DE69531868T2

DE69531868T2 - Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE69531868T2
Application number: DE69531868T
Authority: DE
Inventors: Takuya Suita-shi Ishii; Haruo Hidaka-shi Watanabe; Yoshinori Hanno-shi Kobayashi; Yutaka Sekine
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 2004-05-06
Also published as: EP0665632A3; DE69531868T8; DE69531868D1; DE69530878T2; EP0665632A2; DE69533003T2; DE69533003D1; EP0964504B1; DE69530878D1; EP0964504A1; EP0802615A2; EP0802615B1; EP0665632B1; EP0802615A3

Description

Hintergrund der Erindung
1. Industrielles Anwendungsgebeiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalt-Stromversorgungsvorrichtung, die Wechselstrom, von z. B. einer kommerziellen Wechselstromquelle, als Eingang empfängt.
2. Stand der Technik
Die Schalt-Stromversorgungsvorrichtung wird, dank ihrer wirkungsvollen Stromwandlungseigenschaften, in letzter Zeit im großem Umfang als eine Stromquellenschaltung für verschiedene elektronische Geräte verwendet. Da jedoch in den meisten derartigen Schaltungen eine Eingangsgleichrichtungsschaltung des Kondensatoreingangstyps benutzt wird, ist der Leistungsfaktor dürftig, und im Eingangsstrom enthaltene Oberwellenströme können in anderen elektronischen Geräten Sorge bereiten.
Eine herkömmliche Schalt-Stromversorgungsvorrichtung wird unten beschrieben.
1 zeigt einen Schaltungsaufbau einer herkömmlichen Schalt-Stromversorgungsvorrichtung. In 1 bezeichnet Verweiszeichen 1 eine Eingangswechselstromquelle, und 2 ist ein Eingangsfilterkondensator, der mit beiden Enden der Eingangswechselstromquelle 1 verbunden ist. Verweiszeichen 3 bezeichnet eine Vollweg-Gleichrichtungsschaltung, die aus Dioden 31 bis 34 besteht. Verweiszeichen 4 ist ein Glättungskondensator, und eine Eingangsgleichrichtungsschaltung des Kondensatoreingangstyps, die die Wechselstromeingangsspannung der Eingangswechselstromquelle 1 gleichrichtet und glättet, wird mit der Vollweg-Gleichrichtungsschaltung 3 und dem Glättungskondensator 4 gebildet. Verweiszeichen 8 stellt einen Transformator dar, der eine Primärwicklung 81 und eine Sekundärwickelung 82 besitzt. Verweiszeichen 9 ist eine Schalterelement, und eine Reihenschaltung der Primärwicklung 81 und des Schalterelements 9 ist mit beiden Enden des Glättungskondensators 4 verbunden. Verweiszeichen 20 ist eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung, bestehend aus Dioden 21, 22, einer Drosselspule 23 und einem Kondensator 24, die die in der Sekundärwicklung 82 durch die Ein/Aus-Aktion des Schalterelements 9 erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet und eine Ausgangsgleichspannung an eine Last 25 liefert. Verweiszeichen 40 ist eine Steuerschaltung, die das Ein/Aus-Verhältnis des Schalterelements 9 so steuert, dass die an die Last 25 gelieferte Ausgangsgleichspannung stabilisiert wird.
Bei der so aufgebauten Schalt-Stromversorgungsvorrichtung wird eine Eingangswellenform in 2 gezeigt. Für eine sinusförmige Eingangswechselspannung leitet die Vollweg-Gleichrichtungsschaltung 3 nur in der Nähe ihres Spitzenwertes, und der Ladestrom in den Glättungskondensator 4 ist konzentriert, sodass die Eingangsstromwellenform in der Leitperiode eine kurze Spitzenform aufweist.
Bei einem solchen herhömmlichen Aufbau ist der Leistungsfaktor jedoch dürftig, und sein Eingangsstrom enthält Mengen an Oberwellenströmen, die anderen elektronischen Geräten Probleme bereiten können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfinder haben eine Schalt-Stromversorgungsvorrichtung wie in 3 gezeigt erdacht. Hierin sind Teile mit gleichen Funktionen wie in 1 mit denselben Verweiszeichen gekennzeichnet. In 3 ist Verweiszeichen 1 eine Wechselstromquelle, und 2 ist ein Eingangsfilterkondensator, der mit beiden Enden der Wechselstromquelle 1 verbunden ist. Verweiszeichen 3 bezeichnet eine Vollweg-Gleichrichtungsschaltung, die aus Dioden 31 bis 34 besteht. Verweiszeichen 4 ist ein Glättungskondensator, und 5 ist eine Drosselspule, und ein Ende der Drosselspule 5 ist mit dem positiven Elektrodenausgangsende der Vollweg-Gleichrichtungsschaltung 3 verbunden. Verweiszeichen 8 stellt einen Transformator dar, der eine Prmärwicklung 81 und eine Sekundärwicklung 82, eine mit dem anderen Ende der Drosselspule 5 verbundene Tertiärwicklung 83 und eine Quartärwicklung 84 umfasst. Verweiszeichen 9 ist ein Schalterelement, und eine Reihenschaltung der Primärwicklung 81 und des Schalterelements 9 ist mit beiden Enden des Glättungskondensators 4 verbunden. Verweiszeichen 10 ist eine Diode, und ihre Reihenschaltung mit der Quartärwicklung 84 ist mit beiden Enden des Glättungskondensators 4 verbunden. Verweiszeichen 20 ist eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung, bestehend aus Dioden 21, 22, einer Drosselspule 23 und einem Kondensator 24, die die in der Sekundärwicklung 82 durch die Ein/Aus-Aktion des Schalterelements 9 erzeugte Spannung gleichrichtet und glättet und eine Ausgangsgleichspannung an eine Last 25 liefert. Verweiszeichen 40 bezeichnet eine Steuerschaltung, die das Ein/Aus-Verhältnis des Schalterelements 9 so steuert, dass die an die Last 25 gelieferte Ausgangsgleichspannung stabilisiert wird. Angenommen, die Spannung der Eingangswechselstromquelle 1 ist Vi, die Spannung des Glättungskondensators ist Ec, die Windungszahl der Primärwicklung 81 ist N1, die Windungszahl der Tertiärwicklung ist N3, ihr Windungsverhältnis ist N = N3/N1, die Windungszahl der Quartärwicklung 84 ist N4, und N4 = N1, dann ist die Arbeitsweise wie unten beschrieben.
Zuerst wird, während die Eingangswechselstromquelle 1 in der Periode wie in 3 gezeigt ist, wenn das Schaltelement 9 eingeschaltet wird, eine Spannung N-Ec in der Tertiärwicklung 83 erzeugt. Wenn die Spannung Vi der Eingangswechselstromquelle 1 größer als (1-N)Ec ist, leiten die Dioden 31 und 33, und der Strom fließt auf der Strecke Eingangswechselstromquelle 1 --> Diode 31 --> Drosselspule 5 --> Tertiärwicklung 83 --> Primännricklung 81 --> Schalterelement 9 --> Diode 33 --> Eingangwechselstromquelle 1 oder Eingangswechselstromquelle 1 --> Diode 31 --> Drosselspule 5 --> Tertiärwicklung 83 --> Glättungskondensator 4 --> Diode 33 --> Eingangswechselstromquelle 1. In der Drosselspule 5 wird Vi-(1-N)Ec angelegt, und dieser Strom nimmt mit einer Steigung proportional zu Vi-(1-N)Ec linear zu.
Wenn das Schaltelement 9 ausgeschaltet wird, fließt der Strom auf der Strecke Eingangswechselstromquelle 1 --> Diode 31 --> Drosselspule 5 --> Tertiärwicklung 83 --> Glättungskondensator 4 --> Diode 33 --> Eingangswechselstromquelle 1. In der Drosselspule 5 wird Vi-(1+N)Ec angelegt, und dieser Strom nimmt linear ab und wird bald null.
Wenn die Polarität der Eingangswechselstromquelle 1 von dem Zustand in 3 umgekehrt wird, wirkt die Diode 32 anstelle der Diode 31, und die Diode 34 wirkt anstelle der Diode 33.
In der obigen Arbeitsweise werden, wenn N = 1, die Betriebswellenformen der Teile in 4 gezeigt. In 4 bezeichnet (a) eine Ausgangsspannungswellenform der Vollweg-Gleichrichtungsschaltung 3, (b) ist eine Stromwellenform, die in der Drosselspule 5 fließt, und (c) ist eine Eingangsstromwellenform. Der in der Drosselspule 5 fließende Strom ist eine Sägezahnwellenform mit einem Spitzenwert, der zu der Spannung der Eingangswechselstromquelle 1 proportional ist. Er wird durch den Filterkondensator 2 geglättet, um eine Eingangsstromwellenform zu erzeugen, die eine Sinuswellenform ist, die ungefähr proportional zu der Eingangswechselspannung ist. Im Übrigen leitet in dem Fall von N < 1 die Vollweg-Gleichrichtungsschaltung 3 nicht, wenn Vi-(1-N)Ec < 0, und die Eingangsstromwellenform wird wie durch die unterbrochene Linie in dem Diagramm gezeigt.

Claims

Schaltnetzteil, das umfasst: eine Vollweg-Gleichrichtungsschaltung (3), die eine Eingangs-Wechselstromquelle gleichrichtet, eine Reihenschaltung aus einer Primärwicklung (81) eines Transformators (8) und einem Schalterelement (9), einen Glättungskondensator (4), der mit der Reihenschaltung verbunden ist, und dessen Verbindungspunkt (A) zu dem Schalter (9) mit einem Ausgangsanschluss der Vollweg-Gleichnchtungsschaltung (3) verbunden ist, eine Drosselspule (5), die mit der Primärwicklung (81) und dem Glättungskondensator (4) und einem anderen Ausgangsanschluss der Vollweg-Gleichrichtungsschaltung (3) über eine Tertiärwicklung (83), auf der ein Teil einer Spannung der Prmärwicklung (81) erzeugt wird, verbunden ist, eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung (20), die einen Ausgang einer Sekundärwicklung (82) des Transformators (8) gleichrichtet und glättet, um dadurch eine Gleichstromspannung an eine Last (25) zu liefern, und eine Steuerschaltung (40), die ein Ein/Aus-Verhältnis des Schalterelements (9) so steuert, dass die von der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung (20) ausgegebene Gleichstromspannung stabilisiert wird.