DE69434735T2

DE69434735T2 - Schaltnetzteil mit einer Schaltung zum Abschätzen des Ausgangsstroms

Info

Publication number: DE69434735T2
Application number: DE69434735T
Authority: DE
Inventors: Douglas John Dallas Dromgoole
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: US5457620A; JPH07322612A; EP0636889B1; EP0636889A1; DE69434735D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Signals, das einen mittleren Ausgangsstrom des Netzteils darstellt.
Herkömmliche Verfahren zur Entwicklung eines Signals, das in Beziehung zum Ausgangsstrom eines Netzteils steht, sind oft ungenau, teuer oder verbrauchen zu viel Leistung.
Ein derartiges Verfahren nutzt einen kleinen Widerstand, der in Reihe mit der Netzteilausgangsleitung liegt (z. B. gewöhnlich in Reihe mit der Ausgangsfilterinduktivität). Die an diesem Widerstand anliegende Spannung ist direkt proportional zum Ausgangsstrom. Dieses Verfahren hat einige Nachteile. Für Hochstromausgänge verbraucht dieses Verfahren eine beträchtliche Leistung. Wenn das an dem Messwiderstand entwickelte Signal klein ist, um den Leistungsverbrauch zu mindern, muss ein teurer Präzisionsverstärker benutzt werden, um das Signal genau auf verarbeitbare Pegel zu verstärken.
Die Nachteile teurer Elektronik und des Leistungsverbrauchs können zu einem gewissen Grade überwunden werden, indem der Ausgangsstrom eines isolierten Schaltnetzteils aus einem Leistungsschalterstromsignal abgeleitet wird. Die Nutzung eines Leistungsschalterstromsignals ist vorteilhaft, da dieses Signal zum Zweck des Schutzes des Leistungsschalters und der dynamischen Regelung des Netzteils oft bereits vorhanden ist.
Die direkte Widerstandsmessung des durch den Leistungsschalter fließenden Stroms hat den Vorteil geringeren Leistungsverbrauchs im Messwiderstandselement, wenn der erfasste Leistungsschalterstrom der des Primärschalters eines Abwärtswandlers ist oder wenn der Schaltstrom durch Anwendung eines Strommesstransformatorverfahrens erfasst wird. Durch das Erfassen des Schaltstroms wird jedoch ein zeitvariables Signal erzeugt, dessen Mittelwert oft gleich dem Eingangsstrom des Netzteils ist, nicht seinem Ausgangsstrom. Der Ausgangsstrom muss aus dem Schaltstromsignal abgeleitet werden. Ein gebräuchliches Verfahren erfordert das Anlegen einer normalen Spitzenwertdetektorschaltung an das Messsignal. Dieses Verfahren weist zwei Hauptfehlerquellen auf eine ist, dass dieses Verfahren den Spitzenwert des Messsignals erfasst, das durch den Magnetisierungsstrom des Wechselstromtransformators und den Welligkeitsstrom der Ausgangsinduktivität verfälscht wird. Eine weitere Fehlerquelle ist der Spannungsabfall in Durchlassrichtung der Spitzenwertdetektordiode, der oft ein erheblicher Anteil der erfassten Signalamplitude ist.
Ein Verfahren, das zur Verbesserung der Genauigkeit der Ausgangsstromabschätzung aus dem Leistungsschalterstromsignal angewandt wird, nutzt eine Zeitgeberschaltung, die versucht, den Mittelpunkt des Intervalls zu bestimmen, in dem Strom durch den Leistungsschalter fließt, und dann das Signal in diesem Augenblick abzutasten. Dieses Verfahren ist kompliziert und anfällig für Zeitablauffehler, wenn es in Verbindung mit kurzperiodigen Hochfrequenzleistungswandlern angewandt wird, die mit stark variierenden relativen Einschaltdauern der Schalterleitung arbeiten.
DE-A-3909174 beschreibt eine isolierte Gleichstrom-Gleichstrom-Stromversorgung für eine Xenonlampe, die bei einem Projektionsfernsehen eingesetzt wird. Die Stromversorgung nutzt eine durch Schalter gebildete Vollbrückenzerhacker-Anordnung auf der Primärseite des Isolationstransformators. Die Sekundärseite des Isolationstransformators hat eine Mittelanzapfung und verwendet Dioden zur Gleichrichtung des am Transformator anliegenden Signals. Die Stromversorgung enthält einen Impulsbreitenmodulator zur Erzeugung eines Paars periodischer Treibersignale, die einem Steuertansformator zugeführt werden, der dann eine ungeregelte Gleichstromversorgung über die Vollbrückenzerhacker-Anordnung an den Isolationstransformator ankoppelt. Ein Strommesstransformator, der auf den Strom in der Zerhackeranordnung anspricht, erzeugt ein Signal, das den pulsierenden Ausgangsspeisestrom zur Lampe anzeigt und in ein synchrones Tiefpassfilter eingespeist wird, das einen Flankenabschnitt jedes Impulses eines Steuersignals für den Impulsbreitenmodulator erzeugt. Das Tiefpassfilter weist einen Widerstand und einen Kondensator auf. Ein als Schalter dienender Komparator, der synchron mit einem horizontalen Synchronisationssignal arbeitet, wird an den Kondensator des Tiefpassfilters gekoppelt, um den Kondensator vor Beginn jedes Flankenabschnitts vollständig zu entladen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schaltnetzteil gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Eine hierin offenbarte besondere Implementierung nutzt die Tatsache, dass erhebliche verfälschende Ströme, die im Leistungsschalterstrom einiger Schaltleistungswandlertopologien vorhanden sind, Eigenschaften aufweisen, denen der Filterkreis entgegenwirkt.
Der Filterkreis wird durch einen gesteuerten Verbindungsschalter intermittierend an ein Gerät oder eine andere Anordnung angeschlossen, das (die) ein Spannungssignal erzeugt, das den Strom durch den Leistungsschalter darstellt. Der Verbindungsschalter wird durch das Spannungssignal aktiviert, das den Leistungsschalter ansteuert. Dieses Ansteuerspannungssignal, das an den Verbindungsschalter angelegt wird, ist bereits in Zeitsynchronisierung und im Größenbereich mit dem Leitungs- bzw. Durchlassintervall des Leistungsschalters.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
1 ein Schaltbild eines isolierten Schaltnetzteils vom Absetztyp;
2 eine Ersatzschaltung für den Netzisolationstransformator der Schaltung von 1;
3 ein Diagramm der Betriebswellenformen für die Schaltung von 1;
4 ein Schaltbild für die beschreibenden Aspekte der Erfindung,
5 Wellenformen, die für die Arbeitsweise der Erfindung relevant sind;
6 ein Schaltbild, das eine erste Ausführungsform einer Schätzschaltung für den mittleren Strom zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ein Schaltbild, das eine zweite Ausführungsform einer solchen Schätzschaltung für den mittleren Strom darstellt;
8 ein Schaltbild, das eine dritte Ausführungsform einer Schätzschaltung für den mittleren Strom darstellt;
9 ein Schaltbild, das eine vierte Ausführungsform einer Schätzschaltung für den mittleren Strom darstellt;
10 ein Schaltbild eines Schaltnetzteils, das eine Schätzschaltung für den mittleren Strom enthält;
11 eine Rückkopplungsanordnung für die hierin dargestellten Schaltungen;
12 ein Schaltbild einer anderen Rückkopplungsanordnung zur Anwendung auf die hierein dargestellten Schaltungen; und
die 13 und 14 zeigen zusätzliche Anordnungen zur Erfassung des Stroms in einem Leistungsschalter.
Ein Schaltbild eines isolierten Wandlers vom Absetztyp ist in 1 dargestellt. Gemäß der Darstellung wird eine Gleichspannungsquelle V_in an die Eingangsleitungen 100 und 101 angelegt. Ein Anschluss der Primärwicklung 104 des Isolationstransformators 105 ist mit der Eingangsleitung 100 verbunden. Der andere Anschluss ist mit den Enden des Rücksetzschalters 122 und des Leistungsschalters 111 verbunden. Der Leistungsschalter 111, der ein FET-Halbleiterbauelement sein kann, verbindet die Primärwicklung 104 des Transformators 105 mit einem Strommesswiderstand 107. Das Anlegen von Steuersignalen zur Beeinflussung des leitenden/nichtleitenden Zustands des Leistungsschalters ist schematisch durch die gestrichelte Linie 103 dargestellt. Der Rücksetzschalter 122 verbindet die Primärwicklung 104 des Transformators 105 mit einem Rücksetzkondensator 123.
Die Sekundärwicklung 106 des Netztransformators 105 ist über die Gleichrichtungsdioden 131 und 132 mit einem Ausgangsfilternetzwerk oder -kreis verbunden. Das Filter besteht aus einer Induktivität 133, die in Reihe mit dem Ausgangsanschluss 117 liegt, und einem Kondensator 134, der parallel zu den Ausgangsanschlüssen 117 und 118 geschaltet ist.
Die Betriebswellenformen des Wandlers gemäß 1 sind in 3 dargestellt. Die mit i_L bezeichnete Wellenform 301 ist eine graphische Darstellung des Stroms, der durch die Ausgangsfilterinduktivität 133 fließt. Der mittlere Ausgangsstrom des Netzteils ist durch die gestrichelte Linie 302 dargestellt. Eine Strommessschaltung ist mit den Zuleitungen 108 und 109 verbunden, um die Spannung zu erfassen, die während des Leitungszustands des Leistungsschalters 111 an dem Widerstand 107 anliegt, und den mittleren Strompegel i_L abzuleiten, der durch die gestrichelte Linie 302 gekennzeichnet wird. Die mit i_p bezeichnete Wellenform 305 stellt den Strom dar, der durch die Primärwicklung 104 des Netztransformators 105 fließt.
Der Primärstrom des Netztransformators 105 kann als aus zwei Komponenten bestehend angesehen werden. 2 zeigt eine Ersatzschaltung für den Netztransformator 105 von 1. Die Ersatzschaltung enthält eine Magnetisierungsinduktivität 205, die parallel zur Primärwicklung eines idealen Transformators 210 mit N_p Primärwindungen und N_s Sekundärwindungen geschaltet ist. Für die Magnetisierungsinduktivität kann ein Strom i_LM angenommen werden, der als Wellenform 310 in 3 dargestellt ist. Die Primärseite des idealen Transformators 210 weist den Strom auf, der durch die Wellenform 307 dargestellt und mit i_x bezeichnet ist. Der Strom i_p, der durch die Wellenform 305 in 3 dargestellt wird, ist gleich der Summe aus dem durch 205 fließenden Magnetisierungsstrom i_LM und dem Strom i_x durch die Primärwicklung des idealen Transformators. Aufgrund der Natur der Transformatorkernrücksetzschaltung weist der Magnetisierungsstrom i_LM während der Zeit, in welcher der Schalter 111 leitend ist, keinen Mittelwert auf. Nachstehend wird die Form von i_x erläutert. Während der Zeit, in der sich der Leistungsschalter 111 im Leitungszustand befindet, wird an die Primärwicklung des idealen Transformators 210 eine Spannung so angelegt, dass sie den durch die Ausgangsfilterinduktivität 133 fließenden Strom durch die Sekundärwicklung des idealen Transformators 210 und die Gleichrichtungsdiode 131 fließen lässt. Während des Leitungsintervalls des Leistungsschalters 111 ist der Strom durch die Primärwicklung des idealen Transformators 210 gleich dem durch die Wellenform 301 dargestellten Strom i_L durch die Ausgangsinduktivität 133, multipliziert mit einem Faktor, der gleich dem Verhältnis N_s/N_p der Sekundär- zu den Primärwicklungen des Transformators ist.
Die in 3 mit i_Q1 bezeichnete Wellenform 311 stellt den Strom durch den Leistungsschalter 111 dar, der gleich null ist, wenn der Schalter 111 ausgeschaltet (d. h. nichtleitend) ist, und gleich dem Primärstrom i_p des Transformators, wenn der Schalter 111 eingeschaltet (d. h. leitend) ist. Die Gestalt der Wellenform 311 in 3 repräsentiert auch die Gestalt der Spannungswellenform V_r1, die an dem Strommesswiderstand 107 entwickelt wird. Diese Spannung ist proportional zu dem Strom, der durch den Leistungsschalter 111 fließt, wobei die Proportionalitätskonstante der Wert des Widerstands 107 ist. Die mit i_S5 bezeichnete Wellenform 317 zeigt das Leitungsintervall des Hauptleistungsschalters 111 an, wobei ein positiver Wert der Wellenform iss der Leitungsdauer des Leistungsschalters 111 entspricht.
Eine Schätzschaltung für den idealen mittleren Ausgangsstrom, wie in 4 dargestellt, besteht in der Vorstellung aus einem idealen Schalter 411 und einem Tiefpassfilterkreis mit zwei Anschlüssen, der einen Widerstand 403 und einen Kondensator 404 enthält. Eine intermittierende Impulsspannungswellenform V_r1 (1) liegt an den Anschlüssen 108 und 109 der Schätzschaltung für den mittleren Ausgangsstrom an. Die Impulsspannungswellenform ist in ihrer Größe proportional zu dem Strom, der durch die Schaltvorrichtung des Netzteils fließt. Der Flankenabschnitt des Spannungssignals ist auf Schaltströme zurückzuführen, die sich aus der Wirkung von Magnetisierungskomponenten ergeben, wie z. B. Induktionsspulen und Transformatoren, die in dem Netzteil enthalten sind. Der Impulsstrom fließt durch den Leistungsschalter 111 nur dann, wenn der Schalter 111 eingeschaltet (d. h. leitend) ist. Eine Impulsspannung, wie durch die Wellenform 317 in 3 dargestellt, hat zu den Zeitpunkten, wenn Strom durch den Leistungsschalter 111 fließt, eine endliche Größe und kann daher zur Steuerung des Leitungszustands des Schalters 411 verwendet werden. Eine Spannung an den Ausgangsanschlüssen 406 und 407 ist im wesentlichen eine Gleichspannung, die proportional zum Mittelwert des Ausgangsstroms der Schaltung in 1 ist. Die Proportionalitätskonstanten sind fest und bekannt.
Für bestimmte Typen von Schaltleistungswandlertopologien lässt sich zeigen, dass der Spannungswert an den Ausgangsanschlüssen der Schätzschaltung für den mittleren Strom im wesentlichen proportional zu dem mittleren Strom durch die Ausgangsfilterspule ist. Wenn der Schalter 411 geöffnet ist, kann kein Strom in den Kondensator 404 oder aus diesem heraus fließen, und der Spannungswert am Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom bleibt während dieses Intervalls fest. Die Spannung am Kondensator 404, der Zustand der einzigen energiespeichernden Komponente in der Schätzschaltung für den mittleren Strom, bleibt während des Intervalls, in dem der Schalter 411 geöffnet ist, unverändert. Daher kann der Spannungswert an den Ausgangsanschlüssen 406 und 407 der Schätzschaltung für den mittleren Strom für Zeitpunkte, in denen der Schalter 411 sowohl geöffnet als auch geschlossen ist, ermittelt werden, indem man die Eingangswellenform an den Anschlüssen 108 und 109 während des Intervalls ignoriert, in dem der Schalter 411 geöffnet ist. Die in 5 mit v_a bezeichnete Wellenform 501 stellt das Eingangssignal zu der Schätzschaltung für den mittleren Strom dar, wobei der Teil des Signals entfernt ist, der während der Zeit vorhanden ist, in welcher der Schalter 411 geöffnet ist. Dieses Signal kann als Summe von zwei Wellenformen 502, v_b, und 503, v_c, betrachtet werden, die in 5 dargestellt sind. Die Wellenform 502, v_b, ist ein Gleichspannungssignal, dessen Wert proportional zum mittleren Ausgangsstrom des Netzteils ist, wobei die Proportionalitätskonstante der bekannte Wert des Verhältnisses N_s/N_p der Sekundär- zu den Primärwicklungen des Transformators ist, multipliziert mit dem Wert des Messwiderstands 107 in 1. Die Wellenform 503, v_c, ist die Summe des Magnetisierungs- Wechselstroms und des Welligkeits-Wechselstroms der Ausgangsfilterinduktivität und weist für das in 1 dargestellte Schaltnetzteil keine Gleichstromkomponente auf.
Da der Tiefpassfilterkreis 402 linear ist, kann das Zeitverhalten der Spannung am Kondensator 404, der den Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom darstellt, ermittelt werden, indem man die Überlagerung der Reaktion des Filterkreises auf die Wellenformen v_b und v_c betrachtet. Der Tiefpasskreis lässt den Gleichspannungswert der Wellenform v_b durch, d. h. die Spannung, die proportional zum Ausgangsstrom des Netzteils ist. Zu beachten ist, dass die Schätzschaltung für den mittleren Strom gemäß 4 einen Gleichstromwiderstand aufweist, der gleich demjenigen des Kondensators 404 ist, und daher keine Belastungsfehler in den Schätzwert für den mittleren Strom einbringt. Wenn der Widerstand 403 und der Kondensator 404 als Filterkomponenten so gewählt werden, dass die Dämpfungsfrequenz des Filters ausreichend weit unter der Grundfrequenz der Wechselstrom-Wellenform v_c liegt, kann der Größenbeitrag dieser Wellenform zu der Spannung am Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom beliebig klein gemacht werden. Daher ist die Spannung am Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom im wesentlichen gleich dem Wert der Wellenform v_b, der selbst proportional zum mittleren Ausgangsstrom des Netzteils ist.
6 zeigt eine praktische Implementierung der Schätzschaltung für den mittleren Strom mit Verwendung eines FET-Schalters 611. Die Implementierung des Schalters 411 von 4 mit einem FET-Bauelement 611 ergibt ein Schaltelement, das im wesentlichen keine durch Spannungsabfälle der Halbleiter verursachte Fehlerspannung in die Ausgangsspannung der Schätzschaltung für den mittleren Strom einbringt. Dies steht im Gegensatz zu dem Potentialabfall, der an der Diode einer Spitzenwertdetektorschaltung entsteht und oft groß im Vergleich zu dem Spannungssignal ist, das den Schaltstrom darstellt. 7 zeigt eine weitere praktische Implementierung der Schätzschaltung für den mittleren Strom, die aus dem Widerstand 703, dem Schalter 711 und dem Kondensator 704 besteht, wobei der Schalter 711 den Widerstand 703 mit dem Kondensator 704 verbindet. Durch Anordnung der Schaltung auf diese Weise wird das Auftreten einer Spannungsspitze an der Impedanz der zwischen den Anschlüssen 108 und 109 angeschlossenen Strommesseinrichtung unterdrückt, die auf den Stromimpuls zurückzuführen ist, der beim Einschalten des FET-Schalters durch die Kapazität zwischen Gate- und Source-Elektrode fließt. 8 zeigt eine weitere praktische Implementierung einer Schätzschaltung für den mittleren Strom, in welcher der Schalter 811 die Eingangsanschlüsse 808 und 809 mit dem Kondensator 804 verbindet. In dieser Implementierung dient der Widerstand des FET-Schalters 811 im eingeschalteten Zustand zur Bildung eines Tiefpassfilterkreises in Verbindung mit der Kapazität des Kondensators 804.
Das Schaltbild von 9 zeigt eine weitere Implementierung einer Schätzschaltung für den mittleren Strom, die aus einem npn-Transistor 910 und einem Tiefpassfilter 931 besteht, das den Widerstand 912 und einen Kondensator 913 enthält. Diese Implementierung weist eine Fehlerbedingung auf die auf den Sättigungsspannungsabfall an den Kollektor-Emitter-Anschlüssen des npn-Transistors zurückzuführen ist.
10 zeigt eine Stromversorgungsschaltung, die aus einem isolierten Wandler vom Absetztyp besteht, der eine Schätzschaltung für den mittleren Strom enthält. Der durch den FET-Leistungsschalter 901 fließende Strom wird durch eine Schaltung erfasst, die aus dem Strommesstransformator 907 besteht. Die an dem Strommesstransformator 907 anliegende Spannung ist proportional zu dem Strom, der durch Leistungsschalter 901 fließt. Die Ansteuerspannung des FET-Leistungsschalters 901 wird über das Netzwerk 922, das aus dem Widerstand 943 in Parallelschaltung mit der Diode 914 besteht, an den Eingangsanschluss 923 des FET-Schalters 911 angelegt. Dieses Netzwerk stellt die Ansteuerung des FET-Schalters 911 so ein, dass sie genau mit der Gegenwart von Schaltstrom durch den FET-Leistungsschalter 901 zusammenfällt. Die Ansteuerspannung des FET-Leistungsschalters 911 entspricht nicht exakt dem Stromfluss durch das Gerät.
Für isolierte Schaltleistungswandler-Topologien, wo der Mittelwert des Magnetisierungsstroms des Netztransformators (i_LM in 3) oder sein Äquivalent entweder im wesentlichen gleich null oder im wesentlichen proportional zum mittleren Ausgangsstrom ist, kann der Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom benutzt werden, um einen genauen Rückschluss auf den mittleren Ausgangsstrom des Schaltnetzteils zu ziehen. Für nichtisolierte Absetz-, Zuschalt-, und Absetz- und Zuschalt-Topologien, die im kontinuierlichen Leitungsmodus arbeiten, kann der Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom benutzt werden, um einen genauen Rückschluss auf den mittleren Ausgangsstrom des Schaltnetzteils zu ziehen. Für andere isolierte Schaltleistungswandler ermöglicht die Kombination des Mittelungseffekts des Schaltstromsignals mit dem Fehlen von Halbleiterfehlspannungen, dass die Schätzschaltung für den mittleren Strom ein Ausgangssignal erzeugt, das in einer engeren Beziehung zum mittleren Ausgangsstrom eines Schaltleistungswandlers steht, als sie bisher mit Hilfe von Verfahren nach dem Stand der Technik erreicht werden konnte.
Die Regelungssteuerung kann auch durch einen integrierten Regelungssteuerschaltkreis wie den in 11 dargestellten erreicht werden. Der Regelungssteuerschaltkreis 1001 ist so geschaltet, dass er die an den Eingängen 1002 und 1003 anliegenden Eingangssignale, die den durch die oben offenbarte Schaltungsanordnung bestimmten mittleren Strom darstellen, und Eingangssignale an den Eingängen 1004 und 1005 empfängt, die auf die Ausgangsspannung ansprechen. An den Eingang 1006 wird eine Bezugsspannung angelegt. Ein Leistungsschaltervorspannungs- oder -ansteuersignal wird auf der Zuleitung 1007 zugeführt und an einen Gatter- oder Steuereingang des Leistungsschalters angelegt.
Die Regelungssteuerung kann auch durch eine Schaltung wie die in 12 dargestellte erzielt werden. Die Spannung am Ausgang der Schätzschaltung für den mittleren Strom, den Anschlüssen 1010 und 1011, wird über den Widerstand 1013 in den invertierenden Eingang des Verstärkers 1016 eingespeist. Eine Bezugsspannung 1012 wird an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 1016 angelegt. Der zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Verstärkers 1016 geschaltete Kondensator 1014 erzeugt eine invertierende Integratorfunktion, so dass die Spannung am Ausgang des Verstärkers 1016 abfällt und jedesmal, wenn die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 1016 den Wert der Bezugsspannung 1012 übersteigt, einen Abfall der Spannung zwischen den Anschlüssen 1017 und 1011 verursacht. Das Ausgangssignal dieser Schaltung, die Spannung zwischen den Anschlüssen 1017 und 1011, kann zur Steuerung des Tastverhältnisses des Schaltwandlers genutzt werden, wodurch eine Begrenzungsregelung des Betrags der mittleren Ausgangsstromstärke des Wandlers ermöglicht wird. Die Diode 1015 dient dazu, den Ausgang des Verstärkers 1016 vom Anschluss 1017 zu trennen, wenn die Einheit auf einem Strompegel in einem bestimmten Bereich arbeitet.
13 zeigt eine alternative Einrichtung zur Erfassung des Stromflusses, in der ein Leistungsschalter 119 sowohl den Leistungsschalter 111 als auch den Widerstand 107 des in 1 dargestellten Netzteils ersetzt. Die Anschlüsse 138 und 139 sind mit den Anschlüssen 108 und 109 der Schätzschaltung für den mittleren Strom gemäß 4 verbunden. Durch die Verbindung werden diese Anschlüsse direkt an die Hauptstrombahn des Leistungsschalters 119 angelegt. Dieser Leistungsschalter kann ebenso wie der Schalter 111 in dem in 1 dargestellten Netzteil angeschlossen werden. In dieser Konfiguration dient der Durchlasswiderstand des FET-Schalters 119 zur Umsetzung des durch den FET-Schalter fließenden Stroms in ein Spannungssignal.
Entsprechend erfasst die Anordnung von 14 den Strom des Leistungsschalters 129 durch Verwendung des bekannten Durchlaßwiderstands des FET. Die Leitungsanschlüsse des FET-Schalters 129 werden über den Schalter 121 mit dem Widerstand 128 verbunden. Die Ansteuerungsvorspannung des zweiten Schalters 121 ist phasen- und zeitgleich mit der Vorspannungsansteuerung für den Schalter 129. Die am Widerstand 128 anliegende Spannung wird als Strommesssignal verwendet.

Claims

Schaltnetzteil, das aufweist: einen Eingang (100, 101) und einen Ausgang (117, 118), einen Netztransformator (105) mit einer Primärwicklung (104) und einer Sekundärwicklung (106), wobei die Sekundärwicklung mit dem Ausgang (117, 118) in Reihe geschaltet ist, einen Leistungsschalter (111, 901), der so eingerichtet ist, daß er periodisch aktiviert wird, um die Primärwicklung in Reihe mit dem Eingang (100, 101) zu schalten, eine Einrichtung zum Abschätzen einer Stromstärke am Ausgang (117, 118), die eine Strommeßfühlereinrichtung (107, 907) zur Erfassung des durch den Leistungsschalter (111, 901) fließenden Stroms und einen an die Strommeßfühlereinrichtung (107, 907) angeschlossenen Tiefpaßfilterkreis (402, 931) einschließt und einen ohmschen bzw. Wirkwiderstand (403, 9l2), einen Ladungsspeicherkondensator (404, 913) und einen zweiten Schalter (411, 910, 911) aufweist, wobei der zweite Schalter (411, 910, 911) betätigt werden kann, um den Tiefpaßfilterkreis (402, 931) mit der Strommeßfühlereinrichtung (107, 907) zu verbinden, wobei der Ladungsspeicherkondensator (404, 913) parallel zum Ausgang des Tiefpaßfilterkreises geschaltet ist, und wobei der Tiefpaßfilterkreis so beschaffen ist, daß der Zustand des Filters während eines Zeitintervalls unverändert gehalten werden kann; und eine Einrichtung (922), um den zweiten Schalter intermittierend so vorzuspannen, daß er in Phase mit dem Leistungsschalter (111, 901) auf Durchgang schaltet, wodurch der Ausgang des Tiefpaßfilterkreises (402, 931) ein Signal liefert, das die mittlere Stromstärke am Ausgang (117, 118) des Netzteils darstellt.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei die Strommeßfühlereinrichtung (107, 907) einen mit dem Leistungsschalter (111, 901) in Reihe geschalteten Widerstand (107) oder Strommeßtransformator (907) aufweist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ohmsche Widerstand (703) zwischen die Strommeßfühlereinrichtung und den zweiten Schalter (711) geschaltet wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Schalter (811) ein Feldeffekttransistor-(FET-)Bauelement ist, das außerdem den ohmschen Widerstand für den Tiefpaßfilterkreis bildet.
Schaltnetzteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorspanneinrichtung (922) für den zweiten Schalter (911) einen Widerstand (943) und eine Diode (914) in Parallelschaltung aufweist, die eine Steuerelektrode des Leistungsschalters (901) mit einer Steuerelektrode des zweiten Schalters koppeln.