DE3228780C2 - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Ein primärgetaktetes Netzgerät, welches mehrere geregelte Ausgangsspannungen erzeugt, wird im Gegentakt betrieben. Die Ausgangsspannungen werden durch Eintaktgleichrichtung erzeugt. Die Ansteuerung der Gegentaktstufe erfolgt aus der Netzspannung in der Weise, daß das Tastverhältnis durch Unsymmetrie derart verändert wird, daß die Nutzausgangshalbwellen in ihrer Amplitude konstant sind.A primary clocked power supply, which generates several regulated output voltages, is operated in push-pull mode. The output voltages are generated by single-ended rectification. The push-pull stage is controlled from the mains voltage in such a way that the pulse duty factor is changed by asymmetry in such a way that the useful output half-waves are constant in their amplitude.
Description
dadurch gekennzeichnet.characterized.
— daß die Flußzeit (fi) nach der Gleichung- that the flow time (fi) according to the equation
4»4 »
f, = T(U-U,.): a f, = T (UU ,.): a
gesteuert wird, mitis controlled with
T = Periode der Arbeilsfrequenz des Schaltnctzgerätcs T = period of the operating frequency of the switching device
L'o = konstante Amplitude der während der Flußzeit an der Primärwicklung anliegenden SpannungL'o = constant amplitude of the during the Flow time at the voltage applied to the primary winding
U, = Wert der Eingangsgleichspannung w kennzeichnet, daß der cingangsscitige Kondensator (Cc) bei 50 Hz Netzspannungsbetrieb und Brückenglcichrichiung ca. 0,5 μ!" bis 1 μΡ pro Watt Ausgangsleistung beträgt. U, = value of the DC input voltage w indicates that the input capacitor (Cc) at 50 Hz mains voltage operation and bridge rectification is about 0.5 μ! "To 1 μΡ per watt output power.
5. Schaltncizgcrät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbciisfrequenz /"der Entladeschaltung f£S,J im Bereich von 50 kHz liegt5. Schaltncizgcrät according to claim I, characterized in that that the operating frequency / "of the discharge circuit f £ S, J is in the range of 50 kHz
b. Schaitnetzgerät nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Transformators (Tr) eine Spule /- (Fig. 2) verwendet wird und daß die Gieichrichtcrdiodc so gcpolt ist. daß die Ausgangsspannung Uj gleich der Konstanispannungsamplitudea.ist. b. Switching power supply according to Claim \, characterized in that a coil (Fig. 2) is used instead of the transformer (Tr) and that the rectifying diode is so polarized. that the output voltage Uj is equal to the constant voltage amplitude a.
7. Schaitnetzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Ausgangsspannung i/, eine zusätzliche Regelrückführung (RC) abgegriffen ist, die die Fiußzcit / 1 über eine Steuerung der Referenzspannung (Urci) beeinflußt.7. Switching power supply according to one of the preceding claims, characterized in that an additional control feedback (RC) is tapped from an output voltage i /, which influences the Fiußzcit / 1 via a control of the reference voltage (U rc i) .
8. S'chaltnctzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die /.usäi/.liche Regeirückführung (Rv) über eine Diode von der Primärwicklung (no) abgegriffen wird.8. Switching device according to claim 7, characterized in that the /.usäi/.liche control feedback (Rv ) is tapped via a diode from the primary winding (no).
9. Schaitnetzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußfall die Arbeilsfrequenz ^geändert wird.9. switch power supply according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the event of a short circuit the operating frequency ^ is changed.
— indem der Kondensator (C1) mit der Arbeitsfrequenz (f) jeweils zu Beginn der Flußzeit (t\) durch eine Entladeschaltung (ES) vollständig entladen wird- by completely discharging the capacitor (C 1 ) with the operating frequency (f) at the beginning of the flow time (t \) by a discharge circuit (ES)
— und daß die Flußzeit (fi) durch einen Komparator (IE) bestimmt wird, dem die l.adespannung des Kondensators (C,) und eine Referenzspannung (UnD zugeführt werden.- and that the flow time (fi) is determined by a comparator (IE) to which the charging voltage of the capacitor (C,) and a reference voltage (UnD) are fed.
2. Schaltnetzgerät nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des ffC-Glicdcs ein /./?- Glied vorgesehen ist.2. Switching power supply according to claim 1, characterized in that that instead of the ffC-Glicdcs a /./?- Link is provided.
3. Schaltnetzgcriit nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. claLi die konstante Spaniuingsarnnliiude U1, etwa '/, der minieren Eingangsspannung IJ. beträgt.3. Schaltnetzgcriit according to claim 1, characterized. claLi the constant Spaniuingsarnnliude U 1 , about '/, the minimum input voltage IJ. amounts to.
4. Schallnot/gerat nach Anspruch I. dadurch g<;-4. Schallnot / device according to claim I. thereby g <; -
Die Erfindung betriff) ein Schaltnet/gerät zur Umwandlung einer Eingangsgleichspannting in eine oder mehrere einstellbare stabilisierte Ausgangsgleichspannungen The invention relates to a switching network / device for conversion an input DC voltage into one or more adjustable stabilized output DC voltages
— mit einem über das Tastverhältnis gesteuerten Gegcntaktschaltcr - with a push-pull switch controlled by the pulse duty factor
— an den über einen Koppelkondensator die Primärwicklung eines TransiormaM > angeschlossen ist,- to the primary winding via a coupling capacitor a TransiormaM> is connected,
— welche während einer Flußzeit über den Gcgenlaklschalter an die Eingangsgleichspannung geschaltet ist und- Which during a flow time via the Gcgenlakl switch is connected to the DC input voltage and
— die restliche Zeit der durch einen Pulsgenerator mit konstanter Arbeits-Frequenz vorgegebenen Impulsperiode des Schaltnetzgeräts mit Bezugspotential verbunden ist,- the remaining time of the pulse period specified by a pulse generator with a constant working frequency the switched-mode power supply is connected to the reference potential,
wobei die Ausgangsglcichspannungen durch Eintaktgleichr'chtung während der Flußzeit gewonnen werden undwhere the output DC voltages by single ended rectification can be obtained during the river time and
wobei die Dauer der i iußzcit aus der Eingangsgleiehspannung abgeleitet wird wozu mittels eines vom Impulsgenerator gelieferten Impulses der Beginn der Aufladung — und damit der Flußzeit — eines über einen Widerstand an der Eingangsgleichspannung liegenden Kondensators (WC-Glied) festgelegt wird wobei ein der Flußzeit entsprechender, dem Gegeniaktschalier zugcfünrtcr Schaltimpuls beendet wird, wenn die Kondensatorspannung einen vorge-W) gebenen Vcrglcichswcrt überschreitet.where the duration of the iußzcit from the input voltage What is derived from the start of charging by means of a pulse supplied by the pulse generator - and with it the flow time - a capacitor connected to the input DC voltage via a resistor (WC member) is set with one corresponding to the flow time, the counter-act scarf supplied switching pulse is terminated when the capacitor voltage has reached a pre-W) given comparison value exceeds.
Ein solches Schaltnclzgcrat ist aus der DE-AS 45 097 bekannt.Such a Schaltnclzgcrat is from DE-AS 45 097 known.
Dort wirkt das WC-Cjlicd als Differenzierschaltung, bei dein .'!er Kondensator /u Beginn der Fluß/ei! durch eine abfallende Flanke eines vom Inipulsgenerator gelieferten Inipulses konstanter Amplitude auf niedriges Pnlential gebracht wird und sich dann über den Wider-There the WC-Cjlicd acts as a differentiating circuit, at your. '! he condenser / u beginning of the river / egg! by a falling edge of one supplied by the pulse generator Inipulse of constant amplitude is brought to a low potential and then via the resistor
stand auf die Eingangsgleichspannung aufzuladen beginnt Erreicht die Spannung am Kondensator die als Vergleichsspannung fungierende Basis-Emitter-Durchlaßspannung eines Transistors, so schaltet dieser durch und beendet die Flußzeil des Gegentaklschaltcrs.stand on the input DC voltage begins to charge when the voltage on the capacitor reaches the as Base-emitter forward voltage of a transistor, which acts as a reference voltage, then this turns on and ends the flow line of the reverse switch.
Da die Steilheit der Aufladung des Kondensators von der Höhe der Eingangsgleichspannung abhängt, verhält sich die Flußzeit etwa umgekehrt proportional zu Änderungen dieser Spannung.Since the steepness of the charging of the capacitor depends on the level of the input DC voltage, behaves the flow time is roughly inversely proportional to changes in this voltage.
Bei diesem bekannten Schaltnetzgerät ist die Flußzeil außerdem abhängig vom Temperaturverhalten der Basis-Emitter-Durchlaßspannung des Transistors und von der Amplitude der vom Impulsgenerator gelieferten Impulse. In this known switched-mode power supply, the flow line is also dependent on the temperature behavior of the base-emitter forward voltage of the transistor and of the amplitude of the pulses supplied by the pulse generator.
Aus der DE-OS 25 53 868 ist ein Schaltnetzgerät bekannt, bei dem ebenfalls ein Gegentaktschalter in Abhängigkeit von Änderungen der Eingangsspannung gesteuert wird, wobei dort jedoch kein Koppelkondcnsator vorhanden ist und die Ausgangsspannung während beider Schaltstellungen des Gcgcntakischaiicrs erzeugt wird.From DE-OS 25 53 868 a switching power supply is known in which a push-pull switch is also a function is controlled by changes in the input voltage, but there is no coupling capacitor is present and generates the output voltage during both switching positions of the Gcgcntakischaiicrs will.
Bei diesem Schaltnetzgerät wird ein Kondensator eines /?C-Gliedes durch die Eingangsspannung aufgeladen, bis die Ladespannung einen Vcrgleichsweri überschreitet, woraufhin der Gegentaktschalter die Verbindung zwischen Eingang und Ausgang des Schaltnctzgerätes unterbricht und einen Freilaufkreis für eine Reiheninduktivität herstellt, so daß deren gespeicherte Energie ebenfalls dem Ausgang zugeführt wird.In this switched-mode power supply, a capacitor of a /? C element is charged by the input voltage, until the charging voltage exceeds a comparison value, whereupon the push-pull switch establishes the connection between the input and output of the switching device interrupts and produces a free-wheeling circuit for a series inductance, so that their stored Energy is also fed to the output.
Der Kondensator wird mit fester Frequenz durch einen parallel liegenden Schalter vollständig entladen.The capacitor is completely discharged at a fixed frequency by a parallel switch.
Auch bei diesem Schaltnetzgerät wird demnach eine umgekehrt proportionale Abhängigkeit der Schallstellungen des Gegentaktschalters von der Eingangsspannung erreicht.In this switched-mode power supply, too, there is accordingly an inversely proportional dependency of the sound positions of the push-pull switch is reached by the input voltage.
Da die Ausgangsspannung während beider Schaltstellungen erzeugt wird, ist für deren Stabilisierung die Vergleichsspannung von dieser Spannung abhängig.Since the output voltage is generated during both switching positions, the Equivalent stress depends on this stress.
Ausgehena vom Schallnetzgerät nach der DE-AS 23 45 097 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine oder mehrere Ausgangsgleichspannungcn gegen Änderungen der Eingangsgleichspannung in einem weiten Bereich hochgenau zu stabilisieren, mit kleinen Eingangskapazitäten auszukommen und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.Starting from the sound power supply according to the DE-AS 23 45 097, the invention is based on the object of protecting one or more DC output voltages against changes to stabilize the input DC voltage in a wide range with high precision, with small input capacitances get along and achieve a high level of efficiency.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch I gekennzeichneten Merkmalengelost.This task is solved with the features characterized in claim I.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Maßnahmen gemäß den bnteransprüchcn.Advantageous refinements result from the measures according to the subclaims.
So ist es beispielsweise durch die Maßnahme nach Anspruch 3 möglich, eine besonders kleine Eingangskapazität zu verwenden, wobei sich dann aus der Dimensionierung dieser Kapazität nach Anspruch 4 ergibt, selbst bei Ausfall von 4 Netzhalbwellen die Ausgangsspannung in der gewünschten Weise stabilisieren zu können.For example, the measure according to claim 3 makes it possible to have a particularly small input capacitance to use, which then results from the dimensioning of this capacity according to claim 4, to stabilize the output voltage in the desired way even if 4 mains half-waves fail can.
Mit der an sich aus der DE-OS 25 53 868 bekannten Maßnahme nach Anspruch 7 können zusätzlich lastabhängige Änderungen der Ausgangsspannung verhindert werden.With the measure according to claim 7 known from DE-OS 25 53 868, additional load-dependent Changes in the output voltage are prevented.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgcmäßen Netzgerätes sind aus den Ausführungsbcispielen ersichtlich.Further details and advantages of the invention Power supply unit can be seen from the exemplary embodiments.
F i g. I zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemaßen Netzgerätes. F i g. 2 zeigt eine besondere Ausgestaltung des erfindungügcmiißen Nei/.gcriiics nach Fig.l.F i g. I shows a block diagram of the invention Power supply unit. F i g. 2 shows a special embodiment of the invention according to Nei / .gcriiics Fig.l.
Bei der Schaltung nach F i g. 1 wird die Eingangsspannung (Λ am Eingangskondensator C-, im vorliegenden Beispiel über eine Brückengleichrichtung aus der 50 Hz Netzspannung gewonnen und einseitig auf Bezugsmasse gelegt. F.in Gegentaktschalter GTS. z. B. aus Schalt-In the circuit according to FIG. 1, the input voltage (Λ at the input capacitor C-, in the present example obtained via a bridge rectification from the 50 Hz mains voltage and connected on one side to reference ground. F. in push-pull switch GTS. E.g. from switching
■5 transistoren, ist an den Kondensator C- angeschlossen.
Am Ausgang des Gcgentaktschalters GTS ist die Primärwicklung
na des Transformators Tr über den Koppelkondensator Cj nach Bezugsmasse gelegt. Sekundärseitig
werden am Transformator Tr über die Sekundärwicklungen nx 1 bis nx η nach jeweiliger Eintaktgleichrichtung
mittels Diode D die stabilisierten AuEgangsspannungen Ux 1 bis Ux π abgegriffen. Der Gegentaktschalter
GTS wird von einer Impulserzeugerschaltung /Emit einer Rechteckspannung mit dem Tastverhältnis
tv und der Periodendauer T angesteuert, wobei das Tastverhältnis tv steuerbar ist. Zur Steuerung des Tastverhältnisses
wird an die Impulserzeugerschaltung IE eine fest vorgegebene Vergleichs- oder Referenzspannung
ίΛ,-rund die Ladespannung einev -Kondensators C,
angelegt. Um die Ladespannung zu erzeugen, wird der
Kondensator C, über einen Widerstand k, von der Eingangsspannung
L/, aufgeladen und über einen elektronischen Schalter ES mit einer Schalt- oder Arbeiisfrequenz
/"entladen. Somit wird die Flußzeit fi des Gegentaktschalters
GTSdadurch gesteuert, daß der Impiilserzeugerschaltung
IE die Referenzspannung Uni zugeführt
und verglichen wird, mit der Ladespannung des Kondensators C1.
Außerdem kann gegebenenfalls von einer Ausgangsspannung Ux eine zusätzliche Regelrückführung Rr auf
die Vergleichs- oder Referenzspannung Unt einwirken,
um eine noch höhere Stabilisierung der Ausgangsspannung Uy zu erreichen.■ 5 transistors, is connected to the capacitor C-. At the output of the clock switch GTS , the primary winding na of the transformer Tr is connected to reference ground via the coupling capacitor Cj. On the secondary side, the stabilized output voltages Ux 1 to Ux π are tapped on the transformer Tr via the secondary windings nx 1 to nx η after the respective single-ended rectification by means of diode D. The push-pull switch GTS is controlled by a pulse generator circuit / Em with a square-wave voltage with the duty cycle tv and the period T , the duty cycle tv being controllable. To control the pulse duty factor, a fixed, predetermined comparison or reference voltage ίΛ, -round the charging voltage of a v -capacitor C, is applied to the pulse generator circuit IE. In order to generate the charging voltage, the capacitor C, via a resistor k, is charged by the input voltage L / and discharged via an electronic switch ES with a switching or working frequency / ". Thus, the flow time fi of the push-pull switch GTS is controlled by the pulse generator circuit IE is supplied with the reference voltage U n i and compared with the charging voltage of the capacitor C 1 .
In addition, an additional control feedback R r from an output voltage U x can act on the comparison or reference voltage Unt in order to achieve an even higher stabilization of the output voltage Uy .
Fi g. 2 zeigi eine weitere mögliche Ausgestaltung desFi g. 2 show another possible embodiment of the
j5 erfindungsgemäßen Netzgerätes, wenn nur eine Ausgangsspannung von der Größe U1 — U1, benötigt wird und keine galvanische Trennung erforderlich ist, ro daß an Stelle des Transformators Tr eine kleine Induktivität L verwendet werden kann. In diesem Fall wird an den gemiß Fig.l angesteuerten Gegentaktschalter GTS der Koppclkondensator C-, über eine Induktivität L an die Bczugsmasse gelegt und an dem Verbindungspunkt zwischen dem Koppelkondcnsaior C und der Induktivität L eine Glcichrichterdiode D mit nachgeschaitetem Siebkondensator angeschlossen, wobei die Diode D wieder so gepolt wird, daß die konstante Wechselspannungsamplitudc Un für die Gewinnung der konstanten Ausgangsspannung ίΛ., genutzt wird.j5 power supply according to the invention when only an output voltage of the size U 1 -U 1 is required and no galvanic isolation is required, so that instead of the transformer Tr a small inductance L can be used. In this case, the gemiß Fig.l driven push-pull switches GTS Koppclkondensator C - placed via an inductor L to the Bczugsmasse and a Glcichrichterdiode D connected to the connection point between the Koppelkondcnsaior C and the inductance L with nachgeschaitetem filter capacitor, wherein the diode D is again polarized so that the constant AC voltage amplitudc U n is used to obtain the constant output voltage ίΛ.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| DE19823228780 DE3228780C2 (en) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | Switching power supply |
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|---|---|---|---|
| DE19823228780 DE3228780C2 (en) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | Switching power supply |
Publications (2)
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|---|---|
| DE3228780A1 DE3228780A1 (en) | 1984-02-09 |
| DE3228780C2 true DE3228780C2 (en) | 1984-10-11 |
Family
ID=6169909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823228780 Expired DE3228780C2 (en) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | Switching power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3228780C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3726149A1 (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-16 | Hirschmann Radiotechnik | Switching power output stage |
| DE3725767A1 (en) * | 1987-08-04 | 1989-03-16 | Hirschmann Radiotechnik | Switching power end stage mains adaptor - has two series FET(s), with resistor in source electrode line of at least one FET |
| EP0210119B1 (en) * | 1985-05-11 | 1989-05-03 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Toothed gear for a transmission |
Family Cites Families (2)
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| DE2345097C3 (en) * | 1973-09-06 | 1978-03-16 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Externally controlled DC voltage converter |
| NL7415728A (en) * | 1974-12-03 | 1976-06-08 | Bell Telephone Mfg | IMPROVEMENT OF A PULSE-WIDTH-MODULATED CONVERTER AND LINEAR SAW TOOTH GENERATOR. |
-
1982
- 1982-08-02 DE DE19823228780 patent/DE3228780C2/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3228780A1 (en) | 1984-02-09 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: RICHARD HIRSCHMANN GMBH & CO, 7300 ESSLINGEN, DE |
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| 8381 | Inventor (new situation) |
Free format text: ZIERHUT, HERMANN, DIPL.-ING., 8000 MUENCHEN, DE |
|
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
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Owner name: HAL SICHERHEITSTECHNIK GMBH, 73733 ESSLINGEN, DE |