-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltstromversorgung,
die eine DC-Eingangsspannung in eine gewünschte Spannung umwandelt und
die Spannung elektronischen Einrichtungen zuführt. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich insbesondere auf eine Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung,
die eine Synchrongleichrichtung ausführt.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
In
6 ist
eine Stromversorgungsschaltungseinrichtung dargestellt, wie sie
in der
japanischen Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnummer 2000-350454 offenbart ist. Die
Stromversorgungseinrichtung von
6 ist ein
Beispiel für
eine herkömmliche
Schaltstromversorgungsvorrichtung
10. In dieser Schaltstromversorgungsvorrichtung
10 sind
eine Primärwicklung
2a eines
Transformators
2 und eine Hauptschalteinheit
3 zwischen
Anschlüssen
1a und
1b einer
DC-Eingangsstromversorgung
1 in Reihe geschaltet, der positive
Anschluss des Transformators
2 ist mit dem positiven Anschluss
1a der DC-Eingangsstromversorgung
1 verbunden,
und der negative Anschluss des Transformators
2 ist mit
der Hauptschalteinheit
3 verbunden. Die Hauptschalteinheit
3 umfasst
einen Halbleiterbaustein wie zum Beispiel einen MOS-FET. Darüber hinaus
sind zwischen den Anschlüssen
1a und
1b der
DC-Eingangsstromversorgung
1 Widerstände
21 und
22 in
Reihe geschaltet. Ein Mittelpunkt zwischen den Widerständen
21 und
22 ist über einen
Widerstand
24 mit dem Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit
3 verbunden.
-
Darüber hinaus
ist im Transformator 2 eine Hilfswicklung 2b vorgesehen.
Der positive Anschluss der Hilfswicklung 2b ist mit einer
Reihenschaltung verbunden, die einen Widerstand 25 und
einen Kondensator 11 aufweist. Der andere Anschluss des Kondensators 11 ist
mit dem negativen Anschluss 1b der DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden
und ist auch an den negativen Anschluss der Hilfswicklung 2b angeschlossen.
Der positive Anschluss der Hilfswicklung 2b ist an eine
Reihenschaltung angeschlossen, die einen Kondensator 12 und
einen Widerstand 23 umfasst. Der andere Anschluss des Widerstands 23 ist über den
Widerstand 24 mit dem Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 verbunden.
-
Der
Kollektor eines Transistors 5, der der Schaltungssteuerung
dient, ist über
den Widerstand 24 mit dem Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 verbunden.
Der Emitter des Transistors 5 ist mit dem negativen Anschluss 1b der
DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden. Die Basis des Transistors 5 ist an
einen Mittelpunkt zwischen dem Widerstand 25 und dem Kondensator 11 angeschlossen.
Außerdem ist
zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 5 eine
Lichtempfangseinheit 35b eines Optokopplers angeschlossen,
die nachstehend erläutert werden
wird. Des Weiteren ist zwischen dem Gate- und Source-Anschluss der
Hauptschalteinheit 3 eine Diode 6 vorgesehen,
deren Kathode an den Kollektor des Transistors 5 angeschlossen
ist und deren Anode mit der negativen Seite der DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden
ist.
-
Andererseits
ist die Anode einer Diode 4, die der Gleichrichtung dient,
mit dem negativseitigen Anschluss einer Sekundärwicklung 2c des Transformators 2 verbunden.
Ihre Kathode ist mit einem Anschluss eines Ausgangskondensators 13 verbunden und
auch an einen Ausgangsanschluss 20a angeschlossen. Der
andere Anschluss des Ausgangskondensators 30 ist mit dem
positiven Anschluss der Sekundärwicklung 2c verbunden
und über
einen Widerstand 38 auch an einen Ausgangsanschluss 20b angeschlossen.
-
Zwischen
den Ausgangsanschlüssen 20a und 20b sind
Widerstände 30 und 31 in
Reihe geschaltet, die der Erfassung einer Ausgangsspannung dienen.
Ein Mittelpunkt zwischen den Widerständen 30 und 31 ist
mit einem invertierenden Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 33a in
einer Ausgangsspannungs-Erfassungsschaltung 32 verbunden.
Des Weiteren ist ein nicht invertierender Eingangsanschluss des
Fehlerverstärkers 33a mit
einer Referenzspannung 34a für die Ausgangsspannung verbunden.
Zusätzlich
ist der Ausgang vom Fehlerverstärker 33a an
die Kathode einer lichtemittierenden Diode 35a des Optokopplers
angeschlossen. Die Anode der lichtemittierenden Diode 35a ist über einen
Widerstand 36 an den Ausgangsanschluss 20a angeschlossen.
-
Überdies
ist über
eine Referenzspannung 34b, die der Einstellung eines Ausgangsstroms
in einer Ausgangsstrom-Erfassungsschaltung 37 dient, ein
Anschluss des Widerstands 38 mit einem nicht invertierenden
Eingangsanschluss eines Fehlerverstärkers 33b verbunden.
Das andere Ende des Widerstands 38 ist an einen invertierenden
Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 33b angeschlossen.
Darüber
hinaus ist der Ausgang vom Fehlerverstärker 33b mit der Kathode
der lichtemittierenden Diode 35a verbunden.
-
Was
die Funktionen der Schaltstromversorgungsvorrichtung 10 anbelangt,
wird eine Spannung zwischen den Widerständen 21 und 22 an
den Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3, bei der es sich
um einen MOS-FET handelt, angelegt, wobei durch diese Spannung die
Hauptschalteinheit 3 eingeschaltet wird. Die Hilfswicklung 2b und
andere Komponenten laden eine Integrationsschaltung, die den Widerstand 25 und
den Kondensator 11 umfasst, deren geladenes Potential den
Transistor 5 durchschaltet, der dann die Hauptschalteinheit 3 ausschaltet.
Diese Vorgänge
wiederholen sich immer wieder. Außerdem wird auf der Sekundärseite,
solange die Hauptschalteinheit 3 eingeschaltet ist, der
Ausgangskondensator 13 nicht geladen, und wenn die Hauptschalteinheit 3 abschaltet,
entsteht an der Sekundärwicklung 2c eine
Rücklaufspannung,
die den Ausgangskondensator 13 mit der in der Sekundärwicklung 2c gespeicherten
Energie lädt.
-
Was
die Steuerung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Schaltstromversorgungsvorrichtung 10 anbelangt,
verhält
es sich so, dass die Ausgangsspannungs-Erfassungsschaltung 32 und
die Ausgangsstrom-Erfassungsschaltung 37, die auf der Sekundärseite vorgesehen
sind, die lichtemittierende Diode 35a des Optokopplers
so ansteuern, dass diese ein- und ausschaltet. Wenn die lichtemittierende
Diode 35a einschaltet, schaltet die Lichtempfangseinheit 35b ein
und die Ladedauer des Kondensators 11 wird eingestellt.
Dadurch wird die Einschaltdauer der Hauptschalteinheit 3 durch
eine Rückkopplung
unter einem Zustand gesteuert, in dem die Einheit von der Ausgangsseite
elektrisch isoliert ist, und somit wird die Hauptschalteinheit 3 so gesteuert,
dass sie eine gewünschte
Ausgangsspannung und einen gewünschten
Ausgangsstrom bereitstellt.
-
Im
US-Patent Nr. 5,768,118 ,
das am 16. Juni 1998 erteilt wurde, ist ein im Wechselbetrieb arbeitender
Konverter offenbart, in welchem Energie periodisch vom Sekundärkreis zurück in den
Primärkreis gespeist
wird, im Gegensatz zu einem typischen Rücklauf- oder Sperrnetzteil,
das Energie in nur einer Richtung überträgt, d. h. vom Eingangskreis
zum Ausgangskreis. Der im Wechselbetrieb arbeitende Konverter verwendet
einen Sekundärschalter
parallel zum Sekundärgleichrichter,
damit der Sekundärstrom
einen Nulldurchgang ausführen
und sein Vorzeichen auf einen negativen Wert ändern kann, wenn er nach unten
fährt.
Wenn der sekundärseitige
Schalter öffnet,
tritt an der Primärwicklung
ein negativer Strom auf, und dieser Strom vermindert die Spannung
am primärseitigen
Schalter. Wenn die Spannung am primärseitigen Schalter auf einen
annehmbaren Minimalpegel abgesunken ist, wird der primärseitige
Schalter ge schlossen, und die Eingangsspannung lässt den Primärstrom das
Hochfahren wiederaufnehmen. Dieser Vorgang verringert die Spannung am
primärseitigen
Schalter beim Einschalten und steigert den Leistungswirkungsgrad.
Außerdem
kann ein sekundärseitiges
Schalten normalerweise bei geringeren Spannungen stattfinden als
ein primärseitiges
Schalten, was dazu beiträgt,
die Gesamtschaltverluste des Konverters zu reduzieren. Der Schaltverlust
des Primärschalters
ist verringert, wodurch sich der Wirkungsgrad des Rücklaufstromversorgung verbessert.
Anders als herkömmliche
Konverter verwendet dieser Konverter bipolare Ströme in sowohl der
Primär-
als auch der Sekundärwicklung
und stellt in jedem Zyklus eine bidirektionale Energieübertragung
bereit.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung der Kernpunkte der vorstehend
erläuterten herkömmlichen
Technologien konzipiert. Die Erfindung stellt eine Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
bereit, die es ermöglicht, identische
Stromversorgungsvorrichtungen zu verwenden, selbst wenn an die Vorrichtungen
anzuschließende
elektronische Einrichtungen verschiedene Werte bezüglich Spannung
und Strom benötigen, und
die einen einfachen Schaltungsaufbau hat.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt eine Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
mit einer Primärwicklung
eines Transformators und einer Hauptschalteinheit wie z. B. einem MOS-FET
bereit, die zwischen beiden Anschlüssen einer DC-Eingangsstromversorgung
in Reihe geschaltet sind. Eine Sekundärwicklung des Transformators
und eine Synchrongleichrichtungseinheit wie ein MOS-FET sind auf
einer Sekundärseite
des Transformators zwischen Ausgangsanschlüssen in Reihe geschaltet. Die
Synchrongleichrichtungs- Schaltstromversorgungsschaltung
umfasst auch eine Stromversorgungseinrichtung, die mit einem Ausgangskondensator
ausgestattet ist, der mit einer Spannung geladen wird, die an der
Sekundärwicklung
des Transformators anliegt, wenn die Hauptschalteinheit ein- und
ausschaltet, und eine Steuer-IC, bei der es sich um einen Steuerabschnitt handelt,
um ein Steuersignal an einen Gate-Anschluss zu senden, bei dem es
sich um einen Steuereingangsanschluss der Synchrongleichrichtungseinheit
handelt. Der Steuerabschnitt ist in einer elektronischen Einrichtung
wie etwa einem tragbaren Gerät vorgesehen,
z. B. in einem tragbaren Telefonhandgerät, an das die Stromversorgungsvorrichtung
angeschlossen ist, um ihm elektrische Energie zuzuführen. Wenn
die Synchrongleichrichtungseinheit eingeschaltet wird, wird der
Ausgangskondensator geladen und die DC-Eingangsstromversorgung gewinnt elektrische
Energie vom Ausgangskondensator über den
Transformator zurück,
wodurch der elektronischen Einrichtung ein Ausgangsstrom zugeführt wird,
der vom Steuerabschnitt eingestellt ist.
-
Beide
Enden des Kondensators sind mit Ausgangsanschlüssen der Stromversorgungsvorrichtung
verbunden, und wenn an die Stromversorgungsvorrichtung die elektronische
Einrichtung angeschlossen ist, ist der Steuereingangsanschluss der Synchrongleichrichtungseinheit
mit einem Steueranschluss verbunden, der das Steuersignal ausgibt, welches
vom Steuerabschnitt geschickt wird.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ferner eine Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
mit einer Stromversorgungsvorrichtung bereit, die dadurch gebildet
ist, dass eine Primärwicklung
eines Transformators und eine Hauptschalteinheit zwischen beiden
Anschlüssen
einer DC-Eingangsstromversorgung
in Reihe geschaltet sind. Der Transformator umfasst eine Sekundärwicklung,
und eine Synchrongleichrichtungseinheit auf einer Sekundärseite des
Transforma tors ist mit der Sekundärwicklung zwischen Ausgangsanschlüssen in
Reihe geschaltet. Ein Ausgangskondensator, der mit einer Spannung
geladen wird, die an der sekundärseitigen Wicklung
des Transformators anliegt, wenn die Hauptschalteinheit ein- und ausschaltet.
Die Sekundärwicklung,
die Synchrongleichrichtungseinheit und der Ausgangskondensator sind
in einer elektronischen Einrichtung vorgesehen, an die die Stromversorgungsvorrichtung
Strom liefert. Die Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung enthält auch
einen Steuerabschnitt, um ein Steuersignal an einen Steuereingangsanschluss
des Synchrongleichrichtungsanschlusses zu senden, und der Steuerabschnitt
ist in der elektronischen Einrichtung vorgesehen. Wenn die Synchrongleichrichtungseinheit
eingeschaltet wird, wird der Ausgangskondensator geladen und die
DC-Eingangsstromversorgung gewinnt
elektrische Energie vom Ausgangskondensator über den Transformator zurück, wodurch
der elektronischen Einrichtung ein Ausgangsstrom zugeführt wird,
der vom Steuerabschnitt eingestellt ist. Zwischen der Stromversorgungsvorrichtung
und der elektronischen Einrichtung wird Energie über eine magnetische Einkopplung
zwischen der Primärseite und
Sekundärseite
des Transformators übertragen.
-
Die
Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
es, gleiche Stromversorgungsvorrichtungen zu verwenden, selbst wenn
an die Vorrichtungen anschließbare
elektronische Einrichtungen verschiedene Werte von Spannung und
Strom benötigen.
Dadurch kann eine Schaltstromversorgungsvorrichtung mit einem einfachen
Schaltungsaufbau und hoher Vielseitigkeit zur Verfügung gestellt
werden, und es ist möglich,
eine solche Stromversorgungsvorrichtung ohne unwirtschaftliche Vorkehrungen
effizient zu nutzen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die
vorgenannten sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den
Zeichnungen der veranschaulichenden Ausführungsformen der Erfindung,
wobei sich gleiche Bezugszahlen auf ähnliche Elemente beziehen.
-
1 ist
ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm einer Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2A–2D zeigen
ein vereinfachtes Ablaufdiagramm, in welchem die Wellenformen dargestellt
sind, um Funktionen der Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
-
3A–3D zeigen
ein vereinfachtes Ablaufdiagramm, in dem andere Wellenformen dargestellt
sind, um Funktionen der Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
-
4A–4D zeigen
ein vereinfachtes Ablaufdiagramm, in welchem noch andere Wellenformen
dargestellt sind, um Funktionen der Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
-
5 ist
ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm einer Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
6 ist
ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm einer herkömmlichen Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Figuren erläutert. 1 zeigt
eine in Sperr- bzw. Rücklaufbauart
ausgeführte
Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Komponenten, die zu denjenigen in der
in 6 dargestellten Schaltung identisch sind, werden
unter Verwendung derselben Bezugssymbole erläutert. Betrachtet man eine
Stromversorgungsvorrichtung 40 der vorliegenden Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung,
dann sind wie bei der Schaltung von 6 in der
primärseitigen
Schaltung eine Primärwicklung 2a eines
Transformators 2 und eine Hauptschalteinheit 3 in
Reihe zwischen Anschlüssen 1a und 1b einer
DC-Eingangsstromversorgung 1 geschaltet,
der positive Anschluss des Transformators 2 ist mit dem
positiven Anschluss 1a der DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden,
und der negative Anschluss des Transformators 2 ist mit
der Hauptschalteinheit 3 verbunden. Die Hauptschalteinheit 3 umfasst
einen Halbleiterbaustein wie z. B. einen MOS-FET für die Stromsteuerung.
Sein Drain-Anschluss ist mit dem negativen Anschluss der Primärwicklung 2a verbunden,
und sein Source-Anschluss ist an den negativen Anschluss 1b der DC-Eingangsstromversorgung 1 angeschlossen. Darüber hinaus
sind zwischen den Anschlüssen 1a und 1b der
DC-Eingangsstromversorgung 1 widerstände 21 und 22 in
Reihe geschaltet. Ein Mittelpunkt zwischen den Widerständen 21 und 22 ist über einen Widerstand 24 mit
dem Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 verbunden,
bei dem es sich um einen Steuereingangsanschluss der Hauptschalteinheit 3 handelt.
-
Der
Transformator 2 hat darüber
hinaus eine Hilfswicklung 2b. Der positive Anschluss der
Hilfswicklung 2b ist mit einem Anschluss eines Widerstands 25 in
einer Reihenschaltung verbunden, die den Widerstand 25 und
einen Kondensator 11 umfasst. Der andere Anschluss des
Kondensators 11 ist mit dem negativen Anschluss 1b der
DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden, und ist auch an
den negativen Anschluss der Hilfswicklung 2b angeschlossen.
Der positive Anschluss der Hilfswicklung 2b ist mit einer
Reihenschaltung verbunden, die einen Kondensator 12 und
einen Widerstand 23 umfasst. Der andere Anschluss des Widerstands 23 ist mit
dem Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 über den
Widerstand 24 verbunden.
-
Über den
Widerstand 24 ist an den Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 der
Kollektor eines Transistors 5 angeschlossen, der der Schaltungssteuerung
der vorliegenden Stromversorgungsvorrichtung 40 dient.
Der Emitter des Transistors 5 ist mit dem negativen Anschluss 1b der
DC-Eingangsstromversorgung 1 verbunden. Die Basis des Transistors 5 ist
mit einem Mittelpunkt zwischen dem Widerstand 25 und dem
Kondensator 11 verbunden. Außerdem ist eine Diode 6 zwischen
dem Gate- und Source-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 angeschlossen.
Die Kathode der Diode 6 ist mit dem Kollektor des Transistors 5 verbunden,
und die Anode der Diode 6 ist an die negative Seite der
DC-Eingangsstromversorgung 1 angeschlossen.
-
Außerdem ist,
was eine Sekundärwicklung 2c des
Transformators 2 anbelangt, ihr negativer Anschluss mit
einem Anschluss eines Ausgangskondensators 13 verbunden.
Der positive Anschluss der Sekundärwicklung 2c ist mit
dem Drain-Anschluss einer Synchrongleichrichtungseinheit 7 verbunden,
die einen MOS-FET umfasst. Der Source-Anschluss der Synchrongleichrichtungseinheit 7 ist
mit dem anderen Anschluss des Ausgangskondensators 13 verbunden.
Die Enden des Ausgangskondensators 13 sind mit Ausgangsanschlüssen 51a bzw. 55a der
vorliegenden Stromversorgungsvorrichtung 40 verbunden.
-
Der
Transformator 2 hat darüber
hinaus eine Hilfswicklung 2d. Die Anode einer Diode 8 zur
Gleichrichtung ist mit dem negativen Anschluss der Hilfswicklung 2d verbunden.
Die Kathode der Diode 8 ist mit einem Anschluss eines Ausgangskondensators 14 verbunden,
der elektrische Energie zu Steuerungszwecken ab gibt. An beide Enden
der Hilfswicklung 2d ist auch eine Reihenschaltung angeschlossen,
die Widerstände 26 und 27 umfasst.
Ein Mittelpunkt zwischen den Widerständen 26 und 27 ist
mit dem Gate-Anschluss der Synchrongleichrichtungseinheit 7 verbunden,
bei dem es sich um einen Steuereingangsanschluss der Synchrongleichrichtungseinheit 7 handelt.
-
Zusätzlich zu
den Ausgangsanschlüssen 51a und 55a hat
die vorliegende Stromversorgungsvorrichtung 40 einen Phasenerfassungsanschluss 52a,
der mit dem positiven Anschluss der Sekundärwicklung 2c verbunden
ist, einen Ausgangsanschluss 53a zur Abgabe elektrischer
Energie zum Zwecke der Steuerung, und einen Steueranschluss 54a,
der mit dem Gate-Anschluss der Synchrongleichrichtungseinheit 7 verbunden
ist und die Synchrongleichrichtungseinheit 7 betreibt und
steuert.
-
Ein
Beispiel für
eine an die vorliegende Stromversorgungsvorrichtung 40 anzuschließende elektronische
Einrichtung 60 ist ein tragbares Endgerät wie etwa ein Mobiltelefon.
Die elektronische Einrichtung 60 ist mit einer Steuer-IC 41 ausgestattet, welche
die von der Stromversorgungsvorrichtung 40 abgegebene elektrische
Energie steuert. Die elektronische Einrichtung 60 ist mit
Anschlüssen 51b und 55b ausgestattet,
die den Ausgangsanschlüssen 51a bzw. 55a entsprechen,
und die daran in solcher Art und Weise angeschlossen sind, dass
die Anschlüsse 51b und 55b frei
mit den Ausgangsanschlüssen 51a bzw. 55a verbunden
und auch davon getrennt werden können.
Die elektronische Einrichtung 60 ist ferner mit Anschlüssen 52b, 53b und 54b ausgestattet, die
dem Phasenerfassungsanschluss 52a, dem Ausgangsanschluss 53a zur
Abgabe von elektrischer Energie zum Zwecke der Steuerung bzw. dem
Steueranschluss 54a entsprechen, und die damit in solcher Art
und Weise verbunden sind, dass die Anschlüsse 52b, 53b und 54b jeweils
frei mit den Anschlüssen 52a, 53a bzw. 54a verbunden
werden und auch davon getrennt werden können. Die Anschlüsse 51b und 55b sind
mit Ausgangsan schlüssen 60a bzw. 60b verbunden,
die Schaltungen in der elektronischen Einrichtung 60 elektrische
Energie zuführen. Zusätzlich ist
der Anschluss 51b über
einen Widerstand 42 mit einer Ausgangsstrom-Einstellschaltung in
der Steuer-IC 41 verbunden, die in der Figur nicht dargestellt
ist. Des Weiteren ist zwischen dem Anschluss 55b und dem
Ausgangsanschluss 60b ein Widerstand 38 vorgesehen.
Beide Enden des Widerstands 38 sind mit der Ausgangsstrom-Einstellschaltung
in der Steuer-IC 41 verbunden, die in der Figur nicht dargestellt
ist. Des Weiteren ist der Anschluss 52b mit einer Phasenerfassungsschaltung
in der Steuer-IC 41 verbunden. Der Anschluss 53b ist
an einen Stromversorgungsanschluss der Steuer-IC 41 angeschlossen.
Der Anschluss 54b ist mit einer Steuerausgangsschaltung
in der Steuer-IC 41 verbunden, die in der Figur nicht dargestellt
ist und die Einschaltdauer der Synchrongleichrichtungseinheit 7 steuert.
-
Was
die Funktionen der Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung in der
vorliegenden Ausführungsform
anbelangt, wird eine Spannung, die zwischen den Widerständen 21 und 22 besteht,
an den Gate-Anschluss der Hauptschalteinheit 3 angelegt,
bei der es sich um einen MOS-FET handelt; durch diese Spannung wird
die Hauptschaltvorrichtung 3 eingeschaltet. Die Hilfswicklung 2b lädt eine
Integrationsschaltung, die den Widerstand 25 und den Kondensator 11 enthält, dessen
geladenes Potential den Transistor 5 durchschaltet, der
dann die Hauptschalteinheit 3 abschaltet. Der vorstehend
angegebene Prozess wiederholt sich mit einer bestimmten Periode.
Zusätzlich
werden auf der Sekundärseite,
solange die Hauptschalteinheit 3 eingeschaltet ist, die
Ausgangskondensatoren 13 und 14 nicht geladen.
Wenn die Hauptschalteinheit 3 ausschaltet, liegen Rücklaufspannungen
an der Sekundärwicklung 2c bzw.
der Hilfswicklung 2d an und laden die Ausgangskondensatoren 13 und 14 mit
der Energie, die in der Sekundärwicklung 2c bzw.
der Hilfswicklung 2d gespeichert ist.
-
Hier
wird unter Betrachtung des Ausgangskondensators 13, wenn
die Synchrongleichrichtungseinheit 7 weiterhin eingeschaltet
bleibt, auch nachdem die Energie in der Sekundärwicklung 2c das Laden
des Ausgangskondensators 13 beendet hat, durch die DC-Eingangsstromversorgung 1 auf
der Primärseite
ein Teil der elektrischen Energie im Ausgangskondensator 13 durch
die Synchrongleichrichtungseinheit 7 und die Sekundärwicklung 2c zurückgewonnen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden
die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung 40 unter Nutzung
dieser Wiedergewinnungsvorgänge
gesteuert. Anders ausgedrückt
steuert die Steuer-IC der elektronischen Einrichtung 60 die
Einschaltdauer, während
der der Gate-Anschluss der Synchrongleichrichtungseinheit 7 über die
Steueranschlüsse 54b und 54a mit
einer Spannung beaufschlagt wird, und ermöglicht es, dass die DC-Eingangsstromversorgung 1 auf
der Primärseite
einen Teil der vom Ausgangskondensator 13 abgegebenen elektrischen Energie
durch die Synchrongleichrichtungseinheit 7 zurückgewinnt,
wodurch die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluss 51a so
gesteuert wird, dass sie dem durch den Widerstand 42 eingestellten
Spannungswert entspricht. In entsprechender Weise wird der Ausgangsstrom
so eingestellt, dass er dem durch den Widerstand 38 eingestellten
Stromwert entspricht.
-
Als
Nächstes
werden unter Bezugnahme auf 2–4 Beispiele für die Steuervorgänge erläutert. Beim
ersten Fall handelt es sich um einen, bei dem die elektronische
Einrichtung 60 eine relativ geringe Last benötigt, wie
z. B. eine Ausgangsspannung von 6 V und einen Ausgangsstrom von
0,01 A. Das wie in 2C dargestellte Steuersignal
von der Steuer-IC 41 wird dem Steueranschluss 54a zur
Verfügung
gestellt und stellt die Einschaltdauer des Gate-Anschlusses der
Synchrongleichrichtungseinheit 7 ein. Während der Einschaltdauer verbleibt
der Gate-Anschluss
im eingeschalteten Zustand, auch nachdem eine Rücklaufspannung an der Sekundärwicklung 2c den
Ausgangskondensa tor 13 lädt. Die Einschaltdauer dient
zur Einstellung der Ausgangsspannung des Ausgangskondensators 13 auf
den durch den Widerstand 42 eingestellten Wert. Dabei fließt, wie
in 2B dargestellt ist, der Strom durch die Sekundärwicklung 2c in
der positiven Richtung, und dann fließt ein Rückgewinnungsstrom in der negativen
Richtung. Die Menge an Strom, die die elektronische Einrichtung 60 in
diesem Fall verbraucht, ist klein, und demzufolge wird annähernd dieselbe
Menge an Strom zurückgewonnen
wie die, die zum Laden des Ausgangskondensators 13 dient.
Außerdem
fließt unter
Betrachtung des wie in 2A dargestellten, durch die
Primärwicklung 2a fließenden Stroms,
ein Rückgewinnungsstrom
zur DC-Eingangsstromversorgung 1, wenn die Hauptschalteinheit 3 einschaltet,
und dann fließt
der Strom in der positiven Richtung. Somit wird die Ausgangsspannung
auf dem gewünschten
Wert von 6 V gehalten, wie in 2D dargestellt
ist.
-
Daneben
erfordert in dem folgenden Fall die elektronische Einrichtung 60 die
maximale Last wie etwa eine Ausgangsspannung von 6 V und einen Ausgangsstrom
von 0,6 A. Das Steuersignal von der Steuer-IC 41, das in 3C dargestellt
ist, wird an den Steueranschluss 54a angelegt und stellt
die Einschaltdauer des Gate-Anschlusses der Synchrongleichrichtungseinheit 7 ein.
Während
der Einschaltdauer sowie auch nachdem die Rücklaufspannung an der Sekundärwicklung 2c den
Ausgangskondensator 13 lädt, verbleibt der Gate-Anschluss
im eingeschalteten Zustand. Die Einschaltdauer des Gates, nachdem
der Ausgangskondensator 13 geladen ist, ist aber relativ
kurz. Von daher fließt,
wie in 3B dargestellt ist, ein größerer Teil
des Stroms durch die Sekundärwicklung 2c in
der positiven Richtung. Die von der elektronischen Einrichtung 60 zu
verbrauchende Strommenge ist in diesem Fall groß und somit ist der Betrag
eines Rückgewinnungsstroms, nachdem
der Ausgangskondensator 13 geladen ist, klein. Der Rückgewinnungsstrom
fließt
für eine
gewisse kurze Dauer in der negativen Richtung. Darüber hinaus
fließt
unter Betrachtung des durch die Primärwicklung 2a fließenden Stroms,
wie in 3A dargestellt ist, eine kleine
Menge des Rückgewinnungsstroms
zur DC-Eingangsstromversorgung 1, wenn die Hauptschalteinheit 3 einschaltet,
und dann fließt
eine große
Menge an Strom in der positiven Richtung. Auch in diesem Fall wird,
wie in 3D dargestellt ist, die Ausgangsspannung
auf dem gewünschten
Wert von 6 V gehalten. Zudem können, wenn
für die
Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom verschiedene Werte eingestellt
sind, die gewünschten
Werte bezüglich
Strom und Spannung aufgrund dieser Rückgewinnungsvorgänge beibehalten
werden.
-
Wenn
ferner die elektronische Einrichtung 60 nicht an die Stromversorgungsvorrichtung 40 angeschlossen
ist, lädt
die Spannung an der Hilfswicklung 2d die Gate-Kapazität der Synchrongleichrichtungseinheit 7 und
stabilisiert sich bei einem Wert, bei welchem die Synchrongleichrichtungseinheit 7 einschaltet,
wie in 4C dargestellt ist. Die Synchrongleichrichtungseinheit 7 verbleibt
solange im eingeschalteten Zustand, bis die Hauptschalteinheit 3 einschaltet. Zusätzlich fließt unter
Betrachtung des durch die Sekundärwicklung 2c fließenden Stroms,
wie in 4D dargestellt, eine nahezu
gleiche Menge in positiver und negativer Richtung. Was den durch
die Primärwicklung 2a fließenden Strom
anbelangt, so fließt
ein wie in 4A dargestellter Rückgewinnungsstrom, und
dabei wird nahezu keine Energie verbraucht. Die am Ausgangsanschluss 51a anliegende
Spannung ist ferner beruhend auf dem Verhältnis der Wicklungen im Transformator 2 bestimmt.
-
Gemäß der Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung
in der vorliegenden Ausführungsform
steuert der Ausgang des Steueranschlusses 54b der elektronischen
Einrichtung 60 die Einschaltdauer des Gates der Synchrongleichrichtungseinheit 7,
und während
der Einschaltdauer wird die in den Ausgangskondensator 13 geladene
Energie auf der Primärseite
zurückgewonnen,
wodurch die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom auf gewünschten
Werten gehalten werden. In der Folge ist es möglich, unter Verwendung derselben
Schaltung in der Stromversorgungsvorrichtung 40 an verschiedene
elektronische Einrichtungen verschiedene Spannungen und Ströme zu liefern.
Dadurch kann die Stromversorgungsvorrichtung 40 eine hohe
Einsatzflexibilität
haben und eine einzige Stromversorgungsvorrichtung 40 kann
eine Vielzahl von elektronischen Einrichtungen bedienen.
-
Darüber hinaus
kann zusätzlich
zu der vorstehend erwähnten
Ausführungsform
die Synchrongleichrichtungs-Schaltstromversorgungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung in eine Stromversorgungsvorrichtung 62 und eine
elektronische Einrichtung 64 zwischen einer Primärwicklung 2a und
einer Sekundärwicklung 2c eines
Transformators 2 unterteilt werden, wie in 5 dargestellt
ist. In diesem Fall wird die Energie von einer DC-Eingangsstromversorgung 1 auf
der Primärseite
durch einen magnetischen Einkopplungskreis übertragen, der Spulen enthält. Die übrigen Anordnungen
der Schaltung sind identisch zu denen in der vorherigen, vorstehend
erläuterten
Ausführungsform.
Ferner ist für
Schutzzwecke ein Kondensator 15 zwischen beide Enden der Primärwicklung 2a angeschlossen.
-
Die
vorliegende Ausführungsform
ermöglicht es,
dass der elektronischen Einrichtung 64 Energie zugeführt wird,
ohne Kontaktpunkte bereitzustellen. Dabei kann genau wie in der
zuvor beschriebenen Ausführungsform
die elektronische Einrichtung 64 den Strom und die Spannung
steuern, und die Stromversorgungsvorrichtung 62 kann mit
hoher Einsatzflexibilität
ausgestattet werden.
-
Die
Erfindung ist darüber
hinaus nicht auf die Stromversorgungsschaltungen der vorstehend
erläuterten
Ausführungsformen
begrenzt, und die Anordnungen der Schaltungen können in entsprechender Weise
abgeändert
sein.
-
An
den Stellen, wo in irgendeinem Anspruch erwähnten technischen Merkmalen
Bezugszeichen folgen, sind diese Bezugszeichen zum alleinigen Zweck
der Erhöhung
der Verständlichkeit
der Ansprüche
mit aufgenommen worden, und demzufolge haben solche Bezugszeichen
keinerlei einschränkende
Wirkung auf die Auslegung jedes Elements, das beispielhaft durch
solche Bezugszeichen gekennzeichnet ist.