im Standby-Modus zu reduzieren, muß im Fall eines Schaltnetzteils die Schaltfrequenz herabgesetzt und das Tastverhältnis reduziert werden. Im Stromversorgungs-Modus muß die Schaltfrequenz hingegen erhöht und das Tastverhältnis vergrößert werden. Zu diesem Zweck wurde bisher die Frequenz eines Oszillators umgeschaltet.
Da der Oszillator so ausgelegt ist, daß er auch bei einer hohen Frequenz arbeiten kann, nimmt die Impedanz des Oszillators ab. Deshalb muß auch die Impedanz einer Treiberschaltung reduziert werden, die das Ausgangssignal des Oszillators an eine Schaltvorrichtung liefert. Dadurch entsteht das Problem, daß die elektrische Leistung ansteigt.
Die UK-Patentanmeldung GB 2 279 161 A beschreibt ein Schaltnetzteil für die Stromversorgung eines Fernsehempfängers oder eines Computermonitors. Das Netzteil besitzt einen Transformator mit einer Primärseite, einen ersten Oszillator zur Erzeugung eines ersten Impulssignals zur Aktivierung einer Schaltvorrichtung des Netzteils, wobei das erste Impulssignal eine erste Frequenz hat, und einen Pulsbreitenmodulator zur Änderung der Impulsbreite des von dem ersten Oszillator erzeugten ersten Impulssignals. Das Netzteil besitzt außerdem einen zweiten Oszillator zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer zweiten Frequenz zur Aktivierung der Schaltvorrichtung.
Verschiedene Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den anliegenden Ansprüchen definiert.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Stromversorgungsgerät vorgesehen für die Ausgabe einer vorbestimmten Versorgungsspannung aus einer kommerziell verfügbaren Stromquelle, wobei das Stromversorgungsgerät aufweist:

den Primärkreis eines Transformators, ausgestattet mit
einem ersten und zweiten Oszillator zur Erzeugung von Ausgangssignalen mit unterschiedlichen Frequenzen, einer ersten und einer zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung (PWM), die mit einem Ausgang des ersten bzw. des zweiten Oszillators verbunden sind, um Ausgangssignale mit unterschiedlichen Tastverhältverhältnissen zu erzeugen, und
eine Schalteinheit zum Schalten auf der Basis des Ausgangssignals der ersten oder der zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung,
den Sekundärkreis des Transformators, ausgestattet mit
einer Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Schalteinheit und zum Formen des Ausgangssignals
und eine Detektoreinrichtung zum Detektieren eines Bereitschafts-Modus und eines Stromversorgungs-Modus,
wobei in Abhängigkeit von dem Detektierungsergebnis der Detektoreinrichtung aus den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung eines ausgewählt wird und wobei das Stromversorgungsgerät eine Stoppbestätigungseinrichtung (11, 12) aufweist, um aus den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Oszillators das Stoppen des Betriebs des ersten und zweiten Oszillators (O1, O2) zu bestätigen, und wobei eine Zeitperiode vorgesehen ist, während derer der erste und der zweite Oszillator (O1, O2) nicht arbeiten, wenn der Betrieb und Betriebsstopp des ersten und des zweiten Oszillators geschaltet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen ein Stromversorgungsgerät für die Verwendung in einem Schaltnetzteil.
Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen ein Stromversorgungsgerät, bei dem der elektrische Stromverbrauch eines Schaltnetzteils im Standby-Modus reduziert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 zeigt ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 zeigt ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels für das Stromversorgungsgerät,
5 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Funktionsbeispiels der Erfindung,
6A und 6B zeigen Zeitdiagramme zur Erläuterung eines Funktionsbeispiels der Erfindung,
7 zeigt ein Blockdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Funktionsbeispiels des fünften Ausführungsbeispiels,
9 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels auf der Seite der Sekundärspule T2 gemäß der Erfindung,
10 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Erfindung,
11 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels für die Seite der Sekundärspule T2 gemäß der Erfindung,
12 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels zum Umschalten einer Stromversorgung gemäß der Erfindung,
13 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels zum Umschalten einer Stromversorgung gemäß der Erfindung.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Über einen Anschluß TM1 wird einem Ende der Primärspule T1 eines Transformators T eine gleichgerichtete Netzspannung zugeführt. Zwischen dem Anschluß TM1 und Masse ist ein Kondensator C für die Gleichrichtung angeordnet. Zwischen dem anderen Ende der Primärspule T1 und Masse ist eine Schaltvorrichtung X angeordnet, die z.B. aus einem Feldeffekttransistor (FET) besteht. Die Schaltvorrichtung X weist eine parasitäre Diode Xd auf. Die durch Gleichrichten der Netzspannung gewonnene Versorgungsspannung wird über einen Anschluß TM3 zugeführt.
Die Versorgungsspannung an dem Anschluß TM3 wird als Versorgungsspannung für die Ansteuerung von Oszillatoren (OSC) O1 und O2, Pulsbreitenmodulatorschaltungen (PWM-Schaltungen) P1 und P2 und einer Treiberschaltung D zugeführt. Der Oszillator O1 liefert eine vorgegebene Frequenz f1 an die Pulsbreitenmodulatorschaltung P1. Die Pulsbreitenmodulationsschaltung P1 liefert ein der zugeführten Frequenz f1 entsprechendes, auf ein vorbestimmtes Tastverhältnis eingestelltes Schaltsignal über einen Schalter SW1 an die Treiberschaltung D. Die Treiberschaltung D verstärkt das zugeführte Schaltsignal und liefert es an einen Steuereingang der Schaltvorrichtung X.
In ähnlicher Weise liefert der Oszillator O1 eine vorgegebene Frequenz f1 an die Pulsbreitenmodulationsschaltung P2. Die Pulsbreitenmodulationsschaltung P2 liefert ein der zugeführten Frequenz f2 entsprechendes, auf ein vorbestimmtes Tastverhältnis eingestelltes Schaltsignal über den Schalter SW1 an die Treiberschaltung D. Die Treiberschaltung D verstärkt das zugeführte Schaltsignal und liefert es an den Steuereingang der Schaltvorrichtung X. Der Schalter SW1 wird von einer nicht dargestellten Steuerschaltung gesteuert.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Frequenz f1 des Oszillators O1 im Standby-Modus benutzt, während im Stromversorgungs-Modus die Frequenz f2 des Oszillators O2 benutzt wird. Das Verhältnis zwischen den Frequenzen f1 und f2 ist so gewählt, daß die Bedingung f1 < f2erfüllt ist. Sie sind beispielsweise so gewählt, daß f1 = 20 kHz und f2 = 200 kHz ist.
Das Tastverhältnis der PWM-Schaltung P1 ist im Vergleich zu dem Tastverhältnis der PWM-Schaltung P2 so gewählt, daß das Tastverhältnis der im Standby-Modus benutzten PWM-Schaltung P1 kleiner ist als das Tastverhältnis der im Stromversorgungs-Modus benutzten PWM-Schaltung P2.
Die Schaltvorrichtung X wird nach Maßgabe des Schaltsignals aus der Treiberschaltung D ein- und ausgeschaltet. Durch die Schaltoperation der Schaltvorrichtung X wird in der Sekundärspule T2 des Transformators T ein Impulssignal als Ausgangssignal erzeugt. An die Sekundärspule T2 ist über einen Anschluß TM2 eine sekundärseitige Last angeschlossen, die eine Gleichrichterschaltung und eine Detektorschaltung aufweist. Eine mit dem Anschluß TM2 verbundene Detektoreinheit prüft, ob z.B. ein elektronisches Gerät angeschlossen wurde oder nicht. In der Detektoreinheit wird das Gerät so gesteuert, daß der Betriebszustand als Standby-Modus betrachtet wird, wenn festgestellt wird, daß kein elektronisches Gerät angeschlossen ist oder wenn festgestellt wird, daß ein elektronisches Gerät zwar angeschlossen jedoch nicht in Betrieb ist. Die Schaltvorrichtung X wird dann von dem Ausgangssignal des Oszillators O1 angesteuert. Wenn die Detektoreinheit hingegen ermittelt, daß das elektronische Gerät angeschlossen und in Betrieb ist, wird der Betriebszustand als Stromversorgungs-Modus betrachtet, und die Schaltvorrichtung X wird von dem Ausgangssignal des Oszillators O2 angesteuert.
Wie oben erwähnt wurde, kann der Stromverbrauch in dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert werden, indem im Standby-Modus der Oszillator O1 und die PWM-Schaltung P1 benutzt werden. Durch das Schalten des Schalters SW1 wird zwischen dem Standby-Modus und dem Stromversorgungs-Modus umgeschaltet.
Anhand von 2 wird nun das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel liefert eine Stromquelle MP eine Versorgungsspannung, die den Oszillatoren O1 und O2, den PWM-Schaltungen P1 und P2 und Treiberschaltungen D1 und D2 zugeführt wird. Die Stromquelle MP hat z.B. eine Versorgungsspannung, die durch Gleichrichten der Netzspannung gewonnen wird. Die Stromquelle MP ist mit Schaltern SW2 und SW3 verbunden.
Ein Ende der Schaltvorrichtung X ist mit einem Anschluß TM4 verbunden. Der Anschluß TM4 ist mit dem anderen Ende der Primärspule T1 verbunden. Zwischen dem anderen Ende der Schaltvorrichtung X und Masse ist ein Widerstand R1 angeordnet.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Schalter SW2 in dem Stromzuführungspfad für den Oszillators O1, die PWM-Schaltung P1 und die Treiberschaltung D1 angeordnet, und der Schalter SW3 ist in dem Stromzuführungspfad für den Oszillator O2, die PWM-Schaltung P2 und die Treiberschaltung D2 angeordnet. Durch das Ein-/Ausschalten der Schalter SW2 und SW3, d.h. in Abhängigkeit davon, ob die Versorgungsspannung zugeführt wird oder nicht, werden der Betrieb und die Betriebsunterbrechung der einzelnen Komponenten gesteuert. Das Gerät wird z.B. von einer (nicht dargestellten) Steuerschaltung so gesteuert, daß der Schalter SW3 ausgeschaltet ist, wenn der Schalter SW2 eingeschaltet ist. Deshalb sind der Oszillator O1, die PWM-Schaltung P1 und die Treiberschaltung D1 in Betrieb, während der Betrieb des Oszillators O2, der PWM-Schaltung P2 und der Treiberschaltung D2 unterbrochen ist. Die Schaltvorrichtung X wird durch das von einer der Treiberschaltungen D1 und D2 ausgegebene Schaltsignal ein- und ausgeschaltet.
Obwohl in dem zweiten Ausführungsbeispiel die PWM-Schaltung P1 vorgesehen ist, kann diese PWM-Schaltung P1 auch entfallen. Das heißt, die Treiberschaltung D1 kann mit dem Ausgangssignal des Oszillators O1 angesteuert werden.
Im folgenden wird anhand von 3 das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden, ähnlich wie bei dem vorangehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel, der Betrieb und die Betriebsunterbrechung in Abhängigkeit davon umgeschaltet, ob dem Oszillator, der PWM-Schaltung und der Treiberschaltung Versorgungsspannung zugeführt wird oder nicht. Die Treiberschaltung wird in dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch für die Oszillatoren O1 und O2 gemeinsam benutzt.
Die Versorgungsspannung wird der Treiberschaltung D dann zugeführt, wenn einer der Schalter SW2 und SW3 eingeschaltet ist. Und zwar ist die Anode einer Diode 1 mit einem Ende des Schalters SW2 verbunden, und ihre Kathode ist mit der Treiberschaltung D verbunden. Die Anode einer Diode 2 ist mit einem Ende des Schalters SW3 verbunden, und ihre Kathode ist mit der Treiberschaltung D verbunden. Die Dioden 1 und 2 sollen einen Rückstrom verhindern.
Ein weiteres Beispiel für das Stromversorgungsgerät wird anhand von 4 beschrieben. Ähnlich wie bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel werden Bei diesem weiteren Beispiel der Betrieb und die Betriebsunterbrechung des Oszillators in Abhängigkeit davon umgeschaltet, ob dem Oszillator, der PWM-Schaltung und der Treiberschaltung Versorgungsspannung zugeführt wird oder nicht. In dem weiteren Beispiel wird jedoch die PWM-Schaltung für die Oszillatoren O1 und O2 gemeinsam benutzt. Deshalb wird der PWM-Schaltung P und der Treiberschaltung D dann Versorgungsspannung zugeführt, wenn einer der Schalter SW2 und SW3 eingeschaltet ist. Das heißt, die Dioden 1 und 2 sind, wie in 4 dargestellt, mit der PWM-Schaltung P und der Treiberschaltung D verbunden.
Da bei dem weiteren Beispiel nur die PWM-Schaltung P benutzt wird, wird der Stromverbrauch im Standby-Modus, anders als bei dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel, bei denen der Stromverbrauch im Standby-Modus durch die vorgegebenen Frequenzen der Oszillatoren O1 und O2 und die vorgegebenen Tastverhältnisse der PWM-Schaltungen P1 und P2 reduziert wird, ausschließlich durch die Einstellung der Frequenz f1 des Oszillators O1 und der Frequenz f2 des Oszillators O2 reduziert.
5 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Operationen in dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel. In dem Schritt S1 wird zunächst Netzspannung zugeführt, und das Stromversorgungsgerät arbeitet im Standby-Modus. In dem Schritt S2 wird der Schalter SW2 eingeschaltet, um den Oszillator O1 mit der Frequenz f1 für den Standby-Modus zu aktivieren.
In dem Schritt S3 arbeitet der Oszillator O1. In dem Schritt S4 wird die Versorgungsspannung von der Sekundärspule T2 der sekundärseitigen Last zugeführt. In dem Schritt S5 wird ein mit der Sekundärspule T2 verbundenes elektronisches Gerät von der Detektoreinheit detektiert. In dem Schritt S6 wird aus dem Ergebnis der Detektierung ermittelt, ob der Betriebszustand der Stromversorgungs-Modus ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Stromversorgungs-Modus ist, geht die Steuerung weiter zu dem Schritt S7. Wenn hingegen festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Standby-Modus ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S3 zurück. In dem Schritt S7 wird der Schalter SW2 ausge schaltet, um den Betriebszustand von dem Standby-Modus in Stromversorgungs-Modus umzuschalten. In dem Schritt S8 wird der Betrieb des Oszillators O1 unterbrochen.
In dem Schritt S9 wird der Schalter SW3 eingeschaltet. In dem Schritt S10 wird der Oszillator O2 aktiviert. In dem Schritt S11 detektiert die Detektoreinheit das an die Sekundärspule T2 angeschlossene elektronische Gerät. In dem Schritt S11 wird aus dem Detektierungsergebnis ermittelt, ob der Betriebszustand der Standby-Modus ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Standby-Modus ist, geht die Steuerung weiter zu dem Schritt S13. Wenn hingegen festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Stromversorgungs-Modus ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S10 zurück. In dem Schritt S13 wird zunächst der Schalter SW3 ausgeschaltet, um den Betriebszustand von dem Stromversorgungs-Modus in den Standby-Modus umzuschalten. In dem Schritt S14 wird der Betrieb des Oszillators O2 unterbrochen. In dem Schritt S15 wird der Schalter SW2 ausgeschaltet. Die Steuerung kehrt dann zu dem Schritt S3 zurück.
Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, startet in dem Flußdiagramm die Steuerung im Standby-Modus. Die Steuerung kann jedoch auch im Stromführungsmodus gestartet werden. In diesem Fall wird die Steuerung von dem Schritt S9 aus gestartet.
6A und 6B zeigen beispielhafte Zeitdiagramme, in denen der Betrieb und die Betriebsunterbrechung der Oszillatoren O1 und O2 dargestellt ist. Wenn in den vorangehenden Ausführungsbeispielen der Betriebszustand aus dem Standby-Modus in den Stromversorgungs-Modus umgeschaltet wird oder wenn er von dem Stromversorgungs-Modus in den Standby-Modus umgeschaltet wird, wird der Betrieb eines der Oszillatoren O1 und O2 unterbrochen (AUS) und anschließend der andere aktiviert (EIN). Wie in 6A und 6B dargestellt, kann jedoch auch eine Periode Δt vorgesehen sein, in der weder der Oszillator O1 noch der Oszillator O2 arbeitet. Das heißt, nachdem der Betrieb des Oszillators O1 unterbrochen ist, wird der Oszillator O2 nach Ablauf der Periode Δt aktiviert, wie dies in 6A und 6B dargestellt ist. Wenn man eine solche Periode Δt vorsieht, kann der Betrieb der Schaltvorrichtung X besser stabilisiert werden.
Anhand von 7 wird nun das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignale der Oszillatoren O1 und O2 detektiert, und der Betrieb und die Betriebsunterbrechung jedes der Oszillatoren O1 und O2 wird in den in 6A und 6B dargestellten Zeitlagen umgeschaltet.
Die von dem Oszillator O1 erzeugte Frequenz f1 wird einem Anschluß TM5 und einer Stoppbestätigungsschaltung 11 zugeführt. Die Frequenz f1 an dem Anschluß TM5 wird der PWM-Schaltung P1 oder P zugeführt. Wenn von einer Schaltsignal-Generatorschaltung 13 dem Schalter SW2 über die Stoppbestätigungsschaltung 12 ein Schaltsignal für den Standby-Modus zugeführt wird, wird der Schalter SW2 ausgeschaltet. Nach Ablauf der Periode Δt bestätigt die Stoppbestätigungsschaltung 11, ob der Betrieb des Oszillators O1 unterbrochen wurde oder nicht. Nach der Bestätigung der Betriebsunterbrechung des Oszillators O1 wird dem Schalter SW3 über die Stoppbestätigungsschaltung 11 ein Steuersignal zugeführt, so daß der Schalter SW3 eingeschaltet wird.
In ähnlicher Weise wird die von dem Oszillator O2 erzeugte Frequenz f2 einem Anschluß TM6 und der Stoppbestätigungsschaltung 12 zugeführt. Die dem Anschluß TM6 zugeführte Frequenz f2 wird der PWM-Schaltung P2 oder P zugeführt. Wenn die Schaltsignal-Generatorschaltung 13 dem Schalter SW3 über die Stoppbestätigungsschaltung 11 ein Schaltsignal für den Stromversorgungs-Modus zuführt, wird der Schalter SW3 ausgeschaltet. Nach Ablauf der Periode Δt bestätigt die Stoppbestätigungsschaltung 12, ob der Betrieb des Oszillators O2 unterbrochen wurde oder nicht. Nach der Bestätigung der Betriebsunterbrechung des Oszillators O2 wird dem Schalter SW2 über die Stoppbestätigungsschaltung 12 ein Steuersignal zugeführt, so daß der Schalter SW2 eingeschaltet wird.
Wenn der Schalter SW2 oder der Schalter SW3 eingeschaltet ist, wird über den Anschluß TM3 gleichgerichtete Netzspannung zugeführt. Die gleichgerichtete Netzspannung wird über den Schalter SW2 oder SW3 dem Oszillator O1 bzw. dem Oszillator O2 zugeführt.
8 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels für den Betrieb des fünften Ausführungsbeispiels. In dem Schritt S21 wird der Schalter SW2 eingeschaltet, und der Oszillator O1 wird aktiviert. Das heißt, das Stromversorgungsgerät arbeitet im Standby-Modus. In dem Schritt S22 wird geprüft, ob das aus der Schaltsignal-Generatorschaltung 13 zugeführte Signal ein Schaltsignal für den Standby-Modus ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß das Signal das Schaltsignal für den Standby-Modus ist, geht die Steuerung weiter zu dem Schritt S23. Wenn hingegen festgestellt wird, daß das Signal nicht das Schaltsignal für den Standby-Modus ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S21 zurück. In dem Schritt S23 wird der Schalter SW2 eingeschaltet, und der Betrieb des Oszillators O1 wird unterbrochen. In dem Schritt S24 wird das Signal um die Periode Δt verzögert. Anschließend wird in dem Schritt S25 die Betriebsunterbrechung des Oszillators O1 von der Stoppbestätigungsschaltung 11 bestätigt. In dem Schritt S26 prüft die Stoppbestätigungsschaltung 11, ob der Betrieb des Oszillators O1 unterbrochen wurde oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Betrieb unterbrochen wurde, geht die Steuerung weiter zu dem Schritt S27. Wenn hingegen festgestellt wird, daß der Oszillator O1 noch arbeitet, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S25 zurück.
In dem Schritt S27 wird der Schalter SW3 eingeschaltet, und der Oszillator O2 wird aktiviert. Das heißt, das Stromversorgungsgerät arbeitet im Stromversorgungs-Modus. In dem Schritt S28 wird geprüft, ob das von der Schaltsignal-Generatorschaltung 13 gelieferte Signal das Schaltsignal für den Stromführungsmodus ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß das Signal das Schaltsignal für den Stromführungsmodus ist, geht die Steuerung weiter zu dem Schritt S29. Wenn hingegen festgestellt wird, daß das Signal nicht das Schaltsignal für den Stromführungsmodus ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S27 zurück. In dem Schritt S29 wird der Schalter SW3 ausgeschaltet, und der Betrieb des Oszillators O2 wird unterbrochen. In dem Schritt S30 wird das Signal um die Periode Δt verzögert. Anschließend wird in dem Schritt S31 die Betriebsunterbrechung des Oszillators O2 von der Stoppbestätigungsschaltung 12 bestätigt. In dem Schritt S32 prüft die Stoppbestätigungsschaltung 12, ob der Betrieb des Oszillators O2 unterbrochen wurde oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Betrieb unterbrochen wurde, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S21 zurück. Wenn hingegen festgestellt wird, daß der Oszillator O2 noch arbeitet, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S31 zurück.
9 zeigt ein Beispiel für den Schaltungsaufbau auf der Sekundärseite des Transformators T. Die gleichgerichtete Netzspannung wird über einen Anschluß TM7 einem Ende der Primärspule T1 zugeführt. Zwischen dem anderen Ende der Primärspule T1 und Masse ist die Schaltvorrichtung X angeordnet. Ein von der Treiberschaltung D, D1 oder D2 erzeugtes Schaltsignal wird über einen Anschluß TM8 dem Steuereingang der Schaltvorrichtung X zugeführt. Ein Ende der Sekundärspule T2 ist mit einer Gleichrichterschaltung verbunden, die aus einer Diode 21 und einem Kondensator 22 besteht. Das andere Ende der Sekundärspule T2 ist mit Masse verbunden. Ein Ende der Sekundärspule T2 ist mit einer Frequenzdetektorschaltung 24 verbunden.
Die Frequenzdetektorschaltung 24 detektiert die Frequenz des Impulssignals, das an einem Ende der Sekundärspule T2 erzeugt wird. Die Frequenzdetektorschaltung 24 prüft, ob das Gerät im Standby-Modus oder im Stromversorgungs-Modus arbeitet. Die Frequenzen f1 und f2 werden detektiert, wie dies z.B. in 10 dargestellt ist. Eine Steuerschaltung 25 steuert das Ein-/Ausschalten eines Schalters 23 nach Maßgabe des Detektierungsergebnisses aus der Frequenzdetektorschaltung 24. Wenn der Schalter 23 eingeschaltet ist, wird die Versorgungsspannung über einen Ausgangsanschluß TO dem elektronischen Gerät zugeführt.
Die Tatsache, daß auf der Seite der Primärspule T1 zwischen Betrieb und Betriebsunterbrechung der einzelnen Oszillatoren O1 und O2 umgeschaltet wurde, wird auf der Seite der Sekundärspule T2 detektiert. Der Schalter 23 wird ein-/ausgeschaltet, so daß der Betriebszustand auf den der detektierten Frequenz entsprechenden Modus eingestellt wird. Das heißt, wenn die Frequenz f1 detektiert wird, wird der Betriebszustand als Standby-Modus erkannt, und der Schalter 23 wird ausgeschaltet. Wenn die Frequenz f2 detektiert wird, wird der Betriebszustand als Stromversorgungs-Modus erkannt, und der Schalter 23 wird eingeschaltet.
11 zeigt eine spezifische Konstruktion für die Frequenzdetektorschaltung 24. In diesem Beispiel besteht die Frequenzdetektorschaltung 24 aus einem Parallelresonanzkreis und einer Pegeldetektorschaltung 34. Der Parallelresonanzkreis besteht aus einem Widerstand 31, einer Induktivität 32 und einem Kondensator 33 und ist zwischen der Sekundärspule T2 und Masse angeordnet. Von dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 31 und der Induktivität 32 wird der Pegeldetektorschaltung 34 ein Pegelsignal zugeführt. Wenn das zugeführte Impulssignals die Frequenz f1 hat, nähert sich der Pegel des der Pegeldetektorschaltung 34 zugeführten Signals in dem Parallelresonanzkreis dem Wert Null. Deshalb konstatiert die Pegeldetektorschaltung 34, daß der Betriebszustand der Standby-Modus ist, wenn das Pegelsignal einen vorbestimmten Wert hat oder kleiner ist. Das Signal wird über einen Anschluß TM10 der Steuerschaltung 25 zugeführt, so daß der Schalter 23 ausgeschaltet wird.
Im folgenden wird anhand von 12 ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Zeitkonstante umgeschaltet wird, wenn den Oszillatoren O1 und O2, den PWM-Schaltungen P1 und P2 und den Treiberschaltungen D1 und D2 Versorgungsspannung zugeführt wird. Die Netzspannung wird von einem Eingangsanschluß Ti zugeführt. Die Netzspannung wird über eine aus einem Filter 41, einer Dioden-Brückenschaltung 42 und einem Kondensator 43 bestehende Gleichrichterschaltung einem Anschluß TM11 zugeführt. Der Anschluß TM11 ist mit einem Ende der Primärspule T1 verbunden. Zwischen dem Anschluß TM11 und Masse sind Widerstände 44 und 45 und ein Kondensator 46 in Reihe geschaltet. Parallel zu dem Widerstand 45 ist ein Schalter SW4 angeordnet. Der Schalter SW4 wird von einer Steuerschaltung 47 gesteuert. Die Steuerschaltung 47 steuert das Ein-/Ausschalten der Schalter SW2 und SW3.
Die Schalter werden in diesem Beispiel von der Steuerschaltung 47 so gesteuert, daß die Schalter SW3 und SW4 ausgeschaltet werden, wenn der Schalter SW2 eingeschaltet wird, und daß die Schalter SW3 und SW4 eingeschaltet werden, wenn der Schalter SW2 ausgeschaltet wird. Wie oben erwähnt wurde, wird der Wert einer Zeitkonstante CR geändert. Wenn der Schalter SW2 eingeschaltet ist, wird die Versorgungsspannung über einen Anschluß TM12 dem Oszillator O1, der PWM-Schaltung P1 oder P und der Treiberschaltung D1 oder D zugeführt. Wenn der Schalter SW3 eingeschaltet ist, wird die Versorgungsspannung über einen Anschluß TM13 dem Oszillator O2, der PWM-Schaltung P2 oder P und der Treiberschaltung D1 oder D zugeführt.
Die Frequenz f1 des Oszillators O1 wird mit der Frequenz f2 des Oszillators O2 verglichen. Wenn f1 « f2 ist, muß die Impedanz der Treiberschaltung D2 niedrig sein, obwohl die Impedanz der Treiberschaltung D1 auf einen hohen Wert gesetzt werden kann. Im Stromversorgungs-Modus ist die Leistung der Treiberschaltung D2 erforderlich. Deshalb wird im Stromversorgungs-Modus der Widerstand 45 durch Einschalten des Schalters SW4 kurzgeschlossen und die Zeitkonstante bei der Aktivierung auf einen kleineren Wert gesetzt als im Standby-Modus. Auf diese Weise kann die Leistung der Treiberschaltung D2 bei der Aktivierung vergrößert werden.
Im folgenden wird anhand von 13 ein weiteres Beispiel beschrieben, wie die Zeitkonstante umgeschaltet wird, wenn den Oszillatoren O1 und O2, den PWM-Schaltungen P1 und P2 und den Treiberschaltungen D1 und D2 Versorgungsspannung zugeführt wird. Die Anschlüsse TM14 und TM15 sind mit dem in 12 dargestellten Anschluß TM11 verbunden, und diesen Anschlüssen wird die gleichgerichtete Netzspannung zugeführt. Der Anschluß TM14 ist über einen Widerstand 51 mit dem Schalter SW4 verbunden. Der Anschluß TM15 ist über einen Widerstand 52 mit dem Schalter SW4 verbunden. Der Schalter SW4 ist zwischen der Widerständen 51 und 52 angeordnet. Zwischen dem Widerstand 52 und Masse ist ein Kondensator 53 angeordnet. Die Versorgungsspannung wird den Schaltern SW2 und SW3 von dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 52 und dem Kondensator 53 zugeführt.
In diesem Fall wird angenommen, daß die Widerstände 51 und 52 die Widerstandswerte R51 und R52 haben, und diese werden miteinander verglichen. Wenn R51 « R52, erhält man durch Einschalten des Schalters SW4 einen resultierenden Widerstandswert der Widerstände 51 und 52, und die Zeitkonstante bei der Aktivierung kann auf einen größeren Wert heraufgesetzt werden als dann, wenn der Schalter SW4 ausgeschaltet ist. Deshalb werden in dem Beispiel von 13 die Schalter so gesteuert, daß der Schalter SW4 eingeschaltet und der Schalter SW3 ausgeschaltet wird, wenn der Schalter SW2 eingeschaltet wird, und daß der Schalter SW4 ausgeschaltet und der Schalter SW3 eingeschaltet wird, wenn der Schalter SW2 ausgeschaltet wird.
Obwohl in dem Ausführungsbeispiel als Beispiel der Schaltvorrichtung X ein FET an das andere Ende der Primärspule T1 angeschlossen ist, kann anstelle des FET auch ein Transistor vorgesehen sein. Das heißt, es kann jede Vorrichtung benutzt werden, die die Schaltoperation durchführen kann.
In dem Ausführungsbeispiel ist zur Reduzierung des Stromverbrauchs im Standby-Modus die Frequenz f1 des Oszillators O1 im Standby-Modus auf einen niedrigeren Wert gesetzt als die Frequenz f2 des Oszillators O2 im Stromversorgungs-Modus, und das Tastverhältnis der PWM-Schaltung P1 im Standby-Modus ist auf einen kleineren Wert gesetzt als das Tastverhältnis der PWM-Schaltung P2 im Stromversorgungs-Modus. Der Oszillator O1 im Standby-Modus kann jedoch auch intermittierend betrieben werden. Wie oben erwähnt wurde, genügt es im Standby-Modus, die Versorgungsspannung zuzuführen, mit der zumindest die mit der Sekundärspule T2 verbundene sekundärseitige Last betrieben werden kann.
Im Standby-Modus kann entweder die Frequenz f1 des Oszillators O1 oder das Tastverhältnis der PWM-Schaltung P1 oder der intermittierende Betrieb des Oszillators O1 gesteuert werden, oder es können sowohl der Betrieb als auch die Steuerung durchgeführt werden.
Da erfindungsgemäß der für den Stromversorgungs-Modus und den Standby-Modus jeweils optimale Oszillator benutzt wird, und da es möglich ist, die Versorgungsspannung nur dem dem Modus entsprechenden Oszillator zuzuführen, kann der Stromverbrauch im Standby-Modus reduziert werden. Da die Oszillatoren im Stromversorgungs-Modus und im Standby-Modus frei gewählt werden können, läßt sich außerdem ein Stromversorgungsgerät mit kleiner elektrischer Leistung konzipieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche der Erfindung zahlreiche Modifizierungen und Variationen möglich.
In den anliegenden Ansprüchen sind verschiedene Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung definiert. Kombinationen von Merkmalen aus den abhängigen Ansprüchen können mit Merkmalen der unabhängigen Ansprüche so kombiniert werden, wie dies geeignet erscheint und nicht nur so, wie es in den Ansprüchen explizit ausgeführt ist.

Claims

Stromversorgungsgerät für die Ausgabe einer vorbestimmten Versorgungsspannung aus einer kommerziell verfügbaren Stromquelle, wobei das Stromversorgungsgerät aufweist: den Primärkreis eines Transformators (T), ausgestattet mit einem ersten und zweiten Oszillator (O1, O2) zur Erzeugung von Ausgangssignalen mit unterschiedlichen Frequenzen, einer ersten und einer zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung (P1. P2), die mit einem Ausgang des ersten bzw. des zweiten Oszillators verbunden sind, um Ausgangssignale mit unterschiedlichen Tastverhältverhältnissen zu erzeugen, und eine Schalteinheit (X) zum Schalten auf der Basis des Ausgangssignals der ersten oder der zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung (P1, P2), den Sekundärkreis des Transformators (T), ausgestattet mit einer Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Schalteinheit und zum Formen des Ausgangssignals und eine Detektoreinrichtung zum Detektieren eines Bereitschafts-Modus und eines Stromversorgungs-Modus, wobei in Abhängigkeit von dem Detektierungsergebnis der Detektoreinrichtung aus den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Pulsbreitenmodulationsschaltung (P1, P2) eines ausgewählt wird und wobei das Stromversorgungsgerät eine Stoppbestätigungseinrichtung (11, 12) aufweist, um aus den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Oszillators das Stoppen des Betriebs des ersten und zweiten Oszillators (O1, O2) zu bestätigen, und wobei eine Zeitperiode vorgesehen ist, während derer der erste und der zweite Oszillator (O1, O2) nicht arbeiten, wenn der Betrieb und Betriebsstopp des ersten und des zweiten Oszillators geschaltet werden.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem ersten und dem zweiten Oszillator und der Schalteinheit (X) eine Schalteinrichtung (SW1, SW2, SW3) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem eine Schalteinrichtung (SW1, SW3) für einen Stromversorgungspfad des ersten Oszillators (O1) und für einen Stromversorgungspfad des zweiten Oszillators (O2) vorgesehen ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Schalteinheit (X) eine Treibereinrichtung (D) und eine Schaltvorrichtung (Xd) aufweist.
Gerät nach Anspruch 4, bei dem die Treibereinrichtung (D, D1, D2) eine erste Treibereinrichtung (D1) aufweist, der das Ausgangssignal des ersten Oszillators (O1) zugeführt wird, sowie eine zweite Treibereinrichtung (D2), der das Ausgangssignal des zweiten Oszillators (O2) zugeführt wird, und die Schalteinrichtung zwischen der ersten Treibereinrichtung und der zweiten Treibereinrichtung angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem in den Stromversorgungspfaden des ersten und des zweiten Oszillators eine Zeitkonstante und eine Schalteinrichtung zum Umschalten des Werts der Zeitkonstante angeordnet sind, wobei die Schalteinrichtung eingeschaltet wird, wenn von dem ersten und dem zweiten Oszillator einer ausgewählt wird, und die Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, wenn der andere Oszillator ausgewählt wird.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Sekundärkreis des Transformators (T) ausgestattet ist mit einer Frequenzdetektoreinrichtung (24) zum Detektieren der Frequenz der Versorgungsspannung, die von dem Transformator (T) ausgegeben wird, einer Schalteinrichtung (21), die zwischen dem Transformator und einer Last angeordnet ist, und die Schalteinrichtung eingeschaltet wird, wenn in der Frequenzdetektoreinrichtung (24) eine der ersten Frequenz entsprechende Frequenz detektiert wird, und die Schalteinrichtung ausgeschaltet wird, wenn eine der zweiten Frequenz entsprechende Frequenz detektiert wird.