DE69107246T2 - Einrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Steuerung von Schaltnetzteilen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Abfrageverfahren und insbesondere eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Steuerung von Schaltnetzteilen, in denen typischerweise ballistische Abfragewicklungen zum Einsatz kommen.
• Schaltnetzteile mit Transformatoren, um die eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung gewickelt sind, können von besonderem Nutzen beim Anlegen von Netzstrom an unterschiedliche Stromverbraucher, sogenannte Lasten, sein. In bestimmten Anwendungen ist es notwendig, daß geregelte Spannungspegel an die Stromverbraucher angelegt werden. Um eine solche Regelung zu ermöglichen, ist im Netzteil unter Umständen eine Regelschaltung mit einem Rückmeldungsmechanismus zur Steuerung des Stroms und/oder der Spannung vorhanden.
• Die Rückmeldung kann durch direktes Abfragen des Ausgangs erfolgen. Beispielsweise wird in dem Hoeksma erteilten US-Patent Nr. 4.566.060 die Ausgangsspannung an den Stromverbraucher angelegt, und ein Signal vom Stromverbraucher wird nachfolgend über ein isolierendes Rückmeldungsbauelement übertragen. Das Rückmeldungsbauelement umfaßt vorzugsweise einen Optokoppler, der eine lichtemittierende Diode und einen Fototransistor enthalten kann. Obgleich dieses Verfahren der Lastregelung effektiv ist, sind mit ihm kostenbezogene Nachteile verbunden, da ein Optokoppler eingesetzt werden muß, um die Barriere zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung zu überwinden.
• Ballistische Abfragewicklungen wurden bisher als kostengünstiges Verfahren zur Regelung der Ausgangsspannung von Schaltnetzteilen verwendet. In der typischen Schaltung mit der ballistischen Abfragewicklung kann zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung sowie zwischen der Primärwicklung und der ballistischen Wicklung im allgemeinen eine gute Kopplung erzielt werden. Aufgrund der guten Kopplung zwischen der Primärwicklung und der ballistischen Wicklung kann eine in der Primärwicklung auftretende Spannungsüberschwingung, die als Reaktion auf Streuverluste zwischen der Primär- und Sekundärwicklung entsteht, auf die ballistische Wicklung übertragen werden. Dies kann zu schwerwiegenden Lastregelungsproblemen führen, da eine Überschwingung in der ballistischen Wicklung eine ungeeignete Steuerung der Primärwicklung und dadurch eine mangelhafte Regelung der Ausgangsspannung zur Folge hat.
• Es gibt mindestens zwei bekannte Verfahren, die darauf abzielen, die aufgrund der Überschwingung in der ballistischen Wicklung entstehenden Lastregelungsprobleme abzumildern. Bei dem ersten Verfahren wird ein Widerstand oder Induktor mit der ballistischen Wicklung in Reihe geschaltet, um die Überschwingung auszufiltern. Der zum Ausfiltern eingesetzte Widerstand oder Induktor ist generell so ausgelegt, daß er Spitzenbelastungsmomente kompensiert, in denen die Überschwingung am gravierendsten ist. Folglich filtert der Filterwiderstand oder -induktor bei Minimalbelastungen nicht nur die Überschwingung aus, sondern hat auch eine mittelnde Wirkung auf die gesamte ballistische Wellenform. Diese mittelnde Wirkung kann zu einer ungeeigneten Lastregelung führen, insbesondere wenn das Netzteil von Nullast auf Vollast umschalten muß.
• Zweitens kann die Regelschaltung so ausgelegt werden, daß sie Überschwingungen kompensiert. Beispielsweise wird in dem US- Patent Nr. 4.658.342, das Wharton erteilt wurde, eine Schaltung beschrieben, die den Arbeitszyklus eines mit der Primärwicklung gekoppelten Transistors abhängig von Laständerungen kompensiert. Dabei richtet sich die Dauer des Transistor-Arbeitszyklus nach einem zusammengesetzten Rückmeldungssignal, das von der in Verbindung mit zwei Filterschaltungen betriebenen ballistischen Wicklung erzeugt wird. Mit zunehmender Schaltungsbelastung wird das zusammengesetzte Rückmeldungssignal zur Erhöhung der Leitungsdauer des Transistors verwendet, um die Ausgangsspannungen innerhalb des geforderten Regelbereichs zu halten.
• Allgemein wird die Auffassung vertreten, daß keines der vorstehend genannten, dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren, bei denen ballistische Wicklungen zum Einsatz kommen, effektive oder wirtschaftliche Lösungen für Probleme bietet, die aufgrund der durch Streuinduktivität verursachten Überschwingung entstehen. Obgleich das Verfahren, bei dem ein in Reihe geschalteter Widerstand oder Induktor zum Einsatz kommt, eine wirtschaftliche Lösung darstellt, tritt bei ihm der unerwünschte Effekt in der ballistischen Wellenform auf. Die Schaltungsanordnung nach Wharton, die nicht gerade eine kostengünstige Lösung darstellt, weist möglicherweise noch nicht einmal eine einheitliche Effektivität bei der Lastregelung auf, da in der Schaltungsanordnung nach Wharton keine Elimination von Überschwingungen erfolgt. Vor allem ist zu bedenken, daß - obwohl Whartons Konzept der Arbeitszyklusverlängerung des Transistors zur Kompensation von Überschwingungen theoretisch einleuchtet - der Betrag der auftretenden Überschwingung von Last zu Last unterschiedlich ist und nicht klar ist, wie das Intervall, über welches der Arbeitszyklus verlängert werden muß, für die zahlreichen Lasterhöhungen und Lastabsenkungen auf geeignete Weise eingestellt werden kann.
• Im folgenden wird eine Schaltung zur Begrenzung der Überschwingung in einem Transformator mit einer Primärwicklung und einer daran gekoppelten Sekundärwicklung vorgestellt. Die Schaltung enthält ein Wicklungsmittel, wobei dieses Wicklungsmittel operativ mit dem Transformator verbunden ist und eine Wicklungsspannung in Reaktion auf eine Spannung erzeugt, die in der Primärwicklung generiert wird. Schaltmittel, die entweder in einer ersten oder zweiten Position angeordnet sein können, sind zwischen dem Abfragemittel und einem Ausgang der Schaltung eingefügt. Ein Schaltauslösermittel ist operativ mit dem Schaltmittel verbunden, um dieses in der ersten Position während eines vorbestimmten Zeitintervalls anzuordnen, nachdem die Wicklungsspannung eine vorbestimmte Bezugsspannung überschritten hat.
• In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Schaltauslösermittel Zeitverzögerungsmittel zur Einstellung des vorbestimmten zeitintervalls. Das vorbestimmte Zeitintervall kann durch die Zeitkonstante eines Kondensators und einem oder zwei Widerständen, die jeweils mit dem Abfragemittel verbunden sind, definiert werden. Darüber hinaus fungiert vorzugsweise ein Transistor als Schalter, und der Transistor ist in der ersten Position angeordnet, wenn der Kondensator auf eine zweite vorbestimmte Bezugsspannung aufgeladen wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform beginnt das mit dem Kondensator gekoppelte Wicklungsmittel, den Kondensator aufzuladen, sobald die Wicklungsspannung die erste vorbestimmte Bezugsspannung überschreitet, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 0 Volt beträgt. Die Aufladung des Kondensators wird über die Widerstände fortgesetzt, bis die Spannung des Kondensators dem Pegel der zweiten vorbestimmten Bezugsspannung entspricht. Während der Aufladung des Kondensators bleibt der Transistorschaltkreis geöffnet. Sobald die Kondensatorspannung die zweite vorbestimmte Bezugsspannung überschreitet, wird der Transistorschaltkreis geschlossen, so daß die Abfragespannung an den Schaltungsausgang übertragen und ein parallel zum Schaltungsausgang angeordneter Filterkondensator aufgeladen wird.
• Für den Fachmann werden die zahlreichen Vorteile erkennbar sein, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden sind.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zur erheblichen Verbesserung der Steuerung von Schaltnetzteilen mit Hilfswicklungen bietet. Vor allem können Überschwingungen z.B. in einer ballistischen Wicklung vollständig von einem Filterkondensator isoliert werden, so daß keine Notwendigkeit besteht, auf komplizierte Kompensationsanordnungen zurückzugreifen.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein höchst wünschenswertes Maß an Möglichkeiten zur Lastregelung zu niedrigen Kosten bietet und somit eine kostengünstige Lösung für das Problem der losen Kopplung zwischen dem Abfragemittel und der Sekundärwicklung liefert. Insbesondere ergibt sich aus dem Einsatz der vorliegenden Erfindung eine höhere Kosteneffizienz, da sie nicht den Einsatz von relativ teuren Bauteilen wie z.B. Optokopplern erfordert.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Schaltung zur Elimination der Überschwingungseffekte bereitstellt, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und somit auf einfache Weise hergestellt und implementiert werden kann. Durch weitestgehende Reduzierung von Bauteilanforderungen der Schaltung können Kostensenkungen und Fertigungseffizienz verwirklicht werden.
• Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die zur Elimination der Überschwingungseffekte dienende Schaltung auch zur Erweiterung des normalerweise möglichen Einsatzbereichs einer ballistischen Abfragetopologie eingesetzt werden kann. Insbesondere werden dadurch die Beschränkungen aufgehoben, die typischerweise bei der ballistischen Abfragetopologie infolge der Überschwingung vorhanden sind. Dadurch werden Einwände hinsichtlich einer ungeeigneten Regelung über erweiterte Lastbereiche im wesentlichen entkräftet.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich die Schaltungskomponenten, die zur Elimination der Überschwingungseffekte dienen, durch eine optimale Anordnung auszeichnen, wodurch sich ihre Nutzungsdauer verlängert. Beispielsweise ist die Schaltung mit einem Filterkondensator ausgestattet, der auf vorteilhafte Weise vor jeglicher Überschwingung abgeschirmt ist. Außerdem ist die Schaltung so ausgelegt, daß Energieverluste auf ein Minimum reduziert werden und ein reibungsloser Betrieb sichergestellt wird.
• Diese und andere Funktionen, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann noch besser unter Bezugnahme auf die folgenden Erläuterungen, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich.
• Fig. 1 ist ein gemäß dem Stand der Technik ausgelegtes Schaltungsdiagramm, das ein Schaltnetzteil mit einer ballistische Wicklung zeigt;
• Fig. 2a-c stellen die Strom- und die Spannungswerte dar, die aus dem gemäß dem Stand der Technik ausgelegten Schaltnetzteil aus Fig. 1 während des Betriebs resultieren;
• Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die vorliegende Erfindung veranschaulicht, wobei ein Teil dieses Diagramms im Blockformat dargestellt ist;
• Fig. 4 zeigt einen anderen Aspekt der in Fig. 3 veranschaulichten Erfindung;
• Fig. 5 ist ein Einzelimpuls, aus dem die Funktionsweise der Schaltung aus Fig. 3 hervorgeht; und
• Fig. 6 ist eine bevorzugte Implementierung der Schaltung aus Fig. 3.
• Es versteht sich, daß für die nachstehend beschriebene Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen möglich sind, sofern diese nicht ausdrücklich ausgeschlossen werden. Es versteht sich ebenfalls, daß die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung erläuterten spezifischen Bauteile und Verfahren lediglich exemplarische Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Erfindung darstellen. Folglich sind spezifische Maße und andere physikalische Merkmale, die die in dieser Patentschrift offenbarten Ausführungsformen betreffen, nicht als auf diese beschränkt auszulegen, sofern in dem Wortlaut der Patentansprüche nicht ausdrücklich das Gegenteil zum Ausdruck gebracht wird.
• In Fig. 1 ist ein typisches Schaltnetzteil 10 dargestellt, in dem ein Abfragemittel oder eine ballistische Wicklung 12 zum Einsatz kommt. Das Schaltnetzteil 10 enthält einen Transformator 14, um den eine ballistische Wicklung 12, eine Primärwicklung 16 und eine Sekundärwicklung 18 gewickelt sind. Ein erstes Ende der Primärwicklung 16 ist mit einer Seite eines Netzteils 20 und ein zweites Ende der Primärwicklung 16 mit einem Drain-Anschluß eines MOSFET-Transistors 22 verbunden.
• Der Transformator 14 ist normalerweise so gewickelt, daß eine Streuinduktivität zwischen der Primärwicklung 16 und der Sekundärwicklung 18 auf ein Minimum reduziert wird. Dennoch ist zwischen der Primär- und Sekundärwicklung 16, 18 eine gewisse Streuinduktivität vorhanden, die in Fig. 1 durch den Induktor 24 veranschaulicht wird. Wenn der Transistor 22 abgeschaltet wird, geht die Abfallflanke des Primärstroms (Fig. 2a und 2b) durch diese durch den Induktor 24 veranschaulichte Streuinduktivität hindurch und führt zu einer Überschwingung der Spannung VP der Primärwicklung 16. Um diese Überschwingung zu begrenzen und einen Defekt des Transistors 22 zu verhindern, wird eine Clamping-Schaltung 26 mit einem Widerstand 28, Kondensator 30 und einer Diode 32 eingesetzt.
• Ein Gatter des Transistors 22 ist mit einem Impulsbreitenmodulator (PWM) 36 verbunden. Der PWM 36 ist ebenfalls mit einer anderen Seite des Netzteils 20 sowie mit einem Ausgang eines Funktionsverstärkers 38 verbunden, wobei dieser Verstärker 38 im vorliegenden Beispiel ein Fehlersignal eS in PWM 36 einspeist. Die ballistische Wicklung 12 ist operativ mit einem ballistischen Filterkondensator 40 und einer Diode 42 verbunden. Ein Ende des Filterkondensators 40 und das negative Ende der Diode 42 sind mit dem Umkehreingang des Verstärkers 38 gekoppelt, und eine Bezugsspannung wird an den nichtumkehrenden Eingang des Verstärkers 38 übertragen. Die Sekundärwicklung 18 ist funktional mit einer Diode 44 gekoppelt, die mit einem Ende der Sekundärwicklung 18 verbunden ist, und einem Kondensator 46, der parallel zum Ausgang des Schaltnetzteils 10 angeordnet ist.
• Wird der Transistor 22 während des Betriebs eingeschaltet, steigt der Strom im Transformator 14 (Fig. 2a) an, bis PWM 36 den Transistor 22 ausschaltet. Die Übertragungszeit für Transistor 22 wird von PWM 36 justiert, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Die Eingangsspannung zum PWM 36 wird generiert, indem die Ausgangsspannung von der ballistischen Wicklung abgefragt und mit Hilfe des Verstärkers 38 mit der Bezugsspannung verglichen wird.
• Wäre die Kopplung zwischen der ballistischen Wicklung 12 und der Sekundärwicklung 18 perfekt, würde die aus der ballistischen Wicklung 12 resultierende Spannung idealerweise exakt der Ausgangsspannung folgen, und die Ausgangsspannung würde sich in Reaktion auf Laständerungen nur sehr wenig ändern. In Wirklichkeit ist die Kopplung zwischen der ballistischen Wicklung 12 und der Sekundärwicklung 18 "lose", da die ballistische Wicklung 12 und die Sekundärwicklung 18 mit Hilfe eines Primär- zu Sekundärsicherheitsisolationssystems isoliert werden müssen. Andererseits ist die Kopplung zwischen der ballistischen Wicklung 12 und der Primärwicklung 16 typischerweise gut, so daß die Spannungsänderungen in der Primärwicklung 16 in der ballistischen Wicklung 12 reflektiert werden.
• In Fig. 2b wird die Spannungsüberschwingung veranschaulicht, die in der Primärwicklung 16 infolge des Streuverlusts zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung 16, 18 auftritt. Wie aus der Darstellung erkennbar ist, liegt die Spannung VP der Primärwicklung 16 in Form von Impulsen vor, da PWM 36 die Primärwicklung 16 von Zeit zu Zeit ein- und ausschaltet (Fig. 2a), um das gewünschte Maß zur Lastregelung auf der Sekundärseite des Transformators 14 zu erhalten. Wie in Fig. 2c gezeigt, bewirkt die Spannungsüberschwingung in der Primärwicklung, daß die Spannung Vc des Filterkondensators 40 sich über einen Pegel hinaus auflädt, der für eine geeignete Lastregelung wünschenswert wäre. Aus dem Umstand, daß VC auf einen unerwünscht hohen Pegel aufgeladen wird, ergibt sich, daß der Transistor 22 von PWM 36 über eine unzureichende Zeitdauer offen gehalten wird. Folglich treten Lastregelungsprobleme auf, da die Ausgangsspannung entsprechend dem Pegel reduziert wird, den sie erreichen würde, wenn der Filterkondensator 40 auf eine repräsentative, von der Überschwingung unabhängige Spannung gehalten werden würde.
• Aus Fig. 2c wird deutlich, daß bei zunehmender Überschwingung die tatsächliche Spannung VC beträchtlich von der gewünschten Spannung VC abweichen wird. Für das Schaltnetzteil 10 aus Fig. 1 bedeutet dies, daß die Abweichung zwischen der tatsächlichen Spannung VC und der gewünschten Spannung VC bei zunehmender Last zunehmen wird. Oberhalb bestimmter Lasten kann VC nicht mehr zuverlässig zur Lastregelung eingesetzt werden. Folglich ist das ballistische Abfrageverfahren nur über einen begrenzten Lastbereich nützlich, d.h. für Lastpegel, in denen die Überschwingung von VC relativ gering ist.
• In Fig. 3 verweist die Zahl 50 auf eine einfache, jedoch effektive Implementierung, die teilweise in Blockdiagrammform veranschaulicht ist und mit der das oben beschriebene Problem der Überschwingung in VC gelöst werden kann. In der vorliegenden Beschreibung werden zur Demonstration der Nützlichkeit der Erfindung in Verbindung mit dem Schaltnetzteil von Fig. 1 nach Möglichkeit stets gemeinsame Zahlen für gemeinsame Bauteile verwendet. Wie für den Fachmann erkennbar sein wird, entsprechen die ballistische Wicklung, Diode und der Kondensator aus Fig. 3 den in Fig. 1 verwendeten Bauteilen. Darüber hinaus stimmen die Polarität von VB und die Ausrichtung von Kondensator 40 und Diode 42 zur ballistischen Wicklung 12 mit denen in Fig. 1 überein. Für den Fachmann dürfte jedoch ebenfalls erkennbar sein, daß die Lösung des Problems der Überschwingung in VC auf einem bestimmten Konzept beruht und anhand verschiedener Arten von Bauteilen erreicht werden kann, die mit positiven und negativen Spannungen betrieben werden können. Darüber hinaus dürfte für den Fachmann erkennbar sein, daß der unten beschriebene Lösungsansatz für Schaltungen mit Hilfswicklungen ebenso gilt wie für Schaltungen mit ballistischen Wicklungen.
• Ein Hauptunterschied zwischen der Schaltung 50 (Fig. 3) und der zugehörigen Schaltung 10 in Fig. 1 liegt in der Verwendung des Schaltmittels 52, das eingefügt und mit der Hilfswicklung oder ballistischen Wicklung 12 in Reihe geschaltet wird. Zusätzlich ist das Schaltmittel 52 mit einem Komparatormittel 54 und Verzögerungsmittel 56 gekoppelt. In der bevorzugten Ausführungsform bleibt der Schalter solange offen, wie die Wicklungsspannung, d.h. VB, negativ ist. Sobald VB positiv wird und ein durch das Verzögerungsmittel 56 voreingestelltes Zeitintervall verstrichen ist, wird das Schaltmittel 52 geschlossen, und der ballistische Filterkondensator 40 beginnt sich auf zuladen.
• In der bevorzugten Ausführungsform wird das Komparatormittel 54 zum Triggern des Verzögerungsmittels 56 aufgrund des Übergangs des Komparators 54 von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel (oder umgekehrt) verwendet. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, erweist sich der Umstand als noch bedeutsamer, daß die vom Verzögerungsmittel 56 eingestellte Verzögerung tD größer sein muß als die Überschwingungszeit, jedoch beträchtlich niedriger als die Mindestdauer, während der die Wellenform von VC oder VS positiv bleibt. Durch geeignete Einstellung der Verzögerung wird sichergestellt, daß die durch lose Kopplung zwischen der ballistischen Wicklung 12 und der Sekundärwicklung 18 verursachte Überschwingung nicht stattfinden kann und daß im Gegensatz zu der in Fig. 2c veranschaulichten Situation die tatsächliche Spannung VC immer der gewünschten Spannung VC entspricht.
• Dem Fachmann dürfte deutlich sein, daß - obwohl in der bevorzugten Ausführungsform die Schaltung 50 einen normalerweise offenen Schalter verwendet, die Schaltung 50 in einer anderen ebenfalls bevorzugten Ausführungsform (Fig. 4) auch einen normalerweise geschlossenen Schalter verwenden könnte. Beispielsweise könnte das Verzögerungsmittel durch ein Zeitsteuerungsmittel 57 in Form einer monostabilen Schaltung o.ä. ersetzt werden. In dieser Anordnung bleibt der Schalter 52 normalerweise geschlossen, sofern nicht das Komparatormittel 54 einen Übergangszustand von LOW zu HIGH oder umgekehrt durchläuft. Als Ergebnis des Übergangs, der im vorliegenden Beispiel von LOW zu HIGH erfolgt, ist der Schalter während des Zeitintervalls tD geöffnet und dann geschlossen, bis der nächste Übergangszustand eintritt.
• Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Schaltung 50. Die Schaltung 50 umfaßt einen Kondensator 58, der mit einem Widerstand 60 und einer Diode 62 querverbunden ist. Der Kondensator 58 ist mit den Verzweigungen 64 und 66 gekoppelt. Die Verzweigung 64 umfaßt einen Widerstand 68, der mit einer Diode 70 in Reihe geschaltet ist. Die Verzweigung 66 umfaßt einen Spannungsregler, wie z.B. eine Zenerdiode 74, der mit einem Transistor 76 in Reihe geschaltet ist. In dem vorliegenden Beispiel ist der Transistor 76 als bipolarer pnp-Transistor ausgeführt, doch in anderen Ausführungsformen könnte als Transistor 76 auch ein JFET- oder MOSFET-Transistor zum Einsatz kommen.
• Wird während des Betriebs eine positive Spannung an die ballistische Wicklung angelegt, wird der Kondensator 58 über die Widerstände 60, 68 mit einer positiven Spannung aufgeladen. Die Komponenten der Schaltungen 50 könnten auch neu ausgerichtet werden, so daß sie in dem Zustand arbeiten, bei dem die an der ballistischen Wicklung 12 anliegende Spannung negativ wird. Sobald die Kondensatorspannung die Summe des Basis/Emitter-Spannungsabfalls und die Spannung der Zenerdiode 74 erreicht hat, wird der Transistor 76 eingeschaltet. Somit wird die Verzögerung durch die Zeitkonstante des Kondensators 58 und die parallel geschalteten Widerstände 60, 68 eingestellt.
• Wird die Spannung der ballistischen Wicklung negativ, wird der Kondensator 58 über Widerstand 60 entladen, bis seine Spannung der Spannung von Diode 70 entspricht. Wird der Kondensator 58 auf diese Weise entladen, ist die anfängliche Ladespannung des Kondensators 58 für jeden Zyklus fest. Im vorliegenden Beispiel entlädt sich der Kondensator 58 aufgrund der Ausrichtung von Diode 70 nicht über die Verzweigung 64. Da die Entladezeit von Kondensator 58 wesentlich größer als die Ladezeit sein kann, kann der Widerstandswert des Widerstands 60 auf einen wesentlich höheren Wert als jenen des Widerstands 68 eingestellt werden. Wird somit nur Widerstand 60 zur Entladung von Kondensator 58 verwendet, ergibt sich hieraus die vorteilhafte Wirkung der beträchtlichen Reduzierung des Leistungsverlusts in Widerstand 68.
• Wie für den Fachmann erkennbar ist, könnten verschiedene elektronische oder digitale Bauteile verwendet werden, um die Funktion des Kondensators 58 sowie der Zenerdiode 74 und des Transistors 76 zu übernehmen. Dies bedeutet, daß andere bekannte Analogbauteile wie z.B. Schaltdioden und Funktionsverstärker sowie digitale Bauteile wie z.B. Logikschaltungen verwendet werden können, um die Funktionen des Schaltmittels 52, Komparatormittels 54 und Verzögerungsmittels 56 auszuführen. So könnten beispielsweise die Schaltmittel 54 zu einem Digitalschalter umstrukturiert werden, der auf einen logischen Befehl, wie z.B. LOGIC 0, anspricht. Die wesentliche Neuerung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine einfache und effektiv zu implementierende Schaltung bereitgestellt wird, welche das vorteilhafte Ergebnis hervorbringt, das am besten durch Fig. 4 veranschaulicht wird, d.h. eine Schaltung, die die Überschwingungswirkungen auf VC eliminiert. Jede beliebige Hardware-Anordnung, aus der sich die grundsätzliche Implementierung von Fig. 3 ergibt und die zu dem in Fig. 4 dargestellten Ergebnis führt, wird als im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet.
• In der vorstehenden Beschreibung dürfte für den Fachmann deutlich geworden sein, daß Modifikationen dieser Erfindungen vorgenommen werden können, ohne von den hierin offenbarten Grundsätzen abzuweichen. Solche Modifikationen gelten als in den nachfolgend niedergelegten Patentansprüchen inbegriffen, sofern in dem Wortlaut dieser Patentansprüche keine ausdrückliche gegenteilige Aussage gemacht wird.

Claims (14)

1. Eine Schaltung zur Begrenzung der Überschwingungswirkungen in einem Schaltnetzteil mit einem Transformator des Typs, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, wobei die Sekundärwicklung an einen Stromverbraucher gekoppelt ist und die Schaltung einen Ausgang aufweist und folgendes umfaßt:

Wicklungsmittel (12), die mit dem Transformator funktionsfähig verbunden sind, um eine Wicklungsspannung zu erzeugen, die entsprechend einer Änderung der in der Primärwicklung erzeugten Spannung variiert, wobei die Schaltung weiterhin durch folgendes gekennzeichnet ist:

Schaltmittel (52, 76) zur selektiven Übertragung der Wicklungsspannung an den Schaltungsausgang, wobei das Schaltmittel (52, 76) so ausgelegt ist, daß es entweder in einer ersten oder in einer zweiten Position angeordnet werden kann, wobei die Wicklungsspannung an den Schaltungsausgang übertragen wird, wenn das Schaltmittel in der ersten Position angeordnet ist; und

auf das Wicklungsmittel (12) ansprechende Schaltauslösermittel zur Anordnung des Schaltmittels (52, 76) in der ersten Position während eines vorbestimmten Zeitintervalls, nachdem die Wicklungsspannung eine vorbestimmte Bezugsspannung überschritten hat;

wodurch die Wicklungsspannung an den Schaltungsausgang übertragen wird und die Überschwingungswirkungen in der Ausgangsspannung der Schaltung aufgehoben werden.

2. Die Schaltung gemäß Patentanspruch 1, bei der:

der Transformator ein Kernbauelement umfaßt und das Wicklungsmittel eine ballistische Wicklung (12) beinhaltet; und

die Primär-, Sekundär- und ballistischen Wicklungen mit dem Kernbauelement gekoppelt sind.

3. Die Schaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Position eine "Schalter-geschlossen"-Position und die zweite Position eine "Schalter-geöffnet"-Position ist.

4. Die Schaltung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, in der das Schaltauslösermittel Zeitverzögerungsmittel (56, 57; 58, 60, 68, 70) zum Einstellen des vorbestimmten Zeitintervalls beinhaltet.

5. Die Schaltung gemäß Anspruch 4, in der das Zeitverzögerungsmittel folgendes beinhaltet:

einen Kondensator (58) mit einer Zeitkonstanten;

einen ersten, mit dem Kondensator (58) querverbundenen Widerstand (60), wobei sowohl der erste Widerstand (60) als auch der Kondensator (58) mit dem Wicklungsmittel (12) gekoppelt sind, wobei der Kondensator (58) über den Widerstand (60) aufgeladen wird, wenn die Wicklungsspannung entweder positiv oder negativ ist, und das vorbestimmte Zeitintervall im wesentlichen der Zeitkonstanten des Kondensators (58) und dem ersten Widerstand (60) entspricht.

6. Die Schaltung gemäß Anspruch 5, die weiterhin folgendes umfaßt:

einen zweiten Widerstand (68);

eine Diode (70), die mit dem zweiten Widerstand (68) in Reihe angeordnet ist, wobei sowohl der zweite Widerstand (68) als auch die Diode (70) mit dem Kondensator (58) gekoppelt sind, und in der der Kondensator durch den ersten und zweiten Widerstand (60, 68) aufgeladen wird und in der die Diode (70) so ausgerichtet ist, daß der Kondensator (58) nur über den ersten Widerstand (60) entladen werden kann.

7. Die Schaltung gemäß Anspruch 6, bei der der Widerstandswert des ersten Widerstands (60) wesentlich größer als der Widerstandswert des zweiten Widerstands (68) ist.

8. Die Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Schaltauslösermittel Mittel (74) zur Bestimmung des Zeitpunkts beinhaltet, zu dem die Wicklungsspannung die vorbestimmte Bezugsspannung überschritten hat.

9. Die Schaltung gemaß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die vorbestimmte Bezugsspannung im wesentlichen null Volt entspricht.

10. Die Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Schaltauslösermittel einen an das Wicklungsmittel gekoppelten Kondensator (58) enthält, wobei das Schaltmittel einen Transistor (76) beinhaltet und wobei sich die Anordnung des Transistors in der geschlossenen Position nach dem Maß der Aufladung des Kondensators (58) durch das Wicklungsmittel (12) richtet.

11. Die Schaltung gemäß Anspruch 10, in welcher das Schaltauslösermittel Spannungsregelungsmittel (74) zur Regelung der an das Schaltmittel (76) übertragenen Spannung enthält.

12. Die Schaltung gemäß Anspruch 11, in welcher eine Zenerdiode (74) als Spannungsregelungsmittel verwendet wird.

13. Die Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die weiterhin Speichermittel (40) zur Spannungsspeicherung umfaßt, wobei das Speichermittel parallel zum Schaltungsausgang angeschlossen ist.

14. Die Schaltung gemäß Anspruch 13, in welcher ein Kondensator (40) als Speichermittel verwendet wird.