DE69637495T2 - Netzteil - Google Patents

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Makoto Matsusaka-shi Ono
Etsuo Tsu-shi Mie Tsujimoto
Fumiaki Matsusaka-shi Hashimoto
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Netzteil, das in verschiedenen elektronischen Geräten verwendet wird, und insbesondere ein Netzteil, das als kontaktloses Netzteil geeignet ist, das in kleinen tragbaren Geräten verwendet wird, beispielsweise in Schnurlostelefonen, Mobiltelefonen, PHS (Personal Handyphone System), Videokameras und Personal Computern.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei einem allgemein bekannten Netzteil wird eine Ausgangsleistung an einer Sekundärseite dadurch erhalten, dass die Spannung einer primärseitigen Spule eines Schalttransformators und eines Kondensators, der an seinen beiden Enden angeschlossen ist, in Resonanz gebracht wird.
  • Als Mittel zum Erhalten einer stabilisierten Ausgangsleistung an der Sekundärseite werden unter anderem eine Schaltungskonfiguration zum Steuern der Primärseite oder eine Schaltungskonfiguration zum Steuern der Sekundärseite verwendet.
  • Zunächst zeigt 15 einen Schaltplan eines herkömmlichen Netzteils zum Steuern und Stabilisieren der Ein-/Ausschalt-Zeitdauer durch Installieren einer Steuerschaltung auf der Primärseite als Mittel zum Steuern der Primärseite und, als Mittel zum Stabilisieren und Oszillieren, durch Rückführen des Gate-Signals eines Schaltelements zum Ausgang des Schaltelements mittels einer Impedanzschaltung, die aus einer Reihenschaltung eines Widerstands und einer Diode besteht. Dem Schaltplan zufolge liefert eine Eingangsstromquelle 1 eine Gleichspannung, die von einer handelsüblichen Stromquelle gleichgerichtet und geglättet worden ist; eine Reihenschaltung einer Ausgangsschaltung, die aus einem Widerstand 2 und einem Kondensator 3 besteht, und eine Reihenschaltung aus einer primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators und einem Schaltelement 5 sind mit beiden Enden der Eingangsstromquelle 1 verbunden; und ein Kondensator 6 ist mit beiden Enden der primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators verbunden.
  • Die Verbindungsstelle des Widerstands 2 und des Kondensators 3 ist über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 7 und einer Diode 8 mit dem Drain des Schaltelements 5 verbunden und ist außerdem über eine Steuerwicklung 9 des Schalttransformators mit dem Gate des Schaltelements 5 verbunden. Ein Kondensator 11 ist mit beiden Enden einer sekundärseitigen Spule 10 des Schalttransformators verbunden, und ein Kondensator 13 ist über eine Diode 12 verbunden, sodass eine Ausgangsleistung an beiden Enden des Kondensators 13 erhalten wird. Die Lastseite nach der sekundärseitigen Spule 10 des Schalttransformators kann abgetrennt werden, und bei Bedarf kann eine Ausgangsleistung abgenommen werden.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise des herkömmlichen Netzteils beschrieben. Zunächst beginnt beim Einschalten der Eingangsstromquelle 1 der Kondensator 3 mit der Erzeugung einer Spannung über den Widerstand 2. Die Spannung des Kondensators 3 wird über die Steuerwicklung 9 des Schalttransformators in das Gate des Schaltelements 5 eingespeist, und beim Erreichen des Spannungsgrenzwerts des Gates beginnt das Schaltelement 5, als Leiter zu wirken. Dadurch wird in der Steuerwicklung 9 des Schalttransformators und der sekundärseitigen Spule 10 des Schalttransformators eine Spannung induziert, die Spannung der Steuerwicklung 9 des Schalttransformators steigt, und außerdem steigt die Gate-Spannung des Schaltelements 5, sodass das Schaltelement 5 durch die positive Rückkopplung sofort vollständig eingeschaltet wird.
  • Daher nimmt die Stromstärke der primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators, das heißt, die Drain-Stromstärke des Schaltelements 5, linear zu, und in der primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators wird Energie gespeichert. Wenn das Schaltelement 5 vollständig eingeschaltet ist, beginnt eine Impedanzschaltung 14 aus dem Widerstand 7 und der Diode 8 (oder eine in 15 gezeigte Impedanzschaltung 15 statt die Impedanzschaltung 14) mit der Ableitung der Spannung des Kondensators 3, das heißt, der Gate-Spannung des Schaltelements 5. Durch diese Rückkopplungswirkung wird das Schaltelement 5 sofort ausgeschaltet, wenn die Gate-Spannung des Schaltelements 5 niedriger als der Spannungsgrenzwert wird.
  • Wenn das Schaltelement 5 ausgeschaltet wird, wird die in der primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators induzierte Spannung umgekehrt, und gleichzeitig kommt es zu einer Resonanz mit dem Kondensator 6. Wenn diese Resonanzspannung erneut umgekehrt wird, wird sie so gesteuert, dass sie das Schaltelement 5 über die Steuerwicklung 9 des Schalttransformators wieder einschaltet. Gleichzeitig entsteht auch auf der Sekundärseite eine Resonanz der sekundärseitigen Spule 10 des Schalttransformators und des Kondensators 11, und eine Ausgangs-Gleichspannung wird mittels einer Gleichricht- und Glättungsschaltung aus der Diode 12 und dem Kondensator 13 an eine sekundärseitige Last 16 angelegt.
  • Nachstehend wird ein herkömmliches Verfahren zum Steuern der sekundärseitigen Ausgangsleistung in dem Schaltplan von 16 beschrieben. In dem Schaltplan bezeichnet das Bezugssymbol 20 eine primärseitige Stromquelle, die aus einer Eingangs-Gleichstromquelle 21, einer mit dieser verbundenen Hochfrequenzstrom-Erzeugungsschaltung 22, einem primärseitigen Resonanzkondensator 23 und einer primärseitigen Spule 24 besteht. Das Bezugssymbol 25 ist eine sekundärseitige Stromquelle, die in einem anderen Gehäuse als die primärseitige Stromquelle 20 vorgesehen ist und aus einer sekundärseitigen Spule 26, einem mit beiden Enden der sekundärseitigen Spule 26 verbundenen sekundärseitigen Resonanzkondensator 27, einem sekundärseitigen Gleichrichter 28 und einem Ausgangskondensator 29 besteht, dessen eines Ende mit dem sekundärseitigen Gleichrichter 28 verbunden ist und dessen anderes Ende mit der sekundärseitigen Spule 26 verbunden ist. Außerdem sind eine Ausgangsleistungs-Stabilisierungsschaltung 30 und der Ausgangskondensator 29 angeschlossen, und eine sekundärseitige Last (nicht dargestellt) ist mit dieser Ausgangsleistungs-Stabilisierungsschaltung verbunden.
  • Da, wie hier dargelegt, der Stand der Technik entweder die Primärseite oder die Sekundärseite steuern will, wird er nicht nur als Netzteil eines allgemeinen elektronischen Geräts, sondern auch als kontaktloses Netzteil verwendet, bei dem die Primärseite und die Sekundärseite in verschiedenen Gehäusen vorgesehen sind.
  • Bei der Schaltungskonfiguration von 15 und den anderen vorstehenden herkömmlichen Konfigurationen muss jedoch die für die Rückkopplung verwendete Diode 8 eine hohe Stehspannung haben, da infolge der Resonanz der primärseitigen Spule 4 des Schalttransformators beim Ausschalten des Schaltelements 5 eine Spannung in der entgegengesetzten Richtung angelegt wird. Und da die Impedanz der Steuerschaltung sehr hoch ist, kann der Schaltvorgang des Ein- und Ausschaltens des Schaltelements 5 infolge des Sperrableitstroms der Diode 8 stark beeinflusst werden, und die Diode 8 muss einen sehr kleinen Sperrableitstrom haben. Außerdem muss für den Betrieb bei hohen Frequenzen von mehreren Hundert kHz auch die Umschaltung mit einer hohen Frequenz erfolgen. Eine Diode, die diese Merkmale erfüllt, ist sehr schwer herzustellen und sehr teuer.
  • Um bei der Schaltungskonfiguration von 16 eine Ausgangsleistung mit hoher Präzision zu erhalten, tritt an der Ausgangsleistungs-Stabilisierungsschaltung 30 ein größerer Leistungsverlust auf.
  • Es ist daher Ziel der Erfindung, diese Probleme zu lösen und ein Netzteil zur Verfügung zu stellen, mit dem eine stabile sekundärseitige Ausgangsleistung effektiv erhalten werden kann.
  • Verwiesen sei auf JP-A-58178422 , das ein Netzteil beschreibt, bei dem die der Ausgangsseite zugeführte elektrische Leistung gesteuert wird und die Ausgangsspannung stabilisiert wird, indem der Einschaltwinkel eines Kondensators wegen der auf der Sekundärseite vorhandenen Resonanz entsprechend der Ausgangsspannung gesteuert wird. Wenn die Last so lange gesenkt wird, bis die Ausgangsspannung über einen Schwellenwert steigt, wird die Impulsdauer eines Steuerimpulses verlängert, um die Einschaltdauer eines Transistors zu verlängern, wodurch der Einschaltwinkel des Kondensators vergrößert wird. Die von dem Kondensator aufgenommene elektrostatische Energie nimmt zu. Je höher die Energie ist, die der Parallelschwingkreis aufnimmt, umso weniger elektrische Leistung wird für die Ausgangslast bereitgestellt. Wenn die Last-Einspeisungsleistung verringert wird, sinkt die Ausgangsspannung, wodurch die Einschaltdauer des Steuerimpulses verkürzt wird, um dadurch die Ausgangsspannung zu stabilisieren.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Netzteils, die nicht Bestandteil der Erfindung ist.
  • 2 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, die nicht Bestandteil der Erfindung ist.
  • 3 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, die nicht Bestandteil der Erfindung ist.
  • 4 ist ihr Ausgangskennliniendiagramm.
  • 5 ist ihr Eingangsspannungs-Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm.
  • 6 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, die nicht Bestandteil der Erfindung ist.
  • 7 ist ein Blockschaltbild wichtiger Teile einer weiteren Ausführungsform, die nicht Bestandteil der Erfindung ist.
  • 8(a) ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • 8(b) ist ein spezielles Blockschaltbild einer Variable-Impedanz-Schaltung ihres wesentlichen Teils.
  • 8(c) ist ein spezielles Blockschaltbild einer Variable-Impedanz-Schaltung ihres wesentlichen Teils.
  • 8(d) ist ein spezielles Blockschaltbild einer Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung ihres wesentlichen Teils.
  • Die 8(e) und (f) sind spezielle Blockschaltbilder einer Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung ihres wesentlichen Teils.
  • 9(a) ist ein Ausgangsstrom-Ausgangsspannungs-Kennliniendiagramm des Netzteils von 8(a).
  • 9(b) ist sein Ausgangsstrom-Ausgangsspannungs-Kennliniendiagramm.
  • 10 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform.
  • 11 ist ihr Ausgangskennliniendiagramm.
  • 12 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform.
  • 13 ist ihr Ausgangskennliniendiagramm.
  • 14 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform.
  • 15 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Netzteils.
  • 16 ist ein Schaltbild eines weiteren herkömmlichen Netzteils.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • Eine Ausführungsform eines Netzteils, die nicht Bestandteil der Erfindung ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • In dem Schaltbild ist auf der Primärseite eine Steuerschaltung vorgesehen, und eine Eingangsstromquelle 31 liefert eine Gleichspannung, die von einer handelsüblichen Stromquelle gleichgerichtet und geglättet worden ist; eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 32 und einem Kondensator 33 und eine Reihenschaltung aus einer primärseitigen Spule 34 eines Schalttransformators und einem Schaltelement 35 sind mit beiden Enden dieser Eingangsstromquelle 31 verbunden; und ein Kondensator 36 ist mit beiden Enden der primärseitigen Spule 34 des Schalttransformators verbunden.
  • Die Verbindungsstelle des Widerstands 32 und des Kondensators 33 ist mit einem Ende einer Steuerwicklung 37 des Schalttransformators verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate des Schaltelements 35 verbunden. Eine Entladungsschaltung 40, die aus einem Steuertransistor 38 und Widerständen 39a, 39b besteht, wird mit einem Signal der Steuerwicklung 37 des Schalttransformators angesteuert, wodurch die elektrische Ladung des Kondensators 33 entladen wird. Ein Kondensator 42 ist mit beiden Enden einer sekundärseitigen Spule 41 des Schalttransformators verbunden, und ein Kondensator 44 ist über eine Diode 43 verbunden, sodass eine Ausgangsleistung an beiden Enden des Kondensators 44 erhalten wird. Die Lastseite nach der sekundärseitigen Spule 41 des Schalttransformators kann abgetrennt werden, sodass bei Bedarf eine Ausgangsleistung abgenommen werden kann.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise beschrieben. Wenn die Eingangsstromquelle 31 eingeschaltet wird, beginnt der Kondensator 33 mit der Erzeugung einer Spannung über den Widerstand 32. Die Spannung des Kondensators 33 wird über die Steuerwicklung 37 des Schalttransformators an das Gate des Schaltelements 35 angelegt, und wenn diese Spannung den Spannungsgrenzwert des Gates erreicht, beginnt das Schaltelement 35, als Leiter zu wirken. Dadurch wird in der Steuerwicklung 37 des Schalttransformators und der sekundärseitigen Spule 41 des Schalttransformators eine Spannung induziert, und durch Erhöhen der Spannung der Steuerwicklung 37 des Schalttransformators wird die Gate-Spannung des Schaltelements 35 weiter erhöht, und das Schaltelement 35 wird durch die positive Rückkopplung sofort vollständig eingeschaltet.
  • Daher nimmt die Stromstärke der primärseitigen Spule 34 des Schalttransformators, das heißt, die Drain-Stromstärke des Schaltelements 35, linear zu, und in der primärseitigen Spule 34 des Schalttransformators wird Energie gespeichert. Wenn die Spannung der Steuerwicklung 37 des Schalttransformators den Spannungsgrenzwert des Steuertransistors 38 erreicht, wird der Steuertransistor 38 sofort eingeschaltet, und der Kondensator 33 wird über den Widerstand 39b zu entladen begonnen. Durch diese Rückkopplungswirkung wird das Schaltelement 35 sofort ausgeschaltet, wenn die Gate-Spannung des Schaltelements 35 niedriger als der Spannungsgrenzwert wird [da bei der Ausführungsform ein Feldeffekttransistor (FET) in dem Schaltelement 35 verwendet wird, ist der Spannungsgrenzwert die Gate-Entladeschlussspannung, und wenn ein Transistor als Schaltelement verwendet, ist die Basisspannung des Transistors der Spannungsgrenzwert].
  • Wenn das Schaltelement 35 ausgeschaltet wird, wird die in der primärseitigen Spule 34 des Schalttransformators induzierte Spannung umgekehrt, und gleichzeitig kommt es zu einer Resonanz mit dem Kondensator 36. Wenn diese Resonanzspannung erneut umgekehrt wird, wird das Schaltelement 35 so gesteuert, dass es über die Steuerwicklung 37 des Schalttransformators wieder eingeschaltet wird. Wie beim Stand der Technik von 15 entsteht auch auf der Sekundärseite eine Resonanz der sekundärseitigen Spule 41 des Schalttransformators und des Kondensators 42, und eine Ausgangs-Gleichspannung wird über eine Gleichricht- und Glättungsschaltung aus der Diode 43 und dem Kondensator 42 an eine Last 45 angelegt.
  • Ausführungsform 2
  • 2 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, und der Unterschied zu der Ausführungsform von 1 liegt darin, dass eine Blockierschaltung 48 hinzukommt, die aus einem Widerstand 46 und einer Diode 47 besteht. Unnötige Spitzenspannungen, die in der Steuerwicklung 37 des Schalttransformators auftreten, gelangen in das Gate des Schaltelements 35, was sich ungünstig auf den Ein- und Ausschaltvorgang auswirken kann. Daher wird die in das Gate gelangende Spannung mit der Blockierschaltung 48 durch einen Durchlassspannungsabfall der Diode 47 blockiert, wodurch die unnötige Spitzenspannung eliminiert wird.
  • Hier kann das Element, das in der Blockierschaltung 48 zum Korrigieren von Temperaturänderungen des Schwellenwerts der Gate-Spannung des Schaltelements 35 verwendet wird, eine oder mehrere Dioden oder eine Zener-Diode oder eine Schaltung sein, die diese kombiniert.
  • Bei den vorstehenden Ausführungsformen wird die Ausgangsleistung von der Ein.o /Ausschaltdauer des Schaltvorgangs bestimmt. Wie vorstehend dargelegt, ist die Einschaltdauer die Zeit vom Einschalten des Schaltelements 35 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung des Kondensators 33, die über den Widerstand 39b entladen wird, kleiner als der Spannungsgrenzwert des Schaltelements 35 wird. Die Ausschaltdauer ist die Zeit vom Ausschalten des Schaltelements 35 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung des Kondensators 33, die von der Eingangsstromquelle 31 über den Widerstand 32 geladen wird, den Spannungsgrenzwert des Schaltelements 35 erreicht. Bekanntlich wird die Ausgangsleistung von der Auf- und Entladungszeit des Kondensators 33 bestimmt. Sie kann daher an einem beliebigen Ausgang unter Verwendung eines Regelwiderstands an dem Widerstand 32 zum Auf- und Entladen des Kondensators 33 oder unter Verwendung des Widerstands 39b eingestellt werden.
  • Somit ist bei den Ausführungsformen ein Ende der Steuerwicklung des Schalttransformators mit der Verbindungsstelle der mit der Eingangsstromquelle verbundenen Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Kondensator verbunden, das andere Ende der Steuerwicklung ist mit dem Steuer-Anschluss des Schaltelements verbunden, und eine Entladungsschaltung zum Ansteuern mit dem Signal der Steuerwicklung des Schalttransformators ist mit einem Ende der Steuerwicklung verbunden. Daher wird, wenn der Schwingkreis und die Steuerschaltung auf der Primärseite angeordnet werden, keine Diode mit einer hohen Stehspannung benötigt, es gibt keinen Einfluss des Sperrableitstroms, und der Betrieb ist stabil, sodass ein nahezu idealer Schaltvorgang erreicht wird und ein hochzuverlässiges Netzteil unter Verwendung von kostengünstigen Teilen realisiert werden kann.
  • Ausführungsform 3
  • 3 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform, bei der eine Eingangsstromquelle 51 eine Gleichspannung liefert, die von einer handelsüblichen Stromquelle gleichgerichtet und geglättet worden ist, oder eine Gleichstromquelle, wie etwa eine Autobatterie, ist, und an beiden Enden der Eingangsstromquelle 51 ein Widerstand 52 und ein Kondensator 53 in Reihe geschaltet sind und ein Widerstand 54 mit dem Kondensator 53 parallelgeschaltet ist. Außerdem ist an beiden Enden der Eingangsstromquelle eine Reihenschaltung aus einer primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators und einem Schaltelement 56 angeschlossen, und an beiden Enden der primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators ist ein Kondensator 57 angeschlossen.
  • Die Verbindungsstelle des Widerstands 52 und des Kondensators 53 ist mit einem Ende einer Steuerwicklung 58 des Schalttransformators verbunden, und das andere Ende der Steuerwicklung 58 ist mit dem Gate des Schaltelements 56 verbunden.
  • Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 59 und einem Widerstand 60 wird zwischen den Drain und die Source des Schaltelements 56 geschaltet, eine Spitzenspannungs-Steuerschaltung 64 wird durch Verbinden eines Transistors 62 mit einem Widerstand 63 von der Verbindungsstelle des Widerstands 59 und des Widerstands 60 über eine Konstantspannungsdiode 61 hergestellt, und der Kollektor des Transistors 62 wird mit der Verbindungsstelle des Widerstands 52 und des Kondensators 53 verbunden. An beiden Enden der sekundärseitigen Spule 65 des Schalttransformators sind ein Kondensator 66 und ein Kondensator 68 über eine Diode 67 angeschlossen, und an beiden Enden des Kondensators 68 wird eine Ausgangsleistung erhalten. Die Last nach der sekundärseitigen Spule 65 des Schaltelements kann abgetrennt werden, und bei Bedarf kann eine Ausgangsleistung abgenommen werden.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise beschrieben. Wenn die Eingangsstromquelle 51 eingeschaltet wird, beginnt der Kondensator 33 mit der Erzeugung einer Spannung über den Widerstand 52. Die Spannung des Kondensators 53 wird über die Steuerwicklung 58 des Schalttransformators in das Gate des Schaltelements 56 eingespeist, und wenn diese Spannung den Spannungsgrenzwert des Gates erreicht, beginnt das Schaltelement 56, als Leiter zu wirken. Dadurch wird in der Steuerwicklung 58 des Schalttransformators und der sekundärseitigen Spule 65 des Schalttransformators eine Spannung induziert, und durch Erhöhen der Spannung der Steuerwicklung 58 des Schalttransformators wird die Gate-Spannung des Schaltelements 56 weiter erhöht, und das Schaltelement 56 wird durch die positive Rückkopplung sofort vollständig eingeschaltet.
  • Dadurch nimmt die Stromstärke der primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators, das heißt, die Drain-Stromstärke des Schaltelements 56, linear zu, und in der primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators wird Energie gespeichert. Wenn dabei durch Teilen der Spannung mit dem Widerstand 52 und dem Widerstand 54 die Spannung des Kondensators 53 auf einer bestimmten Spannung gehalten wird, wird auch die Gate-Spannung des Schaltelements 56 auf diese Spannung begrenzt. Daher wird aufgrund der Kennlinie des FET durch die Begrenzung der Gate-Spannung auch der Drain-Strom begrenzt, und dadurch wird die Spannung zwischen dem Drain und der Source erhöht. Dadurch wird die Spannung der primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators gesenkt, und gleichzeitig wird auch die Spannung der Steuerwicklung 58 des Schalttransformators gesenkt, und dadurch sinkt die Gate-Spannung des Schaltelements 56, bis sie niedriger als der Spannungsgrenzwert wird, sodass das Schaltelement 56 abrupt ausgeschaltet wird. Da bei dieser Ausführungsform ein Feldeffekttransistor (FET) in dem Schaltelement 56 verwendet wird, ist der Spannungsgrenzwert die Gate-Entladeschlussspannung, aber wenn ein Bipolartransistor als Schaltelement verwendet wird, ist die Basisspannung des Transistors der Spannungsgrenzwert.
  • Wenn das Schaltelement 56 ausgeschaltet wird, wird die in der primärseitigen Spule 55 des Schalttransformators induzierte Spannung umgekehrt, und gleichzeitig kommt es zu einer Resonanz mit dem Kondensator 57. Dabei nimmt die Drain-Source-Spannung des Schaltelements 56 durch den Resonanzeffekt sinusförmig zu. Angenommen, der Spitzenwert der Drain-Source-Spannung des Schaltelements 56 ist VP, der Widerstandswert des Widerstands 59 ist R13, und der Widerstandswert des Widerstands 60 ist R16. Wenn nun
    Figure 00090001
    wird, wird die Spitzenspannungs-Steuerschaltung 64 in Betrieb gesetzt, um eine negative Rückkopplungssteuerung zu bewirken, um die Spannung des Kondensators 53 zu verringern und dadurch Vp so zu steuern, dass sie in jedem Schaltimpuls konstant ist. Wenn diese Resonanzspannung erneut umgekehrt wird, wird das Schaltelement 56 so gesteuert, dass es über die Steuerwicklung 58 des Schalttransformators wieder eingeschaltet wird. Dabei entsteht auch auf der Sekundärseite eine Resonanz der sekundärseitigen Spule 65 des Schalttransformators und des Kondensators 66, und eine Ausgangs-Gleichspannung wird von der Gleichricht- und Glättungsschaltung aus der Diode 67 und dem Kondensator 66 an die sekundärseitige Last angelegt.
  • Auf diese Weise wird der Spitzenwert Vp der Resonanzspannung so gesteuert, dass er trotz der Schwankungen der Eingangsstromquelle 51 in jedem Schaltimpuls stets konstant ist. Somit ist die Ausgangsspannung, die in der sekundärseitigen Spule 65 des Schalttransformators erzeugt wird, stets konstant, wie in 4 gezeigt, und in den sekundärseitigen Ausgang kann eine extrem stabile Spannung eingespeist werden.
  • 5 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung zeigt. Es zeigt, dass die Ausgangsleistung stets konstant gehalten wird, da sie von der Spitzenspannungs-Steuerschaltung 64 gesteuert wird.
  • Ausführungsform 4
  • 6 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist ein weiterentwickeltes Beispiel der Ausführungsform von 3, und es wird nur der Unterschied hinsichtlich der Gestaltung beschrieben. Dieser besteht darin, dass der Ausgang der Spitzenspannungs-Steuerschaltung 64, das heißt, der Kollektor des Transistors 62, direkt mit dem Gate des Schaltelements 56 verbunden ist. Es werden die gleichen Wirkungen wie bei der Ausführungsform von 3 erzielt.
  • Ausführungsform 5
  • 7 ist ein Blockschaltbild einer Spitzenspannungs-Steuerschaltung, die ein wesentlicher Bestandteil einer Ausführungsform der Erfindung ist. Die anderen Schaltungsteile sind die Gleichen wie bei der Schaltungskonfiguration von 3.
  • Statt des Transistors 62 und der Konstantspannungsdiode 61 von 3 werden ein Komparator (oder Operationsverstärker) 69 und eine Referenzspannung 70 zum Herstellen einer Spitzenspannungs-Steuerschaltung 64a verwendet, und es werden die gleichen Wirkungen wie bei der Ausführungsform von 3 erzielt. Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist die Steuerschaltung auf der Primärseite vorgesehen, und nachstehend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Steuerschaltung auf der Sekundärseite installiert wird.
  • Ausführungsform 7
  • 8(a) ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Netzteils mit einer Steuerschaltung, die auf der Sekundärseite vorgesehen ist. Hier bezeichnet das Bezugssymbol 71 eine primärseitige Stromquelleneinheit, die aus einer Eingangs-Gleichstromquelle 72, einem Hochfrequenzstromgenerator 73, einer primärseitigen Spule 74 und einem primärseitigen Resonanzkondensator 75 besteht; 76 ist eine sekundärseitige Stromquelleneinheit, die aus einer sekundärseitigen Spule 77, einem sekundärseitigen Resonanzkondensator 78, einer Variable-Impedanz-Schaltung 79, einem sekundärseitigen Gleichrichter 80, einem Ausgangskondensator 81 und einer Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung 82 besteht, wobei die Variable-Impedanz-Schaltung 79 zwischen den sekundärseitigen Resonanzkondensator 78 und die sekundärseitige Spule 77 geschaltet ist und so gestaltet ist, dass sie von der mit beiden Enden des Ausgangskondensators 81 verbundenen Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung 82 gesteuert wird.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise des so gestalteten kontaktlosen Gleichstrom-Netzteils beschrieben.
  • In der primärseitigen Spule 74 fließt ein Hochfrequenzstrom, der in dem Hochfrequenzstromgenerator 73 erzeugt wird, und mit diesem Strom wird eine Hochfrequenzspannung in der primärseitigen Spule 74 erzeugt. Diese Hochfrequenzspannung ist aufgrund der Resonanzerscheinung des primärseitigen Resonanzkondensators 75 und der Induktivität der primärseitigen Spule 74 eine Sinuswelle.
  • In der sekundärseitigen Spule 77 wird eine Spannungswellenform erzeugt, die dieser Sinuswelle ähnlich ist, aber der Teil, der ihrer Halbwellenlänge entspricht, wird von dem sekundärseitigen Gleichrichter 80 blockiert. Die blockierte elektrische Leistung des Halbwellenlängenteils wird sofort in dem sekundärseitigen Resonanzkondensator 78 gespeichert und wird bei der nächsten Periode auf die Ausgangsleistung übertragen. Die Ausgangsstrom-Ausgangsspannungs-Kennlinie ist in 9(a) gezeigt.
  • Wenn die Impedanz mit dem sekundärseitigen Resonanzkondensator 78 in Reihe geschaltet wird, wird die Ausgangsstrom-Ausgangsspannungs-Kennlinie durch die Impedanz geändert, wie in 9(b) gezeigt. Daher wird der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung mit der Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung 82 detektiert, und die Impedanz der Variable-Impedanz-Schaltung 79 wird so gesteuert, dass sie konstant bleiben kann, und dadurch wird die in dem sekundärseitigen Resonanzkondensator 78 gespeicherte elektrische Leistung eingestellt, und die Ausgangsleistung kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • Die 8(b) und (c) zeigen praktische Beispiele für die Variable-Impedanz-Schaltung 79, wobei (b) eine Parallelschaltung aus einem Transistor 83 und einer Diode 84 zeigt und (c) einen Feldeffekttransistor 85 verwendet. Die 8(d), (e) und (f) zeigen praktische Beispiele für die Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung 82.
  • 8(d) besteht aus einem Transistor 86 und Widerständen 87, 88 zum Einspeisen einer Teilspannung der Ausgangsspannung in seine Basis, (e) verwendet einen Differenzverstärker 89, und (f) verwendet eine Ausgangsstrom-Detektionsschaltung zum Detektieren des Ausgangsstroms eines Transistors 90.
  • In dem Diagramm bezeichnet (A) eine Anschlusseinheit zum Empfangen eines Ausgangssignals von der Ausgangsspannungs(strom)-Detektionsschaltung zum Steuern der Variable-Impedanz-Schaltung 79, und (B) zeigt eine Ausgangsanschlusseinheit einer Ausgangsspannungs(strom)-Detektionsschaltung für die Variable-Impedanz-Schaltung 79.
  • Die Bezugssymbole 91, 92, 93 sind Widerstände, und 89a ist eine Referenzbatterie zum Erzeugen einer Referenzspannung.
  • Bei dieser Ausführungsform wird also durch Versehen des sekundärseitigen Resonanzkondensators 78 mit der Variable-Impedanz-Schaltung 79 und der Ausgangsleistungs-Detektionsschaltung 82 die Ausgangsleistung, die bisher schwer zu stabilisieren war, stabilisiert, und es kann ein Netzteil realisiert werden, mit dem eine Ausgangsleistung mit hoher Präzision erhalten wird.
  • Ausführungsform 8
  • 10 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Hier bildet die Primärseite einen auf der Primärseite stabilisierten Gleichstrom-Schwingkreis durch Verbinden einer primärseitigen Spule 98 des Schalttransformators mit einer Wechselstromquelle 94 über eine aus einer Gleichrichtschaltung 95 und einem Kondensator 96 bestehende Gleichricht- und Glättungsschaltung und ein Primärschaltelement 97 und durch Verbinden einer Steuerschaltung 99 mit dem Primärschaltelement 97. Auf der Sekundärseite des Schalttransformators ist ein Transistor (FET) 101 über einen Kondensator C1 mit einer sekundärseitigen Spule 100 verbunden, und ein Kondensator 103, ein Widerstand 104 und ein Ausgangsanschluss 105 sind über eine Diode 102 mit der sekundärseitigen Spule 100 des Schalttransformators verbunden. Außerdem ist der Ausgangsanschluss über den Widerstand 104 mit einem Transistor 106 und dem Transistor (FET) 101 verbunden, der Transistor 106 ist von der Basis über einen Widerstand 107 mit einem Detektionswiderstand 108, einem Transistor 109 und einem Ausgangsanschluss 110 verbunden, und der Transistor (FET) 101 ist mit dem Kondensator C1 in Reihe geschaltet. Die Impedanz des Transistors (FET) 101 wird geändert, wodurch die auf die Lastseite übertragene Energie geändert wird, sodass eine konstante Spannungs- und Stromsteuerung erreicht wird.
  • Bei dieser Gestaltung wird die Spannung, die über die sekundärseitige Spule 100 des Schalttransformators und den Kondensator C1 erhalten wird, mit der Diode 102 und dem Kondensator 103 gleichgerichtet und geglättet, und dieses Ausgangssignal wird über den Detektionswiderstand 108 an die Ausgangsanschlüsse 105, 110 angelegt, sodass der Strom stets stabilisiert werden kann. Eine Batterie und dergleichen werden mit einer Fremdlast 111 verbunden, der Zustand der Fremdlast (Batterie usw.) 111 wird mit einer Ausgangsstrom-Umschaltschaltung 112 überwacht, und, wie in 11 gezeigt, wird der Transistor 109 angesteuert, und der in die Fremdlast 111 eingespeiste Ladestrom wird auf das Schnellladeniveau oder das Pufferladeniveau umgeschaltet, sodass die Fremdlast 111 optimal geladen werden kann.
  • Ausführungsform 9
  • 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die gegenüber der Ausführungsform von 10 verbessert worden ist.
  • Bei der Ausführungsform von 10 wird eine konstante Spannungs- und Stromsteuerung durch Ändern der Impedanz des Transistors (FET) 101 realisiert. Beim Schnellladen wird der Transistor (FET) 101 vollständig eingeschaltet, und es wird eine maximale Ausgangsleistung erzielt, sodass eine maximale Leistung für die Fremdlast 111 bereitgestellt wird. In dem Ausgangskennliniendiagramm von 11, das der Kurve f und der Kurve g entspricht, geschieht das Aufladen mit der Kurve i (Schnellladezone). Dabei wird der Transistor 101 eingeschaltet, die Impedanz zwischen dem Drain und der Source ist klein, und die Erzeugung von Wärme wird niedriggehalten.
  • Wenn hingegen bei der Pufferladung die Fremdlast 111 vollständig geladen ist, wird der Transistor 109 von der Ausgangsstrom-Umschaltschaltung 112 ausgeschaltet, und ein Strom fließt in den Detektionswiderstand 108, und wenn die Spannung an seinen beiden Enden den Spannungsgrenzwert des Transistors 106 erreicht, wird der Transistor 106 eingeschaltet und der Transistor (FET) 101 wird ausgeschaltet, und das Ausgangssignal zum Begrenzen des Ausgangsstroms nimmt eine Kennlinie mit konstant absinkendem Strom an. Somit erfolgt das Laden mit der Kurve h (Pufferladungszone) in dem Ausgangskennliniendiagramm von 11. Dabei arbeitet der Transistor (FET) 101 in einem aktiven Bereich, die Impedanz zwischen dem Drain und der Source nimmt zu, die Wärme-Erzeugung des Transistors (FET) 101 ist sehr groß, und der Stromverbrauch steigt. Dieses Problem wird mit dieser Ausführungsform gelöst.
  • Nachstehend wird nur der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und 10 erläutert. Und zwar sind statt des Kondensators C1 ein erster Kondensator C2 und eine mit diesem parallelgeschaltete Reihenschaltung aus dem Transistor (FET) 101 und einem zweiten Kondensator C3 zwischen den beiden Enden der sekundärseitigen Spule 100 vorgesehen, und die Summe der Kapazitäten des ersten und des zweiten Kondensators ist fast genauso groß wie die Kapazität des Kondensators C1 von 10.
  • Auch bei dieser Gestaltung wird die Spannung, die von der sekundärseitigen Spule 100 des Schalttransformators, dem ersten Kondensator C2 und dem zweiten Kondensator C3 abgenommen wird, mit der Diode 102 und dem Kondensator 103 gleichgerichtet und geglättet. Dieses Ausgangssignal wird über den Detektionswiderstand 108 an die Ausgangsanschlüsse 105, 110 angelegt, und der Strom wird stets stabilisiert. Wie bei der Ausführungsform von 10 wird bei der Schnellladung der Transistor (FET) 101 vollständig eingeschaltet, eine maximale Ausgangsleistung wird erhalten, und eine maximale Leistung wird für die Fremdlast 111 bereitgestellt. In dem Ausgangskennliniendiagramm von 13, das der Kurve a und der Kurve b entspricht, geschieht das Aufladen mit der Kurve e (Schnellladezone). Dabei wird der Transistor (FET) 101 eingeschaltet, die Impedanz zwischen dem Drain und der Source ist sehr klein, und die Erzeugung von Wärme wird niedriggehalten.
  • Wenn bei der Pufferladung die Batterie der Fremdlast 111 vollständig geladen ist, wird der Transistor 109 von der Ausgangsstrom-Umschaltschaltung 112 ausgeschaltet, und ein Strom fließt in den Detektionswiderstand 108, und wenn die Spannung an seinen beiden Enden den Spannungsgrenzwert des Transistors 106 erreicht, wird der Transistor 106 eingeschaltet und der Transistor (FET) 101 wird ausgeschaltet. Dadurch wird der Ausgangsstrom begrenzt und nimmt eine Kennlinie mit konstantem Strom an, sodass das Laden mit der Kurve c (Pufferladungszone) in dem Ausgangskennliniendiagramm von 13 erfolgt. Dabei arbeitet der Transistor (FET) 101 in einem aktiven Bereich, die Impedanz zwischen dem Drain und der Source ist groß, und die Wärme-Erzeugung des Transistors (FET) 101 ist sehr groß. Aber da die Kondensatoren C2 und C3 parallelgeschaltet sind, ist die Kapazität C1 des Standes der Technik gleich C2 + C3, die in den Kondensatoren fließenden Ströme werden in i2 und i3 geteilt, und der in jedem Kondensator fließende Strom ist ein Hochfrequenzstrom und wird somit von der Schalthäufigkeit und der Kapazität des Kondensators bestimmt. Daher ist der Strom groß, wenn die Schalthäufigkeit hoch ist und die Kapazität des Kondensators groß ist, aber wenn die Impedanz zwischen dem Drain und der Source des Transistors (FET) 101 konstant ist, ist die Beziehung zwischen dem Strom i1, der in dem Kondensator C1 von 10 fließt, und dem Strom i3, der in dem zweiten Kondensator C3 in der Ausführungsform fließt, i1 > i3, sodass die Wärme-Erzeugung des Transistors (FET) 101 in dieser Schaltung niedriggehalten wird.
  • Da hier der dynamische Bereich der Ausgangsleistung klein ist, werden unter Berücksichtigung der Lastkurve (Kurve d in 13) bei dem ersten Kondensator C2 die Kondensatoren C2 und C3 entsprechend so eingestellt, dass die Pufferladungszone (Kurve c in 13) aufrechterhalten wird.
  • Ausführungsform 10
  • 14 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform, bei der eine Eingangsstromquelle 113 eine Gleichspannung liefert, die von einer handelsüblichen Stromquelle gleichgerichtet und geglättet worden ist, und eine Parallelschaltung aus einer primärseitigen Spule 115 und einem Kondensator 116 über eine Schalteinheit 114 angeschlossen ist, sodass ein primärseitiges Netzteil entsteht.
  • Ein sekundärseitiges Netzteil 118 hat einen Kondensator 120a und ein Schaltelement 120, das mit beiden Enden einer sekundärseitigen Spule 119 in Reihe geschaltet ist, und eine Reihenschaltung aus einer Diode 121 und einem Kondensator 122 ist ebenfalls angeschlossen. Ein Ausgangssignal wird über eine Impulsbreiten-Steuereinheit 123, eine Konstantspannungs-Steuereinheit 124 und eine Konstantstrom-Steuereinheit 125 für die Last bereitgestellt.
  • Nachstehend werden die Funktionsweise und die Schaltungskonfiguration näher beschrieben. Wenn bei dem primärseitigen Netzteil 117 die Eingangsstromquelle 113 eingeschaltet wird, geht die Schalteinheit 114 in Betrieb, und in die primärseitige Spule 115 wird ein Hochfrequenzstrom eingespeist. Gleichzeitig wird die primärseitige Spule 115 mit dem Kondensator 116 in Resonanz gebracht, und eine Hochfrequenzspannung wird induziert.
  • Die in der primärseitigen Spule 115 induzierte Spannung wird auch in der gegenüberliegenden sekundärseitigen Spule 119 induziert. Wenn das Schaltelement 120 ausgeschaltet wird, sind die sekundärseitige Spule 119 und der Kondensator 120a nicht in Resonanz, und es wird nur die von der primärseitigen Spule 115 induzierte Spannung erhalten. Wenn das Schaltelement 120 eingeschaltet wird, werden die sekundärseitige Spule 119 und der Kondensator 120a in Resonanz gebracht, und es wird eine hohe Ausgangsleistung erhalten. Und mit dem Zeitverhältnis aus der Einschaltdauer und der Ausschaltdauer wird der Mittelwert aus der Spannung bei Resonanz und der Spannung bei Nicht-Resonanz ermittelt, und die beiden Spannungen werden mit der Diode 121 und dem Kondensator 122 gleichgerichtet und geglättet, sodass an beiden Enden des Kondensators 122 eine Ausgangsleistung erhalten wird.
  • Damit die an dem Kondensator 122 erhaltene Spannung stets konstant sein kann, wird ein Signal von der Konstantspannungs-Steuereinheit 124 an die Impulsbreiten-Steuereinheit 123 gesendet. Hier wird die Impulsbreiten-Steuereinheit 123 mit einer konstanten Frequenz gesteuert, und wenn die Ausgangsspannung verringert wird, wird die Einschaltdauer der Ausgangsimpulses verlängert, sodass sie so gesteuert wird, dass die Einschaltdauer des Schaltelements 120, das heißt, die Einschaltdauer des Kondensators 120a, verlängert wird und die Resonanzperiode der sekundärseitigen Spule 119 und des Kondensators 120a ebenfalls verlängert wird, wodurch sie spannungserhöhend wirkt.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Ausgangsspannung erhöht wird, wird sie so gesteuert, dass sie die Einschaltdauer des Ausgangsimpulses verkürzt und die Resonanzperiode der sekundärseitigen Spule 119 und des Kondensators 120a verkürzt, wodurch sie spannungssenkend wirkt.
  • Damit der der Last zugeführte Strom stets konstant sein kann, wird ein Signal von der Konstantstrom-Steuereinheit 125 an die Impulsbreiten-Steuereinheit 123 gesendet. Wenn der Ausgangsstrom sinkt, wird die Einschaltdauer des Ausgangsimpulses verlängert, um die Einschaltdauer des Schaltelements 120, das heißt, die Einschaltdauer des Kondensators 120a, so zu steuern, dass sie verlängert wird und dass die Resonanzperiode der sekundärseitigen Spule 119 und des Kondensators 120a verlängert wird, sodass sie stromvergrößernd wirkt.
  • Wenn hingegen der Ausgangsstrom zunimmt, wird er so gesteuert, dass er die Einschaltdauer verkürzt und die Resonanzperiode der sekundärseitigen Spule 119 und des Kondensators 120a verkürzt, wodurch sie stromverringernd wirkt.
  • Auf diese Weise wird durch Steuern der Ein-/Ausschaltdauer des Schaltimpulses mit der Impulsbreiten-Steuereinheit 123 die Ein-/Ausschaltdauer des Kondensators 120a gesteuert, und die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom werden so gesteuert, dass eine konstante Spannung und ein konstanter Strom für die Last bereitgestellt werden.
  • In Abhängigkeit davon, ob die Last eine konstante Spannung oder einen konstanten Strom erfordert, kann entweder nur die Konstantspannungs-Steuereinheit 124 oder die Konstantstrom-Steuereinheit 125 verwendet werden.
  • Somit werden in der Erfindung auf der Sekundärseite der erste Kondensator und das Schaltelement an beiden Enden der Spule in Reihe geschaltet, und der zweite Kondensator wird von der Verbindungsstelle der Spule und des ersten Kondensators über die Diode angeschlossen. Dabei ist entweder die Konstantspannungs-Steuereinheit oder die Konstantstrom-Steuereinheit vorgesehen. Außerdem wird die Impulsbreiten-Steuereinheit zum Ein-/Aus-Steuern des Schaltelements mit dem Signal von der Konstantspannungs-Steuereinheit oder der Konstantstrom-Steuereinheit vorgesehen. Daher wird die Ausgangsleistung durch Ein-/Aus-Steuern der Resonanz der sekundärseitigen Spule 119 und des Kondensators 120a unabhängig von der analogen Steuerung wie bei dem Transistor (FET) 101 von 12 erhalten. Die Wärme-Erzeugung ist sehr gering, und es wird ein Betrag zur Verkleinerung des Geräts geleistet.
  • Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie
  • Das erfindungsgemäße Netzteil ist ein Netzteil, mit dem eine stabile Ausgangsleistung durch Steuern der Primärseite oder durch Steuern der Sekundärseite erhalten werden kann.
  • Insbesondere sind (4) in einem Netzteil, bei dem eine primärseitige Spule, der ein Hochfrequenzstrom zugeführt wird, und eine sekundärseitige Spule, die in einem anderen Gehäuse als die primärseitige Spule installiert ist, einander gegenüberliegen und eine elektrische Leistung von der primärseitigen Spule zu der sekundärseitigen Spule übertragen wird, eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer Variable-Impedanz-Schaltung, die mit beiden Enden der sekundärseitigen Spule verbunden ist, und Ausgangsleistungs-Detektionsmittel zum Detektieren der Ausgangsleistung mit der sekundärseitigen Spule vorgesehen. Bei einem Aspekt zum Steuern der Variable-Impedanz-Schaltung mit dem Ausgangssignal der Ausgangsleistungs-Detektionsmittel wird durch Steuern der Impedanz der Variable-Impedanz-Schaltung die in dem sekundärseitigen Resonanzkondensator gespeicherte elektrische Leistung so eingestellt, dass die Ausgangsleistung genau gesteuert werden kann.
    • (5) Bei einem Aspekt, bei dem die Ausgangsleistungs-Detektionsmittel durch Installieren einer mit den Ausgangsleistungs-Detektionsmitteln verbundenen Ausgangsstrom-Umschaltschaltung angeschlossen werden, kann der Ladestrom zwischen Schnellladung und Pufferladung (normale Ladung) umgeschaltet werden.
    • (6) Bei einem Aspekt, bei dem ein weiterer Kondensator mit einer Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Transistor parallelgeschaltet ist, die eine Variable-Impedanz-Schaltung ist, die mit beiden Enden einer sekundärseitigen Spule verbunden ist, kann die Wärme-Erzeugung bei der Pufferladung unterdrückt werden, und dadurch wird keine Kühlplatte benötigt, und die Größe des Transistors kann verringert werden, was zur Verkleinerung des Netzteils beiträgt.
    • (7) Bei einem Aspekt werden ein erster Kondensator und ein Schaltelement mit beiden Enden einer Spule auf der Sekundärseite in Reihe geschaltet, ein zweiter Kondensator wird von der Verbindungsstelle der Spule und des ersten Kondensators über eine Diode angeschlossen, eine Konstantspannungs-Steuereinheit oder eine Konstantstrom-Steuereinheit ist vorgesehen, und eine Impulsbreiten-Steuereinheit zur Ein-/Aus-Steuerung des Schaltelements mit einem Signal von der Konstantspannungs-Steuereinheit oder der Konstantstrom-Steuereinheit ist vorgesehen. Da eine Ausgangsleistung durch die Ein-/Aus-Steuerung der Resonanz der sekundärseitigen Spule und des Kondensators unabhängig von der analogen Steuerung erhalten wird, ist die Wärme-Erzeugung gering, und es wird ein Beitrag zu Verkleinerung des Geräts geleistet.
    • (8) Ein Aspekt, bei dem eine primärseitige Spule und eine sekundärseitige Spule in verschiedenen Gehäusen vorgesehen sind, ist für tragbare elektronische Geräte, wie etwa Schnurlostelefone, als kontaktloses Netzteil geeignet.
    • 1
    Stromquelle Eingang
    2
    Widerstand
    3
    Kondensator
    4
    Primärwicklung
    5
    Schalter-Element
    6
    Kondensator
    7
    Widerstand
    8
    Diode
    9
    Regelwicklung
    10
    Sekundärwicklung
    11
    Kondensator
    12
    Diode
    13
    Kondensator
    14
    Impedanzschaltung
    15
    Impedanzschaltung
    16
    Last
    20
    Primärseite Stromversorgungseinheit
    21
    Gleichstromquelle Eingang
    22
    Hochfrequenzstromgenerator
    23
    Primärseite Resonanzkondensator
    24
    Primärwicklung
    25
    Sekundärseite Stromversorgungseinheit
    26
    Sekundärwicklung
    27
    Sekundärseite Resonanzkondensator
    28
    Sekundärseite Gleichrichter
    29
    Ausgangskondensator
    30
    Ausgangsstabilisierungsschaltung
    31
    Stromquelle Eingang
    32
    Widerstand
    33
    Kondensator
    34
    Primärwicklung
    35
    Schalter-Element
    36
    Kondensator
    37
    Regelwicklung
    38
    Regeltransistor
    39a
    Widerstand
    39b
    Widerstand
    40
    Entladeschaltung
    41
    Sekundärwicklung
    42
    Kondensator
    43
    Diode
    44
    Kondensator
    45
    Last
    46
    Widerstand
    47
    Diode
    48
    Klemmschaltung
    51
    Stromquelle Eingang
    52
    Widerstand
    53
    Kondensator
    54
    Widerstand
    55
    Primärwicklung
    56
    Schalter-Element
    57
    Kondensator
    58
    Regelwicklung
    59
    Widerstand
    60
    Widerstand
    61
    Konstantspannungsdiode
    62
    Transistor
    63
    Widerstand
    64
    Spitzenspannungsregelkreis
    64a
    Spitzenspannungsregelkreis
    65
    Sekundärwicklung
    66
    Kondensator
    67
    Diode
    68
    Kondensator
    69
    Komparator
    70
    Vergleichsspannung
    71
    Primärseite Stromversorgungseinheit
    72
    Gleichstromquelle
    73
    Hochfequenzstromgenerator
    74
    Primärwicklung
    75
    Primärseite Resonanzkondensator
    76
    Sekundärseite Stromversorgungseinheit
    77
    Sekundärwicklung
    78
    Sekundärseite Resonanzkondensator
    79
    Variable Impedanzschaltung
    80
    Sekundärzelle Gleichrichter
    81
    Ausgangskondensator
    82
    Ausgangsgleichrichtungsschaltung
    83
    Transistor
    84
    Diode
    85
    Feldeffekttransistor
    86
    Transistor
    87
    Widerstand
    88
    Widerstand
    89
    Fehlersignalverstärker
    89a
    Referenzbatterie
    90
    Transistor
    91
    Widerstand
    92
    Widerstand
    93
    Widerstand
    94
    Wechselstromquelle
    95
    Gleichrichter
    96
    Kondensator
    97
    Primärschalter-Element
    98
    Primärwicklung
    99
    Ansteuerschaltung
    100
    Sekundärwicklung
    101
    Feldeffekttransistor (FET)
    102
    Diode
    103
    Kondensator
    104
    Widerstand
    105
    Ausgangsanschluss
    106
    Transistor
    107
    Widerstand
    108
    Gleichrichtungswiderstand
    109
    Transistor
    110
    Ausgangsanschluss
    111
    Externe Last
    112
    Ausgangsstromumschalter
    113
    Stromquelle Eingang
    114
    Schalter-Einheit
    115
    Primärwicklung
    116
    Kondensator
    117
    Primärseite Stromversorgungsgerät
    118
    Sekundärseite Stromversorgungsgerät
    119
    Sekundärwicklung
    120
    Schalter-Element
    120a
    Kondensator
    121
    Diode
    122
    Kondensator
    123
    Pulsbreitenregeleinheit
    124
    Konstantspannungsregeleinheit
    125
    Konstantstromregeleinheit
    C1
    Kondensator
    C2
    Erster Kondensator
    C3
    Zweiter Kondensator

Claims (5)

  1. Netzteil mit einer primärseitigen Spule (74; 98), die mit einem Hochfrequenzstrom gespeist wird, und einer sekundärseitigen Spule (77; 100), die in einem anderen Gehäuse als die primärseitige Spule installiert ist, die einander gegenüberliegen, zum Übertragen elektrischer Leistung von der primärseitigen Spule zu der sekundärseitigen Spule, das weiterhin Folgendes aufweist: eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (78; C1; C3), der mit beiden Enden der sekundärseitigen Spule verbunden ist, und einer Variable-Impedanz-Schaltung (79; 101); und Ausgangsleistungs-Detektionsmittel (82; 108) zum Detektieren einer Ausgangsspannung oder eines Ausgangsstroms mit der sekundärseitigen Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die Variable-Impedanz-Schaltung so gesteuert wird, dass sie die Impedanz der Variable-Impedanz-Schaltung zum Verringern der Ausgangsleistung von dem Netzteil in Reaktion auf die Ausgangsleistungs-Detektionsmittel erhöht und die Impedanz der Variable-Impedanz-Schaltung zum Erhöhen der Ausgangsleistung von dem Netzteil in Reaktion auf die Ausgangsleistungs-Detektionsmittel verringert.
  2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsstrom-Umschaltschaltung (112) mit den Ausgangsleistungs-Detektionsmitteln verbunden ist, um die Ausgangsleistungs-Detektionsmittel zu steuern.
  3. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Kondensator (C2) mit der Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer Variable-Impedanz-Schaltung, die mit beiden Enden einer sekundärseitigen Spule verbunden ist, parallelgeschaltet ist.
  4. Netzteil mit einer primärseitigen Spule (115), in die ein Hochfrequenzstrom eingespeist wird, und einer sekundärseitigen Spule (119), die der primärseitigen Spule gegenüberliegt, zum Übertragen einer elektrischen Leistung von der primärseitigen Spule zu der sekundärseitigen Spule, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kondensator (120a) und ein Schaltelement (120) an beiden Enden der sekundärseitigen Spule in Reihe geschaltet sind, ein zweiter Kondensator (122) von der Verbindungsstelle der sekundärseitigen Spule und des ersten Kondensators über eine Diode (121) verbunden ist, Konstantspannungs-Steuermittel (124) zum Detektieren der Spannung dieses zweiten Kondensators und/oder Konstantstrom-Steuermittel (125) zum Detektieren des Ausgangsstroms von dem zweiten Kondensator zu der Last vorgesehen sind und Impulsbreiten-Steuermittel (123) zum Empfangen des Ausgangssignals der Konstantspannungs-Steuermittel und/oder der Konstantstrom-Steuermittel und zum Steuern des Schaltelements mit dem Impuls der festgelegten Frequenz vorgesehen sind, wodurch in dem Fall, dass die Konstantspannungs-Steuermittel ein Absinken der Ausgangsspannung detektieren, die Einschaltzeit des Ausgangsimpulses verlängert wird, um die Ausgangsspannung zu erhöhen, und in dem Fall, dass ein Anstieg der Ausgangsspannung detektiert wird, die Einschaltzeit des Ausgangsimpulses verkürzt wird, um die Ausgangsspannung zu verringern, und in dem Fall, dass die Konstantstrom-Steuermittel ein Absinken des Ausgangsstroms detektieren, die Einschaltzeit des Ausgangsimpulses verlängert wird, um den Ausgangsstrom zu erhöhen, und in dem Fall, dass ein Anstieg des Ausgangsimpulses detektiert wird, die Einschaltzeit des Ausgangsimpulses verkürzt wird, um den Ausgangsstrom zu verringern.
  5. Netzteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitige Spule und die sekundärseitige Spule in verschiedenen Gehäusen (117, 118) vorgesehen sind.
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