DE4117891A1

DE4117891A1 - Switching network adaptor for TV receiver or video recorder - has capacitor second electrode coupled to current source in integrated circuit

Info

Publication number: DE4117891A1
Application number: DE19914117891
Authority: DE
Inventors: Steffen Dipl Ing Lehr; Rudolf Dipl Ing Dr Koblitz; Volker Dipl Ing Neiss
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-03

Abstract

In addition to the switching transistor (Ts) the adaptor contains a capacitor (Cl), whose first electrode (a) is coupled to the transistor base, while its second electrode (b) is coupled to earth during the switching transistor blocking phase via a made switch (T3). The second electrode is coupled to a current source (T2), activated during the switching transistor conductive phase and contained in an integrated circuit (IC). The current source is a transistor whose collector-emitter path is incorporated between a positive operating voltage (+U2) in the integrated circuit and the capacitor second electrode. USE/ADVANTAGE - For capacitor charging adaptor, with simple design and low-cost mfr.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schaltnetzteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derattiges Schaltnetzteil ist bekannt durch die DE-OS 32 09 880.The invention relates to a switching power supply according to the Preamble of claim 1. A derattige switching power supply is known from DE-OS 32 09 880.

Bei einer derartigen Schaltung wird der genannte Kondensator durch den der Basis des Schalttransistors entnommenen Aus räumstrom entladen. Der Kondensator muß daher während der leitenden Phase des Schalttransistors jeweils wieder aufgela den oder nachgeladen werden. Für diesen Ladevorgang ist eine besondere Schaltung notwendig. Die Aufladung kann von einer Zusatzwicklung des Trenntransformators oder vom Netzgleich richter aus erfolgen.With such a circuit, said capacitor by the off taken from the base of the switching transistor discharge space current. The capacitor must therefore during the conductive phase of the switching transistor in each case relaunched the or be reloaded. For this loading process is one special circuit necessary. The charge can be from one Additional winding of the isolating transformer or from the same mains judge from.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung zur Ladung des genannten Kondensators während der leitenden Pha se des Schalttransistors zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.The invention has for its object the circuit for Charge of the capacitor mentioned during the conductive phase to simplify the switching transistor. This task will solved by the invention specified in claim 1. Advantage adhesive developments of the invention are in the dependent claims Chen specified.

Die Erfindung besteht sinngemäß darin, daß die zweite, der Basis des Schalttransistors abgewandte Elektrode des Konden sators an eine in einem integrierten Schaltkreis enthaltene, während der leitenden Phase des Schalttransistors aktivierte Stromquelle angeschlossen ist.The invention is analogously that the second, the Base of the switching transistor facing away from the capacitor sators to an integrated circuit, activated during the conducting phase of the switching transistor Power source is connected.

Die Realisierung einer derartigen Stromquelle durch einen geschalteten Transistor in einem integrierten Schaltkreis, der ohnehin für die Ansteuerung des Schaltnetzteils benötigt wird, erfordert praktisch keinen Mehraufwand. Die Kosten für den notwendigen Ladeweg für den Kondensator werden dadurch minimal gehalten. Der Ladeweg vom IC aus kann so ausgebildet sein, daß zwischen einer positiven Spannungsquelle und dem Kondensator nur ein als Schalter arbeitender Transistor liegt, an dem praktisch keine Leistung abfällt. Wenn der Kon densator vom Netzgleichrichter aufgeladen wird, ist im allge meinen wegen der dort anstehenden hohen Spannung ein hochohm iger Vorwiderstand erforderlich, an dem eine nennenswerte Verlustleistung entsteht. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird außerdem eine Zusatzwicklung am Transformator zur Erzeu gung einer Spannung für die Aufladung des Kondensator nicht benötigt.The realization of such a power source by switched transistor in an integrated circuit, which is required anyway to control the switching power supply is practically no additional effort. The price for this will provide the necessary charging path for the capacitor kept to a minimum. The charging path from the IC can be designed in this way be that between a positive voltage source and the Capacitor only a transistor working as a switch is, where practically no performance drops. If the con capacitor is charged by the mains rectifier is generally mean a high ohm because of the high voltage there series resistor required, at which a significant Power loss arises. In the solution according to the invention is also an additional winding on the transformer to generate not a voltage for charging the capacitor needed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu tert. Darin zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing tert. It shows

Fig. 1 ein Schaltnetzteil mit der erfindungsgemäßen Schaltung und Fig. 1 is a switching power supply with the circuit according to the invention and

Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1. Fig. 2 shows curves for explaining the operation of the circuit of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt ein Schaltnetzteil mit dem die Netzspannung UN führenden Klemmen 1, dem Netzgleichrichter 2, dem Ladekonden sator C3, dem Trenntransformator Tr, dem als Leistungsschal ter dienen Schalttransistor Ts, der Primärwicklung 2, der Sekundärwicklung 3 und dem Gleichrichter 4 zur Erzeugung ei ner stabilisierten Betriebsspannung +U1. Der periodisch lei tend gesteuerte und gesperrte Schalttransistor Ts wird von dem integrierten Schaltkreis IC angesteuert. Im folgenden werden nacheinander die Wirkungsweise für die Funktionen "An lauf nach dem Einschalten, Sperrphase und leitende Phase" des Schalttransistor Ts erläutert. Fig. 1 shows a switching power supply with the line voltage UN leading terminals 1 , the rectifier 2 , the charging capacitor C 3 , the isolating transformer Tr, the ter serve as a power switch switching transistor Ts, the primary winding 2 , the secondary winding 3 and the rectifier 4 for generation a stabilized operating voltage + U1. The periodically conductive and blocked switching transistor Ts is driven by the integrated circuit IC. In the following the mode of operation for the functions "On run after switching on, blocking phase and conductive phase" of the switching transistor Ts will be explained.

Start

Beim Einschalten des Schaltnetzteils durch Anlegen der Netz spannung UN an die Klemmen 1 ist zunächst das IC inaktiv, so daß eine definierte Ansteuerung von Ts noch nicht erfolgt. Um definierte Zustände mit einer einwandfreien Sperrung von Ts zu gewährleisten, ist es zunächst erforderlich, den Kon densator C1 im Basisweg von Ts auf eine Spannung aufzuladen, die später eine einwandfreie Sperrung von Ts gewährleistet. Die Aufladung von C1 erfolgt über R5 mit der Spannung Vcc an dem Kondensator C2, der über R6 durch die pulsierende positi ve Spannung vom Gleichrichter 2 aufgeladen wird. Es fließt dadurch ein Ladestrom über R5, C1, R2 und R3 nach Masse, der den Kondensator C1 mit der dargestellten Polarität, also ne gativem Pol an der Basis von Ts, auflädt. Die im Ladeweg lie genden Widerstände R5, R2, R3 sind so bemessen, daß die Span nung UB an der Basis von Ts weit unterhalb 0,7 Volt ist und Ts mit Sicherheit gesperrt bleibt. Nach dem Einschalten der Netzspannung UN lädt sich wie beschrieben über R6 der Konden sator C2 und somit über R5 der Kondensator C1 langsam auf. Dieser Aufladevorgang, der etwa 1 s dauert, wird dann abge schlossen, wenn die Spannung Vcc an C2 einen gewissen Schwellwert überschreitet. Dann wird das IC aktiviert und beginnt den Pulsbetrieb des Schaltnetzteils. Bis zur Aktivie rung des IC muß sichergestellt sein, daß C1 genügend geladen ist (z. B. 5 Volt). Dadurch ist eine sichere Funktion des Schaltnetzteils auch während der Anlaufphase gewährleistet.When the switching power supply is switched on by applying the mains voltage UN to the terminals 1 , the IC is initially inactive, so that a defined control of Ts has not yet taken place. In order to ensure defined states with a correct blocking of Ts, it is first necessary to charge the capacitor C 1 in the basic path from Ts to a voltage which later guarantees a perfect blocking of Ts. C 1 is charged via R 5 with the voltage Vcc across capacitor C 2 , which is charged via R 6 by the pulsating positive voltage from rectifier 2 . As a result, a charging current flows to ground via R 5 , C 1 , R 2 and R 3 , which charges the capacitor C 1 with the polarity shown, that is to say a negative pole at the base of Ts. The resistors R 5 , R 2 , R 3 lying in the loading path are dimensioned such that the voltage UB at the base of Ts is far below 0.7 volts and Ts remains locked with certainty. After switching on the mains voltage UN, the capacitor C 2 is charged via R 6 and the capacitor C 1 is thus slowly charged via R 5 . This charging process, which takes about 1 s, is then completed when the voltage Vcc at C 2 exceeds a certain threshold value. Then the IC is activated and the pulsed operation of the switching power supply begins. Until the IC is activated, it must be ensured that C 1 is sufficiently charged (e.g. 5 volts). This ensures that the switching power supply functions reliably even during the start-up phase.

Wegen der relativ langen Ladezeit von C2 (etwa 1 s), kann R5 hochohmig sein, so daß ein kleiner Ladestrom (etwa 100 µA) für C1 ausreicht. Geht das Schaltnetzteil in Betrieb, spielt dieser kleine Ladestrom keine Rolle, und die Ladungsverluste an C1, die durch den Basisausräumstrom von Ts entstehen, müs sen durch eine Stromquelle T2 (max. 200 mA) ausgeglichen wer den.Because of the relatively long charging time of C 2 (about 1 s), R 5 can have a high resistance, so that a small charging current (about 100 μA) is sufficient for C 1 . If the switched-mode power supply goes into operation, this small charging current is irrelevant, and the charge losses at C 1 , which result from the basic ripple current of Ts, must be compensated for by a current source T 2 (max. 200 mA).

Leading phase of Ts

Während der leitenden Phase von Ts, in der durch die Primär wicklung 2 der Arbeitstrom ia fließt, liefert das Flip Flop 5 innerhalb des IC am -Ausgang die Spannung Us mit positi ver Polarität und am -Ausgang die Spannung Us′ negativer Polarität. Der Transistor T3 ist dadurch gesperrt. Die Tran sistoren T1, T2 im IC sind leitend gesteuert und liefern an den entsprechenden Ausgängen zwei Ströme. T1 liefert einen Strom i1, der über den Widerstand R1 als Basisstrom iB von t1-t2 in die Basis von Ts hineinfließt und dadurch Ts lei tend steuert. T2 liefert einen Strom i2, der über C1, R2 und R3 nach Masse fließt. Dieser Strom bewirkt eine Aufladung des Kondensators C1 mit der dargestellten Polarität. Durch i2 wird der während der Sperrphase teilweise entladene Kon densator C1 immer wieder auf die notwendige Spannung aufgela den.During the conducting phase of Ts, in which the working current ia flows through the primary winding 2 , the flip-flop 5 supplies the voltage Us with positive polarity and the voltage output Us' negative polarity within the IC at the output. The transistor T 3 is blocked. The transistors T 1 , T 2 in the IC are controlled to conduct and supply two currents at the corresponding outputs. T 1 supplies a current i 1 , which flows through the resistor R 1 as the base current iB from t 1 -t 2 into the base of Ts and thereby controls Ts lei tend. T 2 supplies a current i 2 , which flows to ground via C 1 , R 2 and R 3 . This current causes the capacitor C 1 to be charged with the polarity shown. Through i 2 the capacitor C 1 partially discharged during the blocking phase is repeatedly charged to the necessary voltage.

Blocking phase of Ts

Im Zeitpunkt von t2 ändern sich die Werte von Us und Us′. T1 und T2 werden gesperrt, so daß i1 und i2 nicht mehr fließen. Durch Us′ wird der Transistor 3 leitend gesteuert. Dadurch wird die Elektrode b von C1 auf Masse gelegt. Das bedeutet, daß die gesamte Spannung an C1 mit negativer Polarität an der Basis von Ts wirksam wird. An der Basis entsteht dadurch ein negativer Spannungssprung UB gemäß Fig. 2, der ein schnelles Ausräumen der Ladungsträger des bis dahin gesättig ten Transistors Ts und damit eine Sperrung von Ts gewährlei stet.At the time of t 2 , the values of Us and Us ′ change. T 1 and T 2 are blocked so that i 1 and i 2 no longer flow. The transistor 3 is turned on by Us'. As a result, the electrode b is connected from C 1 to ground. This means that the total voltage across C1 is effectively negative polarity at the base of Ts. At the base, this creates a negative voltage jump UB according to FIG. 2, which ensures a rapid clearing out of the charge carriers of the previously saturated transistor Ts and thus a blocking of Ts.

In dem IC ist noch eine Verzögerungsstufe 6 für etwa 50 ns vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß der negative Span nungssprung von UB und iB an der Basis von Ts mit einer Ver zögerung von etwa 50 ns von t2-t3 erscheint. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Verzögerung zwischen der Polaritäts umkehr von Us und Us′ und dem Spannungs- und Stromsprung in UB und iB eine bessere Ausräumung der Ladungsträger und Sper rung von Ts ermöglicht.A delay stage 6 for about 50 ns is also provided in the IC. It is thereby achieved that the negative voltage jump of UB and iB appears at the base of Ts with a delay of about 50 ns from t 2 -t 3 . It has been shown that such a delay between the polarity reversal of Us and Us' and the voltage and current jump in UB and iB enables better removal of the charge carriers and blocking of Ts.

Die Spannung Vcc am Kondensator C2 wird außerdem dem IC zur Steuerung verschiedener Funktionen und zur Stromversorgung zugeführt. Die Zusatzwicklung 7 des Transformators Tr ist über den Gleichrichter 8 noch an C2 angeschlossen. Dadurch wird die Spannung Vcc an C2 während des Impulsbetriebes des Transformators Tr im Sinne einer Selbstversorgung aufrechter halten. Der Strom durch R6 wäre alleine nicht in der Lage, bei Belastung von Vcc den Kondensator C2 ausreichend nachzu laden. Der Basisstrom zum Durchschalten von Ts zwischen t1 und t2, der Impuls zur Einleitung der Sperrung von Ts im Zeitpunkt t3 und der Aufladeweg für den Kondensator C1 wäh rend der leitenden Phase von Ts zwischen t1 und t2 werden also sämtlich von dem IC geliefert. Dadurch ergeben sich au ßerhalb des IC′s ein besonders geringer Schaltungsaufwand und eine geringe Verlustleistung.The voltage Vcc across the capacitor C 2 is also supplied to the IC for control of various functions and for power supply. The additional winding 7 of the transformer Tr is still connected to C 2 via the rectifier 8 . As a result, the voltage Vcc at C 2 is maintained during the pulse operation of the transformer Tr in the sense of self-sufficiency. The current through R 6 alone would not be able to sufficiently charge capacitor C 2 when Vcc is loaded. The base current for switching through Ts between t 1 and t 2 , the impulse to initiate the blocking of Ts at time t 3 and the charging path for the capacitor C 1 during the conducting phase of Ts between t 1 and t 2 are therefore all of delivered to the IC. This results in a particularly low circuit outlay and a low power loss outside of the IC.

Claims

1. Switching power supply with a switching transistor (Ts) and egg nem capacitor (C 1 ), the first electrode (a) with the base of the switching transistor (Ts) and the second electrode (b) of a closed during the blocking phase of the switching transistor (Ts) Switch (T 3 ) is connected to earth, characterized in that the second electrode (b) is connected to a current source (T 2 ) activated in an integrated circuit (IC) and activated during the conducting phase of the switching transistor (Ts).

2. Switched-mode power supply according to Claim 1, characterized in that the current source is formed by a transistor (T 2 ), the collector / emitter path between a positive operating voltage (+ U2) in the IC and the second electrode (b) of the Capacitor (C 1 ) is.

3. Switching power supply according to claim 1, characterized in that the IC contains a delay stage ( 6 ) which delays the pulse (Us') for closing the switch (T 3 ).

4. Switching power supply according to claim 3, characterized in that the delay time is about 50 ns.

5. Switching power supply according to claim 1, characterized in that the second electrode (b) of the capacitor (C 1 ) via a charging resistor (R 5 ) to the output of an RC sieve member (R 6 / C 2 ), the input of which is connected is connected to a mains terminal of the mains bridge rectifier ( 2 ).

6. Switching power supply according to claim 5, characterized in that an additional winding ( 7 ) of the isolating transformer (Tr) is connected via a rectifier ( 8 ) to the capacitor (C 2 ) of the filter element.