DE69712243T2

DE69712243T2 - Universeller Leistungsmodul

Info

Publication number: DE69712243T2
Application number: DE69712243T
Authority: DE
Inventors: John Herman Blakely; Robert Tracey Elms
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: EP0792007A2; CA2197975A1; US5661643A; EP0792007B1; DE69712243D1; EP0792007A3; CA2197975C

Description

HINTERGUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsversorgung für eine Leistungsschaltung und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Leistungsversorgung die eine Leistungsausgangsgröße von einer oder mehreren Eingangsleistungsleitungen erzeugt.

Hintergrundinformation

Verschiedene elektrische und elektronische Systeme verwenden die Steuerung von Gleichstromleistung, und zwar abgeleitet aus einer Verschiedenheit von Wechselstrom und Gleichstromeingangsleitungsspannungen. Beispielsweise kann eine nominelle Wechselstromleitungsspannung 110/120 VAC sein, 240 VAC, 480 VAC oder 575 VAC. Im normalen Betrieb können typische Variationen dieser Wechselstromleitungsspannungen einen großen Bereich von möglichen Eingangswechselstromleitungsspannungen repräsentieren (beispielsweise ungefähr 60 bis ungefähr 632 VAC). Es wird angenommen, dass ein derartig breiter Spannungsbereich durch eine Verschiedenheit von unterschiedlichen Leistungsversorgungskonstruktionen oder Konfigurationen davon abgedeckt wird, wobei jede assoziiert ist mit einem Untersatz dieses Bereiches möglicher Wechselstromleitungsspannungen.
Ferner kann die Wechselstromleitungsspannung einphasig sein oder eine Vielzahl von Phasen (beispielsweise drei Phasen) aufweisen. Darüber hinaus können die Wechselstromleitungsspannungen einen breiten Frequenzbereich besitzen (beispielsweise 40 bis 400 Hz). Die Gleichstromleitungsspannungen besitzen natürlich die Frequenz 0.
Leistungsversorgungen des Standes der Technik haben sich typischerweise mit verschiedenen Wechselstromleitungsspannungen befasst, und zwar mit Leitungsfrequenzsteuerleistungstransformatoren und Gleichrichtungsschaltungen. Diese derartigen Systeme sind jedoch kompliziert, und zwar aus folgenden Gründen: (1) der variablen Anzahl von Phasen (beispielsweise einphasig erfordert eine größere Voltamper-(VA)-Kapazität während mehrere Phasen mehrere Transformatorwicklungen benötigen); (2) die variable Leitungsfrequenz (beispielsweise erfordert eine relativ kleine Änderung der Leistungsfrequenz von 60 Hz bis 50 Hz ungefähr 16% mehr Transformatormasse); und (3) die variable Leitungsspannung (beispielsweise mehrfache Transformatorabgriffe und zugehörige Verbindungsmittel sind erforderlich). Ferner schließen Leistungstransformatoren welche die Wechselstromleitungsspannungen eingeben, die Eingabe von einer Gleichstromleitungsspannung daran aus.
Wann immer Anstiegswellenformen von den Leitungsspannungen unterdrückt werden müssen, wird ein Leistungsversorgungsdesign weiter kompliziert. Bei typischen Leistungsversorgungsanstiegstests muss eine Leistungsversorgung ohne Ausfall oder Unterbrechung ihrer Ausgangsspannung betrieben werden. Die ANSI C62.41 Anstiegswellenform beispielsweise weist eine 6 KV-Spitzenoffenschaltungsspannungsausgangsgröße von einer 2-Ohm-Spannungsquelle auf mit einer 1,2 us Anstiegszeit und einer 50 us Abfallzeit auf 50% der Spitzenspannungsausgangsgröße und mit einer 3 KA Spitzenkurzschlussstromausgangsgröße mit einer 8 us Anstiegszeit und einer 20 us Abfallzeit auf 50% des Spitzenstromausgangswertes. Obwohl ein einfacher Einphasenleistungstransformator typischerweise gegenüber einer Anstiegswellenform dadurch geschützt ist, dass eine Extratransformatorisolation hinzugefügt ist, bieten die Erfordernisse für mehrere Phasen, mehrere Anschlüsse und die erforderlichen Anschlüsse weitere Möglichkeiten für die Bogenbildung und Schädigung durch die Anstiegswellenform.
Eine Leistungsversorgungskonstruktion wird noch weiter kompliziert, wenn das Anstiegswiderstandsfähigkeitserfordernis gekoppelt ist mit dem Erfordernis für eine einen großen Bereich aufweisende Leitungsspannungsgröße und -Frequenz. Für Leitungsspannungen mit einer möglichen 10 : 1 Spannungsvariation variiert die Leistungsverteilung in einigen Komponenten um einen Faktor von 100 : 1. Beispielsweise ist der Leistungsaufbau einer Pulsbreitenmodulationssteuervorrichtung (PWM-Steuervorrichtung) sehr schwierig. Wenn eine Widerstands-Zenerkombination verwendet wird, um die PWM- Steuervorrichtung mit Leistung zu versorgen, so tritt eine 100 : 1-Änderung der Leistungsverteilung am Widerstand auf. In einer Schaltung mit einem 5-KΩ- Widerstand einer 10-V-Zenerdiode und einer laufenden Vorspannung von ungefähr 10 mA würde beispielsweise der Widerstand ungefähr 0,5 W bei einer relativ niedrigen 60-VDC-Eingangsleitungsspannung verteilen bzw. abgeben. Bei einer relativ hohen 600-VDC-Eingangsleitungsspannung würde jedoch die Leistungsabgabe des Widerstandes auf ungefähr 70 W ansteigen.
Es besteht eine Notwendigkeit eine verbesserte Einzelleistungsversorgung vorzusehen, die einen großen Bereich von Eingangsleitungsspannungen akzeptiert.
Es gibt eine besondere Notwendigkeit für eine solche Leistungsversorgung die sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstromeingangsleitungsspannungen akzeptiert.
Es gibt eine noch speziellere Notwendigkeit für eine Leistungsversorgung, die einen großen Bereich von Wechselstromeingangsleitungsspannungen akzeptiert, und zwar über einen großen Bereich von Leitungsfrequenzen hinweg zusätzlich zu Gleichstromeingangsleitungsspannungen mit einer vergleichbaren Größe.
Es gibt eine noch besondere Notwendigkeit für eine derartige Leistungsversorgung die einen substantiellen Schutz vorsieht, gegenüber Anstiegswellenformen auf den Eingangsleitungsspannungen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese sowie weitere Notwendigkeiten werden durch die Erfindung genüge getan, die sich auf eine Leistungsversorgungsvorrichtung bezieht, und zwar zum Umwandeln von mindestens einer Eingangsspannung in einer Ausgangsspannung. Die Leistungsversorgungsvorrichtung weist eine Umwandlungsschaltung auf zum Umwandeln der Eingangsspannungen in eine Zwischenspannung an einem ersten Knoten (node); eine Schaltregulierschaltung mit einer Leistungsspannung und einem zweiten Knoten zum Liefern einer Bezugsspannung und zum Liefern eines Schaltsignals an einem dritten Knoten von der Bezugsspannung und einer Rückkopplungsspannung; eine Schaltung zur elektrischen Verbindung des ersten Knotens mit dem zweiten Knoten immer dann, wenn die Zwischenspannung eine Vorbestimmte Spannung übersteigt; eine Transformatorschaltung einschließlich mindestens einer Primärwicklung elektrisch verbunden mit dem ersten Knoten und mit einer Sekundärwicklung mit einer Sekundärspannung; eine Rückkopplungsschaltung die zusammenarbeitet mit der Transformatorschaltung um die Rückkopplungsspannung vorzusehen; eine Schaltschaltung oder einen Schaltkreis ansprechend auf das Schaltsignal am dritten Knoten zum Schalten eines elektrischen Stromes von dem ersten Knoten durch die Primärwicklung; und eine Schaltung elektrisch verbunden mit der Sekundärwicklung zum Umwandeln der Sekundärspannung in die Ausgangsspannung.
Als ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Leistungsversorgungsschaltung vorgesehen, und zwar zur Umwandlung von mindestens einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung, wobei folgendes vorgesehen ist: eine erste Umwandlungsschaltung zum Umwandeln der Eingangsspannungen in eine erste Zwischenspannung an einem ersten Knoten; eine zweite Umwandlungsschaltung zum Umwandlung der ersten Zwischenspannung in eine zweite Zwischenspannung an einem zweiten Knoten; eine Schaltregulierschaltung mit einer Leistungsspannung an einem dritten Knoten zum Vorsehen einer Bezugsspannung, und zum Vorsehen eines Schaltsignals an einem vierten Knoten von der Bezugsspannung und einer Rückkopplungsspannung; eine Schaltung zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens mit dem dritten Knoten immer dann, wenn die zweite Zwischenspannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt; eine Transformatorschaltung einschließlich mindestens einer Primärwicklung elektrisch verbunden mit dem ersten Knoten, und eine Sekundärwicklung mit einer Sekundärspannung; eine Rückkopplungsschaltung die zusammenarbeitet mit der Transformatorschaltung, um die Rücckopplungsspannung vorzusehen; einen Schaltkreis oder eine Schaltschaltung ansprechend auf das Schaltsignal am vierten Knoten zum Umschalten eines elektrischen Stromes von dem ersten Knoten durch die Primärwicklung; und eine Schaltung elektrisch verbunden mit der Sekundärwicklung zum Umwandeln der Sekundärspannung in die Ausgangsspannung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein volles Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels erhalten werden, und zwar beim Lesen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Leistungsversorgung gemäss der Erfindung;
Fig. 2A-2B, in einer Anordnung Seite an Seite, ein schematisches Schaltdiagramm einer Leistungsversorgung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3A-3B, bei Anordnung nebeneinander, ein schematisches Schaltdiagramm einer Leistungsversorgung gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 4A-4B, bei Anordnung nebeneinander, ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Leistungsversorgung gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Leistungsversorgung 2 zum Umwandeln von einer oder mehreren Eingangsspannungen VA, VB, VC an Eingangsanschlüssen oder Eingangsklemmen 3 in einer Ausgangsspannung VOUT an Ausgangsanschlüssen oder Ausgangsklemmen 4. Wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird, und zwar in Verbindung mit den Fig. 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B ist die beispielhafte Leistungsversorgung 2 geeignet, um eine regulierte Ausgangsgleichspannung zu liefern, und zwar von einer oder mehreren der Wechselstrom- oder Gleichstromeingangsspannungen VA, VB, VC die einen großen Bereich von normalen vorübergehenden oder Anstiegsbedingungen oder Zuständen zeigt, wie beispielsweise eine ANSI C62.41 Anstiegswellenform. Die Leistungsversorgung 2 weist einen Wandler oder Konverter 5 auf, ferner einen Schaltregulator 6, einen Schalter 8, einen Transformator 10, eine Rückkopplungsschaltung 12, einen Schalter 14, und einen Konverter oder Umwandler 16, wobei der Betrieb dieser Bauteile nachfolgend zu verstehen ist.
Der Konverter 5 wandelt die Eingangsspannungen VA, VB, VC in eine Zwischenspannung V&sub1; am Knoten 18 und die Zwischenspannung V&sub1; in eine weitere Zwischenspannung V&sub2; am Knoten 19 um. Der Wandler 5 weist Wandler 20, 22 auf, die die Eingangsspannungen VA, VB, VC in die Spannung V&sub1; bzw. die Spannung V&sub1; in die Spannung V&sub2; umwandeln. Der Schaltregulator 6 wird am Knoten 24 durch die Spannung VP mit Leistung versorgt und liefert eine Bezugs- oder Referenzspannung VREF am Ausgang VREF der Spannungsreferenz REF. Der Schaltregulator 6 liefert auch am Knoten 26 ein Schaltsignal S vom Ausgang OUTPUT welches teilweise abgeleitet ist aus der Bezugsspannung VREF und einer Rückkopplungsspannung VF am Knoten 28.
Wie weiter unten im Einzelnen im Zusammenhang mit den Fig. 2A-2B erläutert wird, verbindet der Schalter 8 elektrisch den Knoten 19 mit dem Knoten 24, immer dann, wenn die Spannung V&sub2; eine vorbestimmte Spannung übersteigt. Der Transformator 10 weist eine Primärwicklung 30 auf, ferner eine Sekundärwicklung 32 und eine Tertiärwicklung 34. Ein Ende der Primärwicklung 30 ist elektrisch mit dem Knoten 18 verbunden und das andere Ende ist elektrisch mit dem Schalter 14 verbunden. Der Schalter 14 seinerseits spricht auf das Schaltsignal S am Knoten 26 an, um einen elektrischen Strom vom Knoten 18 durch die Primärwicklung 30 zu schalten. Die Tertiärwicklung 34 des Transformators 10 arbeitet mit der Rückkopplungsschaltung 12 zusammen und liefert eine Rückkopplungsspannung VF. Die Sekundärwicklung 32 besitzt eine Sekundärspannung SV zwischen Knoten 36, 38. Der Umwandler oder Konverter 16 ist elektrisch verbunden mit der zweiten Wicklung 32 und wandelt die Sekundärspannung SV zur Ausgangsspannung VOUT um.
Weiterhin bezugnehmend auf die Fig. 2A-2B sei bemerkt, dass dort ein schematisches Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Leistungsversorgung 40 veranschaulicht ist. Die Leistungsversorgung 40 weist eine Ein- Phasen-Leitungsspannungsverbindung für die Eingangsspannungen LINE, RETURN und den gemeinsamen EINGANSGROUND (Erde) auf und eine Drei-Phasen-Leitungsspannungsverbindung für die Eingangsspannungen VA, VB, VC und das gemeinsame Eingangs NEUTRAL. Die gemeinsamen GROUND und NEUTRAL-Eingänge sind jeweils mit den GND und NEU- Erdsignalen verbunden. Obwohl die GND, NEU und GNDP-Signale nicht in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel verbunden sind, sind die GND- und NEU-Signale an der Leistungsquelle (nicht gezeigt) in einem Drei-Phasen- System mit geerdetem neutral (nicht gezeigt) verbunden. Das GNDP-Signal ändert sich bezüglich der GN und NEU-Signale basierend darauf, welche der Dioden 44, 48, 52, 56, 60 leitet.
Wie weiter unten im Einzelnen diskutiert wird, nimmt die Leistungsversorgung 40 eine oder mehrere Eingangsspannungen auf, wie beispielsweise die folgenden: eine einzige Wechselstrom-(AC)-Leitungsspannung für Eingangsspannung LINE, RETURN; eine einzige Gleichstrom-(DC)-Leitungsspannung für Eingangsspannungen LINE, RETURN; oder eine Drei-Phasen- Wechselstromleitungsspannung für Eingangsspannungen VA, VB, VC und gemeinsamen Eingang NEUTRAL. Die exemplarische einzelne Gleichstrom- (DC)-Leitungsspannung (beispielsweise 300-VDC-Sammelleitung) hat einen Spannungsbereich von ungefähr 85 VDC bis ungefähr 900 VDC. Die exemplarische Drei-Phasen-Wechselstromleitungsspannung besitzt einen Leitungs-zu- Leitungsspannungsbereich von ungefähr 60 VAC bis ungefähr 632 VAC (VAC = voltage alternating current = Wechselstromspannung = Wechselspannung). Irgendeine der AC-Leitungsspannungen (beispielsweise 50 Hz, 60 Hz) kann einen Frequenzbereich von ungefähr 40 Hz bis ungefähr 400 Hz besitzen. Die exemplarische Einzellastspannung ist eine regulierte 24 VDC, 1 A, 24 VA Ausgangsgröße geeignet zur Leistungsversorgung irgendeiner industriellen Last wie beispielsweise einem elektrischen Leistungsmesser, eine, Wechselstromantrieb, einem Motorstarter, einer programmierbaren Steuervorrichtung oder irgendeiner anderen elektrischen oder elektronischen Last.
Jede oder sämtliche der exemplarischen AC- oder DC-Leitungsspannungen kann eine ANSI C62.41 Anstiegswellenform besitzen, wie dem Fachmann völlig klar ist. Eine wichtige Funktion der Leistungsversorgung 40 besteht darin, den Betrieb während eines ANSI C62.41 Anstiegstests ohne Ausfall und ohne Unterbrechung der Lastspannung fortzusetzen. Wie unten erläutert, ist die Kapazität des Kondensators 115 an der Primärwicklung 30 des Transformators kleiner als die Kapazität des Massenspeicherkondensators 122 an der Sekundärseite des Transformators. Auf diese Weise wird eine signifikante Energiespeicherung auf der Sekundärseite anstelle auf der Primärseite des Transformators vorgesehen.
Die Leistungsversorgung 40 weist die Umwandler oder Konverter 5, 20, 22 auf, ferner Schaltregulator 6, Schalter 8, Transformator 10, Rückkopplungsschaltung 12, Schalter 14 und Umwandler 16 wie dies oben in Verbindung mit Fig. 1 diskutiert wurde. Der Umwandler 20 liefert die Spannung V&sub1; am Knoten 18 für eine oder mehrere der Eingangsleitungsspannungen LINE- RETURN, VA, VB, VC. Die Eingangsspannungen LINE, RETURN für entweder eine Einzelphasen-AC- oder DC-Leitungsspannung sind assoziiert mit einem Paar von in Serie geschalteten Dioden 42-44, 46-48 bzw. einem Strombegrenzungswiderstand 62, 64. Die Eingangsspannungen VA, VB, VC für eine Drei-Phasen-AC-Leitungsspannung sind assoziiert mit einem Paar von in Serie geschalteten Dioden 50-52, 54-56, 58-60 und bzw. einem Strombegrenzungswiderstand 66, 68, 70. Sicherungen 72, 74, 76 schützen den Eingangsleistungskreis assoziiert mit den Eingangsspannungen VA bzw. VB bzw. VC. Die Spannung V&sub1; am Knoten 18 bezogen auf das Erdsignal GNDP an den Anoden der Dioden 44, 48, 52, 56, 60 ist entweder eine pulsierende Gleichspannung eine im ganzen Gleichspannung mit einer Drei-Phasen-Rippel- Wellenform, oder eine DC-Spannung (Gleichspannung) abhängig davon, ob die Eingangsleitungsspannung eine Ein-Phasen-Wechselspannung (AC), eine Drei-Phasen-Wechselspannung (AC), oder eine Gleichspannung (DC) ist. Die Dioden 42-44, 46-48, 50-52, 54-56, 58-60 des Wandlers 20 liefern eine Vollwellengleichrichterschaltung zum Gleichrichten der Wechselstromleitungsspannungen um die Spannung V&sub1; daraus vorzusehen. Die Dioden 42-44, 46- 48 des Wandlers 20 liefern alternativ eine Schaltung zum Vorsehen der DC- Leitungsspannung an die Spannung V&sub1;.
Der Umandler 22, der die Spannung V&sub1; am Knoten 18 in die Spannung V&sub2; am Knoten 19 umwandelt weist Widerstände 78, 80, Zenerdiode 82 und Kondensator 84 auf. Bei normalen Eingangsleitungsspannungen wird der Kondensator 84 durch den Widerstand 78 geladen, und zwar auf eine im allgemeinen konstante Spannung bestimmt durch die vorbestimmte Zenerspannung der Zenerdiode 82 und den Spannungsabfall am Widerstand 80, der bestimmt ist durch den Zenerstrom der Zenerdiode 82, den Widerstand des Widerstands 80 und die (unten diskutierte) Basisemitterspannung des Transistors 85. Vorzugsweise besitzt der Widerstand 78 eine 3 W-Nennleistung und die Zenerspannung der Zenerdiode 82 ist ungefähr 24 V um den beispielhaften breiten Bereich der AC- und DC-Eingangsspannungen VA, VB, VC, LINE-RETURN zu ermöglichen.
Mit einer geeigneten Spannung am Knoten 19 wird der Transistor 85 eingeschaltet. Darauffolgend, wenn sich eine hinreichende Emitterbasisspannung am Widerstand 88 durch den vom Knoten 19 durch die Widerstände 88 und 90 und durch Transistor 85 fließenden Strom entwickelt hat, liefert der Seriendurchlasstransistor 86 Strom vom Knoten 19 durch den in Serie geschalteten Widerstand 92 und die Diode 94 zum Knoten 24. Dies liefert die DC- Spannung VP am Kondensator 96. Die Widerstände 78, 80, die Zenerdiode 82 und der Kondensator 84 sehen eine Schaltung 97 vor, zum Detektieren einer vorbestimmten Spannung am Knoten 19 und zum Einschalten des Transistors 85 ansprechend auf eine derartige vorbestimmte Spannung.
Mit einer Einzelphasen-DC-Leitungsspannung liefert der Konverter 22 die DC- Spannung an Knoten 19 von der DC-Spannung am Knoten 18. In ähnlicher Weise liefert der Konverter 22 mit einer Drei-Phasen-AC-Leitungsspannung die DC-Spannung (Gleichspannung) an Knoten 19 von der im allgemeinen Gleichspannung an Knoten 18. Wenn jedoch eine Einzelphasen-AC- Leitungsspannung vorliegt, so hängt der Betrieb des Konverters 22 und des Schalters 8 von der Größe der Einzelphasen-AC-Leitungsspannung ab. Bei sehr niedrigen Leitungsbedingungen bezüglich des normalen Betriebseingangsspannungsbereichs der Leistungsversorgung 40 werden die Transistoren 85, 86 nicht eingeschaltet und kein Strom wird zum Knoten 24 geliefert. Bei im allgemeinen nominellen Leitungsbedingungen sind die Transistoren 85, 86 stets eingeschaltet und Strom wird zum Knoten 24 geliefert, um die Spannung VP aufrecht zu erhalten, und zwar reguliert durch die Zenerdiode 98 und gefiltert durch Kondensator 100. Bei bestimmten niedrigen Leitungsbedingungen werden die Transistoren 85, 86 momentan durch die Spitzenspannung an dem Knoten 18 eingeschaltet und ansonsten abgeschaltet.
Die Transistoren 85, 86 formen eine Verriegelungsschaltung (Latching- Schaltung) mit einem ersten Zustand immer dann, wenn die Spannung V&sub2; eine erste vorbestimmte Spannung übersteigt und einen zweiten Zustand immer dann, wenn die Spannung V&sub2; unter eine zweite vorbestimmte Spannung fällt, die niedriger ist als die erste vorbestimmte Spannung, bestimmt durch die Rückkopplungswiderstände 102, 104 in Verbindung mit dem Widerstand 80. Der Transistor 86 spricht auf den Transistor 85 an, der seinerseits auf die Detektionsschaltung 97 anspricht. Der Transistor 85 wird ungefähr dann eingeschaltet, wenn die Schaltung 97 die erste vorbestimmte Spannung am Knoten 19 detektiert. Seinerseits wird der Transistor 86 durch den Transistor 85 eingeschaltet. In dem ersten ("ein" = "on") Zustand ist der Knoten 19 elektrisch mit dem Knoten 24 verbunden, und zwar ansprechend auf eine geeignete Eingangsleitungsspannung. Im zweiten ("aus" = off") Zustand ist ansprechend auf einen Unterspannungszustand der Eingangsleitungsspannung der Knoten 19 elektrisch von dem Knoten 24 getrennt und abgeschaltet. Darauffolgend jedoch verbindet der Transistor 86 elektrisch den Knoten 19 wieder mit dem Knoten 24 um sich vom Unterspannungszustand immer dann zu erholen, wenn die Spannung V&sub2; die erste vorbestimmte Spannung übersteigt. Die Diode 94 verhindert die Entladung der Spannung VP über den Schalter 8 und gestattet, wie unten diskutiert wird, einen gesonderten Ladepfad von der Tertiärwindung 34 des Transformators 10. Während des Normalbetriebs des Schaltregulators 6 wird die Spannung VP am Knoten 24 durch Strom von der tertiären Wicklung 34 aufrecht erhalten mit Ausnahme während der Zeit der Nulldurchgänge einer Einzelphasen-AC-Leitung (beispielsweise Eingang VA, VB oder VC). Während einer solchen Zeit hält der Kondensator 100 die Spannung VP auf einem geeigneten Niveau. Beim Starten, im ersten Zustand verbindet die Diode 94 elektrisch die Spannung V&sub2; mit der Spannung VP. Darauffolgend auf den Start herrscht der Ladepfad von der Tertiärwicklung 34 des Transformators 10 vor, wobei die Diode 94 im Allgemeinen vernachlässigbaren Strom entwickelt.
Der durch den Widerstand 78 fließende Strom lädt den Kondensator 84 in dem "aus"-Zustand der Transistoren 85, 86 auf eine Spannung (beispielsweise ungefähr 25 VDC) bestimmt primär durch die Zenerdiode 82 und, auch, durch die Basis-Emitterspannung des Transistors 85. Andererseits ist im "ein"- Zustand der Kondensator 84 elektrisch mit dem Knoten 24 durch den Transistor 86 verbunden, wobei die Spannung des Kondensators 84 im allgemeinen der Leitungsspannung am Knoten 18 folgt und der Kondensator 84 über den Transistor 86 und den Widerstand 92 entladen wird. Bei relativ niedrigen Eingangsleitungsbedingungen wird eine Startverzögerung von ungefähr 15 Sekunden im Übergang von dem "aus" Zustand zu dem "ein"-Zustand durch den Kondensator 84 vorgesehen.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein automatisches Wiederstartmerkmal vorgesehen durch den Schalter 8. Dieses Merkmal ist kritisch im Falle von einem relativ niedrigen Eingangsleitungszustand für eine Einzelphasen-AC-Leitung. Bei normalem Betrieb mit einer Dreiphasen-AC-Leitung oder Einzelphasen-DC-Leitung wird der Schalter 8 normalerweise stets verriegeln. Jedoch mit einem relativ niedrigen Zustand einer Einzelphasen-AC- Leitung kann der Schalter 8 nicht unmittelbar verriegeln. In diesem Fall insbesondere mit einer Einzelphasen-AC-Leitungsspannung von ungefähr 55 bis 60 VAC kann der Schalter 8 entriegeln und wiederverriegeln ein oder mehrere Male bevor der normale Betrieb des Schaltregulators 6 vorgesehen wird.
Die Widerstände 102, 104 bilden eine Rückkopplungsschaltung 105 vom Kollektor (Ausgang) des Transistors 86 zur Basis (Eingang) des Transistors 85. Der Transistor 86 verbindet elektrisch die Spannung V&sub2; am Knoten 19 mit der Spannung VP am Knoten 24 immer dann, wenn die Spannung V&sub2; die erste vorbestimmte Spannung übersteigt, und eine elektrische Trennung der Spannung V&sub2; von der Spannung VP erfolgt immer dann, wenn die Spannung V&sub2; unter die zweite vorbestimmte Spannung fällt, wobei hinreichend Hysterese vorzugsweise vorgesehen ist, um ein unregelmäßiges Schalten zwischen den ersten und zweiten Zuständen zu verhindern. Die Kondensatoren 106, 108 erhöhen die Geschwindigkeit des Verriegelns der Transistoren 85, 86 indem ersten ("ein") Zustand.
Die Tertiärwindung bzw. -wicklung 34 des Transformators 10 besitzt eine AC- Tertiärspannung VT, wobei positive Zyklen davon die Ladung der Kondensatoren 96, 100 ergänzen und somit die Spannung VP mit Strom geliefert von der Diode 110 durch Widerstand 112 der Rückkopplungsschaltung 12. Die Sekundärwicklung 32 des Transformators 10 besitzt eine AC-Sekundärspannung VS, wobei positive Zyklen davon den Kondensator 114 nach Gleichrichtung durch eine Rücklauf- oder "Fly-Back" Diode 116 laden. Die Spannung am Kondensator 114 ist seinerseits durch Induktivitäten 118, 120 und den Ausgangskondensator 122 gefiltert. Die Ausgangsspannung VOUT und der gemeinsame Ausgang NEUTRAL-O der Leistungsversorgung werden erhalten von entgegengesetzten Seiten des Kondensators 122 und sehen eine Einzellastspannungsverbindung vor. Vorzugsweise ist die Kapazität des Kondensators 122 auf der Sekundärseite des Transformators größer als die Kapazität des Kondensators 115 an der Primärwicklung 30. Der Kondensator 115 filtert und formt die Spannung V&sub1;. Der Kondensator 122 sieht eine Massenspeicherung vor, um eine geeignete konstante Ausgangsspannung VOUT aufrecht zu erhalten. In dieser Art und Weise wird eine Massenspeicherkapazität für eine relativ konstante Gleichspannung (beispielsweise Vour) und nicht eine Spannung (beispielsweise V&sub1;) vorgesehen, die relativ breite Spannungs- und Frequenzbereiche besitzt. Ferner ist der Kondensator 115 mit einem relativ kleinen Wert für die Kapazität des Kondensators 115 bezüglich des relativ großen Wertes der Kapazität für den Kondensator 122 leichter gegenüber Übergängen oder Anstiegsbedingungen geschützt.
Indem exemplarischen Ausführungsbeispiel hält der Kondensator 115 (beispielsweise ungefähr 0,22 uF) während der Einzelphasen-AC-Leitungsnulldurchgänge bei niedriger Spannung (beispielsweise bei ungefähr 60 VAC) keine hinreichende Ladung zur Leistungsversorgung der Primärseite 30 aufrecht. Der Kondensator 100 (beispielsweise ungefähr 10 uF) hält jedoch in geeigneter Weise die Steuerleistung für den Schaltregulator 6 aufrecht und der Kondensator 122 (beispielsweise ungefähr 3300 pF) hält in geeigneter Weise die +24-VDC-Ausgangsspannung VOUT aufrecht.
Die Rückkopplungsschaltung 12 weist auch eine Gleichrichtungsschaltung 128 auf, und zwar mit Diode 130, Widerstand 132 und Kondensator 134 und eine Teilerschaltung 135 mit Widerständen 136 und 138. Die Gleichrichtungsschaltung 128 sieht eine Gleichrichtung der Tertiärspannung VT vor, und erzeugt eine unmittelbare Rückkopplungsspannung VIF daraus am Knoten 139. Seinerseits erzeugt die Tellerschaltung 135 die Rückkopplungsspannung VF am Eingang FDBK des Schaltregulators 6, und zwar aus der Zwischen- Rückkopplungsspannung VIF (intermediate feedback voltage = IF).
Der Schalter 14 weist einen Schaltransistor 140 auf, wie beispielsweise den exemplarischen isolierten Gate-Bipolar-Transistor verbunden mit der Primärwicklung des Transformators 10. Der Knoten 26 der das Schaltsignal S besitzt ist elektrisch verbunden mit dem Gate des Transistors 140 durch den Widerstand 142. Der Primärstrom IP der Primärwicklung 30 fließt durch den Transistor 140 immer dann, wenn er eingeschaltet ist durch den "Wahr"- oder "Ein- Zustand" des Schaltsignals S. Der Primärstrom Ip wird seinerseits durch eine Konditionierschaltung 144 konditioniert, welche ein Stromabfühlsignal V&sub1; am Eingang CS des Schaltregulators 6 entwickelt. Zusätzlich zu der oben diskutierten Rückkopplungsspannung VF, leitet der Schaltregulator 6 auch das Schaltsignal S teilweise aus der Bezugsspannung VREF und dem Stromabfühlsignal V&sub1; ab.
Während des anfänglichen Startens des beispielhaften Schalregulators 6 begrenzt der Stromabfühleingang CS den Primärstrom IP der erforderlich ist, um die geeignete sekundäre Spannung VS der Sekundärwicklung 32 zu erzeugen. Darauffolgend bei abnormalen Betriebszuständen erleichtert die Stromabfühleingangs-CS den Kurschlussschutz und begrenzt den Primärstrom IP auf einen geeigneten Wert. Ansonsten dominiert unter normalen Betriebsbedingungen der FDBK-Eingang des Schaltregulators 6. Der exemplarische Schaltregulator 6 (wie auch das Schaltsignal S und der Schalttransistor 140) arbeiten bei ungefähr einer beispielhaften 10-kHz-Schaltfrequenz die an einem CT- Eingang davon vorgesehen wird, obwohl die Erfindung auf irgendeine Schaltfrequenz anwendbar ist. Der Schaltregulator 6 besitzt auch einen CP-Eingang, der eine geeignete Kompensation für einen Fehlerverstärker (AMP (gezeigt in Fig. 1)) vorsieht, der die Referenz- oder Bezugsspannung VREF und die Rückkopplungsspannung VF vergleicht.
Die Konditionierschaltung 144 weist Widerstände 146, 148, 150 auf. Der Primärstrom IP der durch den Transistor 140 fließt, wenn das Schaltsignal S aktiv ist, erzeugt eine Zwischenstromabfühlspannung VII am Widerstand 146. Die Widerstände 148, 150 bilden ihrerseits eine Teilerschaltung 151 die das Stromabfühlsignal VI aus der Zwischenstromabfühlspannung VII erzeugen. Immer dann, wenn der Transistor 140 abgeschaltet wird, wird der Primärstrom IP alternativ durch eine Diodenschaltung 152 zu einer Snubber-Schaltung 154 geleitet, wodurch die Streuenergie vom Transformator 10 und dem Transistor 140 eliminiert wird.
Der Wandler 20 weist auch eine Anstiegsunterdrückungsschaltung 156 auf, um die ANSI C62.41 Anstiegswellenform von der Zwischenspannung VI am Knoten 18 zu unterdrücken. Die Schaltung 156 weist die Serienwiderstände 62, 64, 66, 68, 70 auf, welche den Strom durch jedes entsprechende Paar 42- 44, 46-48, 50-52, 54-56, 58-60 der Dioden 42-60 begrenzen, wodurch diese Dioden gegenüber Überstrom geschützt werden; der Kondensator 115 formt die Anstiegswellenform am Knoten 18; und drei Serienmetalloxidvaristoren (MOV's) 158, 160, 162 die in Verbindung mit den Serienwiderständen 62-70 arbeiten klemmen oder legen fest die Spannung der Anstiegswellenform zwischen dem Knoten 18 und der Erde GNDP, und schützen den Kondensator 115 und die Dioden 42-60 gegenüber Überspannung.
Die Leistungsversorgung 40 weist zusätzliche Anstiegsunterdrückungsschaltungen 164, 166, 168, 170, 172, 174 auf. Die Schaltung 164 weist folgendes auf: einen Teiler 175 der Widerstände 176 und 178 mit einem Ausgang 179 besitzt, einen Operationsverstärker 180; und einen Transistor 182. Der negative (-) Eingang des Operationsverstärkers 180 ist mit dem VREF-Ausgang des Schaltregulators 6 verbunden und wird als Referenz- oder Bezugsspannung VREF bezeichnet. Der positive (+) Eingang des Operationsverstärkers 180 ist mit dem Ausgang 179 des Teilers 175 verbunden, der eine gedämpfte Version der Zwischenspannung VI am Knoten 18 vorsieht. Wann immer eine Anstiegsspannung bewirkt, dass die Zwischenspannung VI eine vorbestimmte Spannung übersteigt, und zwar bestimmt durch die Bezugsspannung VREF und die vorgewählten Werte der Widerstände 166-178, so schaltet der Ausgang 181 des Operationsverstärkers 180 der mit der Basis des Transistors 182 verbunden ist, den Transistor 182 ein. Der Kollektor des Transistors 182 ist mit dem Gate des Transistors 140 verbunden. Immer dann, wenn der Transistor 182 eingeschaltet wird, wird der Transistor 140 ausgeschaltet, wodurch der Transistor 140 gegenüber einem exzessiven Anstiegsstrom geschützt wird, der durch die Anstiegsspannung hervorgerufen würde, und wobei auch der Transistor 140 innerhalb seines sicheren Betriebsbereichs gehalten wird.
Die Schaltung -166 weist drei in Serie liegende bidirektionale Zenerdioden 184, 186, 188 auf. Die Schaltung 166 ist zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 140 geschaltet und schützt diesen Transistor gegenüber einer exzessiven Anstiegsspannung.
Die Schaltung 168 ist eine Zenerdiode, welche den Ausgang AUSGANG (OUTPUT) des Schaltregulators 6 gegenüber einer exzessiven Rückkopplungsspannung (vom Strom IP durch Widerstand 146) schützt, was bewirkt, dass der Strom durch die Anode der Diode 190 fließt, durch den Widerstand 142 und in die Kathode der Zenerdiode 168. Eine derartige exzessive Rücckopplung kann während ANSI C62.41 Übergängen oder Störungen auftreten. Die Schaltung 170 weist eine Zenerdiode 190 parallel zu einem Gate-Emitte- Widerstand 192 auf. Die Zenerdiode 190 schützt die Gate-Emitter- Grenzschicht des Transistors 140 gegenüber Übergängen in der Zenerbetriebsart der Diode 190, und gegenüber einer exzessiven Umkehr-Gate- Emitter-Spannung in der Diodenbetriebsart, wenn der Transistor 182 eingeschaltet ist. Der Transistor 140 wird auch geschützt durch die Induktivität der Primärwicklung 30 des Transformators 10 zusammen mit dem Widerstand des Widerstandes 146.
Die Schaltung 172, die die Zenerdiode 194 und den Kondensator 196 aufweist, reduziert den Einfluss der Übergänge und Störspannungen und schützt den Eingang CS des Schaltregulators 6 gegenüber einer exzessiven Anstiegsspannung an der Zwischenspannung VI gekoppelt von der Diode 18 durch die Primärwicklung 30 des Transformators 10 und durch den Widerstand 140 in den Widerstand 146. Die Zenerdiode 194 schützt den Eingang CS gegenüber Schädigung hervorgerufen durch eine exzessive Rückkopplungsspannung VI.
Die Schaltung 174 weist vier in Reihe liegende Zenerdioden 198, 200, 202, 204 auf, die die Anstiegsspannung und andere Spannungsübergänge der Zwischenspannung VI festklemmen oder begrenzen, und zwar gekoppelt vom Knoten 18 durch die Sekundärwicklung 32 des Transformators 10 und über den Konverter 16 zu der Ausgangsspannung VOUT. Ansonsten bei normalem Betrieb ist die Schaltung 174 wie die Schaltungen 166 und 168 eine offene Schaltung.
Die Fig. 3A-3B veranschaulichen eine weitere Leistungsversorgung 206 die ähnlich der Leistungsversorgung 40 der Fig. 2A-2B ist. Die Leistungsversorgung 206 weist eine Drei-Phasen-Leitungsspannungsverbindung auf, und zwar für die Eingangsspannungen VA, VB, VC und das gemeinsame Eingangs NEUTRAL. Die Drei-Phasen-AC-Leitungsspannung besitzt einen Leitungs-zu-Leitungs-Spannungsbereich von ungefähr 90 VAC bis ungefähr 60 VAC. Jede der AC-Leitungsspannung kann einen Frequenzbereich von ungefähr 45 Hz bis ungefähr 66 Hz besitzen. Die exemplarische Einzellastspannung ist eine regulierte 24 VDC, 1 A, 24 VA-Ausgangsgröße geeignet zur Leistungsversorgung irgendeiner industriellen Last wie beispielsweise einem elektrischen Leistungsmesser, einem Wechselstromantrieb, einem Motorstarter, einem programmierbaren Kontroller oder irgendeiner anderen elektrischen oder elektronischen Last.
Ein Tiefpassfilter 210 einschließlich einer Induktivität (Induktor) 212 und Kondensator 214 liefert ein weiteres Formen der Anstiegswellenform zwischen dem Knoten 18 und dem Knoten 215 an Widerstand 78. Die Induktivität 216 verbunden zwischen Knoten 215 und der Primärwicklung 30 des Transformators 10 begrenzt den Strom vom Knoten 18 zum Schalttransistor 140. Der Kondensator 218 sieht die weitere Formung der Spannung VIP an der Primärwicklung 30 vor. Der Kondensator 218 ist durch die MOV's 158, 160, 162, das Tiefpassfilter 210 und die Induktivität (Induktor 216) geschützt.
Eine Zenerdiodenschaltung 220 einschließlich drei in Serie geschalteten Zenerdioden 184', 186', 188' begrenzt die Spannung an der Primärwicklung 30 des Transformators 10 und am Schalttransistor 140. Auf diese Weise schützen die Schaltungen 220, die Impedanz der Primärwicklung 30 und der Widerstand des Widerstandes 146 den Schalttransistor 140 gegenüber Anstiegsspannungen und Spannungsübergängen. Die Zenerdiode 222 schützt den Widerstand 146 und den CS-Eingang des Schaltregulators 6. Die Zenerdiode 222, die in Serie mit der Schaltung 220 liegt, begrenzt auch die Spannung VIp und schützt ferner den Kondensator 218.
Das positive Temperaturkoeffizient (PTC)-Widerstandselement 224 begrenzt den Strom zwischen dem gemeinsamen Eingang NEUTRAL und dem Erdsignal NEU. Die drei in Serie geschalteten MOV's 158, 160, 226 die in Verbindung mit den Serienwiderständen 66 bis 70 arbeiten, legen die Spannung der Anstiegswellenform zwischen Knoten 18 und Erdsignal NEU fest. Tiefpassfilter 227, einschließlich Induktivität 228 und Kondensator 230 verhindern die Hochfrequenzstörung (radio frequency interference = RFI) hinsichtlich einer Rückkopplung zu den Eingangsspannungen VA, VB, VC. Der Kondensator 106 beschleunigt die Verriegelung der Transistoren 85, 86 in dem ersten ("ein")-Zustand. Der Kondensator 108' verlangsamt das Ansprechen des Transistors 86, um durch Rauschen oder Anstiegsübergänge am Knoten 19 bewirkte Störübergänge zu verhindern.
Eine Schaltfrequenzmodulationsschaltung 231 weist den Widerstand 232 auf, ferner die Zenerdiode 234, die Diode 236 und den Kondensator 238, und zwar verbunden zwischen der Tertiärwindung 34 des Transformators 10 und dem CT-Eingang des Schaltregulators 6. Bei relativ hohen Eingangsspannungsbedingungen (beispielsweise bei ungefähr größer als 300 V) moduliert die Modulationsschaltung 231 den CT-Eingang des Schaltregulators 6, um die Frequenz des Schaltsignals S zu vermindern. Dies ist signifikant, da bei hohen Spannungen der Schalttransistor 140 einen größeren Schaltverlust besitzt und eine kürzere Ein-Zustandszeit. Durch Reduzieren der Schaltfrequenz werden Leistungsverluste im Schalttransistor 140 reduziert, was die Effizienz der Leistungsversorgung 206 bei relativ hohen Eingangsspannungsbedingungen verbessert.
Wenn der Schalttransistor 140 eingeschaltet wird, so ist die Spannung der Tertiärwicklung 34 proportional zur Spannung der Sekundärwicklung 32 am Transformator 10 (der die DC oder Gleichspannung VOUT durch die Diode 116 vorsieht). Andererseits, wenn der Schalttransistor 140 abgeschaltet wird, so ist die Spannung der Tertiärwicklung 34 proportional zur Spannung der Primärwicklung 30 (die der Zwischenspannung VIP und den Eingangsspannungen VA, VB, VC folgt). Die Diode 236 und der Kondensator 238 bestimmen eine negative Spannung am Kondensator 238, die proportional ist zu den Eingangsspannungen VA, VB, VC. Ungefähr dann, wenn die Größe der Spannung am Kondensator 238 die Zenerspannung der Zenerdiode 234 übersteigt, entfernt der Widerstand 232 Ladung vom Kondensator 239 an dem CT- Eingang des Schaltregulators 6, wodurch die Schaltfrequenz verringert wird. Ansonsten, bei Bedingungen relativ niedrigerer Eingangsspannung (beispielsweise weniger als ungefähr 300 V) wird die Schaltfrequenz des Schaltregulators 6 nicht durch die Modulationsschaltung 231 moduliert.
Die Fig. 4A-4B veranschaulichen eine weitere Leistungsversorgung 240, die ähnlich der Leistungsversorgung 40 der Fig. 2A-2B und der Leistungsversorgung 206 der Fig. 3A-3B ausgestaltet ist. Die Leistungsversorgung 240 weist eine Ein-Phasen-Leitungsspannungsverbindung für Eingangsspannungen LINE, RETURN und gemeinsamen Eingang GROUND auf. Die Einzelphasen-AC oder DC-Leitungsspannung besitzt einen AC- Spannungsbereich von ungefähr 96 VAC bis ungefähr 264 VAC oder einen DC-Spannungsbereich von ungefähr 100 bis ungefähr 350 VDC. Die AC- Leitungsspannung kann einen Frequenzbereich von ungefähr 45 Hz bis ungefähr 66 Hz besitzen. Die exemplarische Einzellastspannung ist eine regulierte 24 VDC, 1 A, 24 VA-Ausgangsgröße geeignet zur Leistungsversorgung irgendeiner industriellen Last wie beispielsweise eines elektrischen Leistungsmessers, eines AC-Antriebs, eines Motorstarters, einer programmierbaren Steuervorrichtung oder irgendeiner anderen elektrischen oder elektronischen Last.
MOV 242 welches in Verbindung mit den Serienwiderständen 62, 64 arbeitet, klemmt oder legt fest die Spannung der Anstiegswellenform zwischen dem Knoten 18 und den Anoden der Dioden 44, 48 und schützt den Kondensator 115 und die Dioden 42-48 gegenüber Überspannung. Die MOV 244 begrenzt in ähnlicher Weise die Spannung zwischen dem gemeinsamen Eingang GROUND und den Anoden der Dioden 44, 48. Tiefpassfilter 227' einschließlich Induktivität 228 und Kondensator 230' verhindern das Hochfrequenzinterferenz (RFI = radio frequency interface) zurückgekoppelt wird zu den Eingangsspannungen VA, VB, VC.
Ein Tiefpassfilter 210' sieht weitere Formung der Anstiegswellenform vor, und zwar zwischen dem Knoten 18 und dem Knoten 215 am Widerstand 78. Das Filter 210' weist einen ersten Serientiefpassfilter 245 auf mit einer Induktivität 246 und Kondensator 248 und einen zweiten Serientiefpassfilter 249 mit einer Induktivität 250 und einem Kondensator 252.
Die Schaltung 166" weist zwei Serienzenerdioden 184", 186" auf. Die Schaltung 166" liegt zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 140 und schützt diesen Transistor gegenüber einer exzessiven Anstiegsspannung.
Es wurden spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben. Der Fachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen diese Details im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung vorgesehen sein können. Demgemäss sollen die speziellen offenbarten Anordnungen lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend sein, was den Erfindungsbereich anlagt, der in seiner vollen Breite durch die beigefügten Ansprüche gegeben ist.

Claims

1. Eine Leistungsversorgungsvorrichtung (2) zum Umwandeln von mindestens einer Eingangsspannung (VA, VB, VC) in einer Ausgangsspannung (VOUT), wobei die Leistungsversorgungsvorrichtung (2) folgendes aufweist:

Umwandlungs- oder Konvertermittel (20, 22) zum Umwandeln der erwähnten mindesten einen Eingangsspannung (VA, VB, VC) in eine Zwischenspannung (V&sub2;) an einem ersten Knoten (19);

Schaltregulatormittel (6) mit einer Leistungsspannung (VP) an einem zweiten Knoten (24) zum Vorsehen einer Bezugs- oder Referenzspannung (VREF) daraus, und zum Vorsehen eines Schaltsignals (S) an einen dritten Knoten (26) von der Bezugsspannung (VREF) und einer Rückkopplungsspannung (VF);

Mittel (8, 78) zum elektrischen Verbinden des ersten Knotens (19) mit dem zweiten Knoten (24) immer dann, wenn die Zwischenspannung (V&sub2;) eine vorbestimmte Spannung übersteigt;

Transformatormittel (10) einschließlich mindestens einer Primärwicklung (30) elektrisch verbunden mit dem ersten Knoten (19) und mit einer Sekundärwicklung (32) mit einer Sekundärspannung (SV, VS);

Rückkopplungsmittel (12) zusammenarbeitend mit den Transformatormitteln (10) um die Rückkopplungsspannung (VF) davon zu liefern;

Schaltmittel (14) ansprechend auf das Schaltsignal (S) am dritten Knoten (26) zum Schalten eines elektrischen Stromes (lp) von dem ersten Knoten (19) durch die Primärwicklung (30); und

Mittel (16) elektrisch verbunden mit der Sekundärwicklung (32) um die Sekundärspannung (SV, VS) in die Ausgangsspannung (Vour) umzuwandeln.

2. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Wechsel-(AC)- Leitungsspannung besitzt, mit einem Spannungsbereich von ungefähr 60 VAC (Volt Wechselspannung) bis ungefähr 632 VAC; und

wobei die Umwandlungsmittel (20, 22) Vollwellengleichrichtermittel (20) aufweisen zum Gleichrichten der AC-Leitungsspannung, um die Zwischenspannung (V&sub2;) daraus zu liefern.

3. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Gleichspannung (DC = direct current Spannung) besitzt mit einem Spannungsbereich von ungefähr 85 VDC (Volt Gleichspannung) bis ungefähr 900 VDC;

wobei die Umwandlungsmittel (20, 22) Mittel (42-44, 46-48) aufweisen, um die DC-Spannung zu der Zwischenspannung (V&sub2;) zu liefern,

4. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) mindestens eine Wechselstromleitungsspannung aufweist, mit einem Spannungsbereich von ungefähr 60 VAC bis ungefähr 632 VAC und eine Gleichspannung mit einem Spannungsbereich von ungefähr 85 VDC bis ungefähr 900 VDC.

5. Eine Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Wechselstromleitungsspannung aufweist; und

wobei die Mittel (8, 78) zum elektrischen Verbinden des ersten Knotens (19) mit dem zweiten Knoten (24) Mittel (85, 86) aufweisen, zum elektrischen Trennen des ersten Knotens (19) vom zweiten Knoten (24) ansprechend auf einen Unterspannungszustand der Wechselstromleitungsspannung und zum elektrischen Wiederverbinden des ersten Knotens (19) mit dem zweiten Knoten (24) um vom Unterspannungszustand Erholung vorzusehen.

6. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Eingangsspannungen (VA, VB, VC) eine Anstiegssurgewellenform aufweist; und

wobei die Umwandlungsmittel (20, 22) Anstiegsunterdrückungsmittel (156) aufweisen zum Unterdrücken der Anstiegswellenform von der Zwischenspannung (V&sub2;).

7. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei die Umwandlungsmittel (20, 22) eine Vielzahl von Diodenpaaren (42-44, 46-48, 50 - 52, 54-56, 58-60) aufweisen, zum Umwandeln der Eingangsspannungen (VA, VB, VC) in die Zwischenspannung (V&sub2;); und

wobei die Anstiegsunterdrückungsmittel (156) einen Serienwiderstand (62-70) aufweisen, für jedes der Diodenpaare (42-44, 46-48, 50-52, 54 - 56, 58-60), einen Kondensator (115) zum Formen der Anstiegswellenform an dem ersten Knoten (19) und Varistormittel (158, 160, 162) zum Festlegen oder Festklemmen der Spannung der Anstiegswellenform am ersten Knoten (19).

8. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei die Schaltmittel (14) einen Schalttransistor (140) aufweisen, und zwar verbunden mit der Primärwicklung (30) und Zenerdiodenmittel (166) zur Begrenzung der Spannung des Schalttransistors (140) an der Primärwicklung (30).

9. Eine Leistungsversorgungsvorrichtung (2) zum Umwandeln von mindestens einer Eingangsspannung (VA, VB, VC) in einer Ausgangsspannung (VOUT), wobei die Leistungsversorgungsvorrichtung (2) folgendes aufweist:

erste Umwandlungsmittel (20) zum Umwandeln der mindesten einen Eingangsspannung (VA, VB, VC) in eine erste Zwischenspannung (V&sub1;) an einem ersten Knoten (18);

zweite Umwandlungsmittel (22, 210, 216) zum Umwandeln der ersten Zwischenspannung (V&sub1;) in eine zweite Zwischenspannung (V&sub2;) an einem zweiten Knoten (19);

Schaltreguliermittel (6, 231) mit einer Leistungsspannung (VP) an einem dritten Knoten (24) zum Vorsehen einer Bezugs- oder Referenzspannung (VREF) daraus, und zum Vorsehen eines Schaltsignals (S) an einen vierten Knoten (26) von der Bezugsspannung (VREF) und einer Rückkopplungsspannung (VF);

Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) immer dann, wenn die zweite Zwischenspannung (V&sub2;) die vorbestimmte Spannung übersteigt;

Transformatormittel (10) mit mindestens einer Primärwicklung (30) elektrisch verbunden mit dem ersten Knoten (18) und einer Sekundärwicklung (32) mit einer Sekundärspannung (SV, VS);

Rückkopplungsmittel (12) zusammenarbeitend mit den Transformatormitteln (10) zum Liefern der Rückkopplungsspannung (VF) davon;

Schaltmittel (14) ansprechend auf das Schältsignal (S) an dem vierten Knoten (26) zum Schalten eines elektrischen Stromes (IP) von dem ersten Knoten (19) durch die Primärwicklung (30); und

Mittel (16) elektrisch verbunden mit der Sekundärwicklung (32) um die Sekundärspannung (SV, VS) in die Ausgangsspannung (VOUT) umzuwandeln.

10. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Wechselstrom (AC) Leitungsspannung besitzt; und

wobei die ersten Umwandlungsmittel (20) Vollwellengleichrichtermittel (42-60) aufweisen zum Gleich richten der Wechselstrom-Leitungsspannung, um daraus die erste Zwischenspannung (V&sub1;) vorzusehen.

11. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei die Wechselstromleitungsspannung einen Spannungsbereich von ungefähr 60 VAC bis ungefähr 632 VAC besitzt.

12. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Vielzahl von Wechselstrom (AC) Leitungsspannungen aufweist; und

wobei die ersten Umwandlungsmittel (20) Vollwellengleichrichtermittel (42-60) aufweisen zum Gleich richten der Wechselstromleitungsspannungen, um die erste Zwischenspannung (V&sub1;) daraus vorzusehen.

13. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 12, wobei die Eingangsspannungen (VA, VB, VC) mindestens zwei Phasen aufweisen; und wobei jeder der Wechselstromleitungsspannungen einen Spannungsbereich von ungefähr 60 VAC bis ungefähr 632 VAC zwischen den Phasen aufweist.

14. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die erwähnte mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Gleichsspannung (DC-Spannung) aufweist; und

wobei die ersten Umwandlungsmittel (20) Mittel (42-48) aufweisen, um die Gleichspannung zu der ersten Zwischenspannung (V&sub1;) zu liefern.

15. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 16, wobei die Gleichspannung einen Spannungsbereich von ungefähr 85 VDC bis ungefähr 900 VDC besitzt.

16. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die zweiten Umwandlungsmittel (22, 210, 216) einen Kondensator (84) aufweisen, ferner einen Widerstand (78) und Detektiermittel (97) zum Detektieren der vorbestimmten Spannung am Kondensator (84); wobei

der Kondensator (84) von der ersten Zwischenspannung (V&sub1;) über den Widerstand (78) geladen wird; und

wobei die erwähnten Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) eine Serienpasstransistor (86) aufweisen, ansprechend auf die Detektiermittel (97) um die zweite Zwischenspannung (V&sub2;) an die Leistungsspannung (VP) zu liefern.

17. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 16, wobei der Kondensator (84) eine Spannung besitzt; und

wobei die erwähnten Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) Verriegelungsmittel (85, 86) aufweisen, mit einem ersten Zustand, wenn immer die Spannung des Kondensator (84) eine erste vorbestimmte Spannung übersteigt und einen zweiten Zustand wenn immer die Spannung des Kondensators (84) unter eine zweite vorbestimmte Spannung abfällt.

18. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 17, wobei der zweite Knoten (19) elektrisch mit dem dritten Knoten (24) in dem ersten Zustand verbunden ist und elektrisch getrennt ist von dem dritten Knoten (24) im zweiten Zustand.

19. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) erste Diodenmittel (94) aufweisen, zum elektrischen Verbinden der zweiten Zwischenspannung (V&sub2;) mit der Leistungsspannung (VP); wobei die Transformatormittel (10) ferner eine tertiäre Wicklung (34) aufweisen mit einer Tertiärspannung (VT); und

wobei die Rückkopplungsmittel (12) Gleichrichtermittel (130) aufweisen zum Gleich richten der tertiären Spannung (VT) und zum Erzeugen der Rücckopplungsspannung (VF) daraus, und zweite Diodenmittel (110) zum elektrischen Verbinden der Tertiärspannung (VT) mit der Leistungsspannung (VP).

20. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die Primärwicklung (30) einen ersten Kondensator (115) assoziiert damit aufweist; und

wobei die erwähnten Mittel (16), zum Umwandeln der Sekundärspannung (SV, VS) in die Ausgangsspannung (VOUT) einen zweiten Kondensator (122) und Rückführ(Fly back) Mittel (116) aufweisen zum Gleich richten der Sekundärspannung (SV, VS), wobei die Kapazität des zweiten Kondensators (122) größer ist als die Kapazität des ersten Kondensators (115).

21. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die zweiten Umwandlungsmittel (22, 210, 216) einen Kondensator (84) aufweisen, ferner einen Widerstand (78) und Detektiermittel (97) zum Detektieren der vorbestimmten Spannung am Kondensator (84);

wobei der Kondensator (84) von der ersten Zwischenspannung (V&sub1;) durch den Widerstand (78) geladen wird, und

wobei die erwähnten Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) erste Transistormittel (85) und zweite Transistormittel (86) aufweisen; wobei die ersten Transistormittel (85) ungefähr dann eingeschaltet werden, wenn die erwähnten Detektiermittel (97) die vorbestimmte Spannung detektieren; und

wobei die zweiten Transistormittel (86) durch die ersten Transistormittel (85) eingeschaltet werden.

22. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 21, wobei die Mittel (8) zum elektrischen Verbinden des zweiten Knotens (19) mit dem dritten Knoten (24) ferner Rückkopplungsmittel (102, 104) aufweisen, und zwar zwischen den zweiten Transistormitteln (86) und den ersten Transistormitteln (85) damit die zweiten Transistormittel (86) die zweite Zwischenspannung (V&sub2;) mit der Leitungspannung (VP) elektrisch verbinden immer dann, wenn die zweite Zwischenspannung (V&sub2;) eine erste vorbestimmte Spannung übersteigt, und wobei eine elektrische Trennung der zweiten Zwischenspannung (V&sub2;) von der Leitungsspannung (VP) immer dann erfolgt, wenn die zweite Zwischenspannung (V&sub2;) unter eine zweite vorbestimmte Spannung abfällt.

23. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei die erwähnte mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) eine Wechsel (AC) Leistungsspannung besitzt, deren jede eine ANSI C62.41 Anstiegswellenform besitzt; und

wobei die ersten Umwandlungsmittel (20) Vollwellengleichrichtermittel (42-60) aufweisen, zum Umwandeln der Wechselstrom-Leitungsspannungen in die erste Zwischenspannung (V&sub1;), und Anstiegsunterdrückungsmittel (156) zum Unterdrücken der ANSIC 62.41 Anstiegswellenform von der ersten Zwischenspannung (V&sub1;).

24. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 23, wobei die zweiten Umwandlungsmittel (22, 210, 216) Tiefpassfiltermittel (210) aufweisen, zum Formen der Anstiegswellenform an dem zweiten Knoten (19) und ferner Induktor- oder Induktivitätsmittel (216) zur Begrenzung des Stromes vom ersten Knoten (18) zu den Schaltmitteln (14).

25. Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 9, wobei das Schaltsignal (S) der Schaltreguliermittel (6, 231) eine Schaltfrequenz besitzen; und

wobei die Schaltreguliermittel (6, 231) Modulationsmittel (231) aufweisen zum Modulieren der Schaltfrequenz ungefähr dann, wenn mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) einen vorbestimmten Wert übersteigt.

26 Leistungsversorgungsvorrichtung (2) nach Anspruch 25, wobei die Modulationsmittel (231) Detektionsmittel (236, 238, 234) aufweisen, zum Detektieren ungefähr wann die erwähnte mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) den vorbestimmten Wert übersteigt, und Mittel (232, 239, CT) ansprechend auf die Detektiermittel (236, 238, 234) zum Verringern der Schaltfrequenz ungefähr dann, wenn die erwähnte mindestens eine Eingangsspannung (VA, VB, VC) den vorbestimmten Wert übersteigt.