DE60210217T2

DE60210217T2 - Schaltnetzteilgerät

Info

Publication number: DE60210217T2
Application number: DE60210217T
Authority: DE
Inventors: Koji Ikoma-shi Yoshida; Masaaki Kyoto-shi Kuranuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: US6646848B2; EP1229634B1; EP1229634A3; DE60210217D1; US20020131224A1; CN1260876C; CN1369953A; EP1229634A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil zum Zuführen stabilisierter Gleichspannung zu industriellen und Endverbraucher-Elektronikgeräten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils. Die Überstromschutzschaltung verhindert, dass Überstrom durch das Schaltnetzteil selbst fließt, sowie durch Vorrichtungen, die mit dem Eingang und Ausgang des Schaltnetzteils in einem Überlastzustand verbunden sind.
In den zurückliegenden Jahren sind Elektronikgeräte kostengünstiger, kompakter, effizienter und energiesparender gemacht worden. Dadurch entstand ein Bedarf an Schaltnetzteilen für diese Elektronikgeräte mit höherer Ausgangsstabilität und größerer Kompaktheit und größerem Wirkungsgrad. Gleichzeitig besteht ein Bedarf daran, dass die Schaltnetzteile auf dem Gebiet von Elektronikgeräten hochgradig sicher sind. Selbst dann, wenn eine Elektronikschaltung, die als Last dient, eine Unnormalität hervorruft und jede Eingangsimpedanz sinkt, muss eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils, welches die vorstehend genannten Anforderungen erfüllt, den Strom in geeigneter Weise in begrenzen, der durch die Elektronikschaltung fließt, die als Last dient, und die Elektronikschaltung in einem sicheren Zustand halten.
Eine herkömmliche Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils wird nunmehr unter Bezug auf die anliegende Zeichnung in 12 erläutert. 12 zeigt eine herkömmliche Überstromschutzschaltung für ein Schaltnetzteil vom Spannungsabsenktyp.
In 12 ist eine Eingangsgleichstromquelle 201 aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle oder Batterie gebildet. Diese Eingangsgleichstromquelle 201 ist über Eingangsanschlüsse 202a und 202b geschaltet. Ein Stromtransformator 203 weist eine Primärwicklung 203a und eine Sekundärwicklung 203b auf. Ein Anschluss der Primärwicklung 203a ist mit einem (202a) der Eingangsanschlüsse 202a und 202b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 203a des Stromtransformators ist mit einem Anschluss einer Schalteinrichtung 204 verbunden. Der andere Anschluss der Schalteinrichtung 204 ist mit der Kathode einer Gleichrichtungsdiode 205 verbunden. Außerdem ist der andere Anschluss der Schalteinrichtung 204 mit einem Anschluss einer Induktanzeinrichtung 206 verbunden. Die Schalteinrichtung 204, die in dieser Weise verbunden bzw. verschaltet ist, ist so konfiguriert, dass sie einen EIN/AUS-Schaltvorgang wiederholt. Die Anode der Gleichrichtungsdiode 205 ist mit dem anderen Eingriffsanschluss 202b verbunden.
Wie in 12 gezeigt, sind die Induktanzeinrichtung 206 und der Glättungskondensator 207 in Reihe geschaltet und bilden dadurch ein Serien- bzw. Reihenelement. Dieses Reihenelement ist über die Gleichrichtungsdiode 205 geschaltet und bildet dadurch eine Glättungsschaltung. Diese Glättungsschaltung mittelt eine Rechteckwellenspannung, die über der Gleichrichtungsdiode 205 erzeugt wird, und sie erzeugt eine Gleichspannung.
Eine durch den Glättungskondensator 207 gemittelte Spannung wird über den Ausgangsanschlüssen 208a und 208b der herkömmlichen Überstromschutzschaltung des in 12 gezeigten Schaltnetzteils ausgegeben. Eine Last 209 ist über die Ausgangsanschlüsse 208a und 208b in Verbindung gebracht und verbraucht Strom von der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Eine Steuerschaltung 210 ermittelt die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 208a und 208b und gibt ein Steuersignal zum Steuern des EIN/AUS-Schaltverhältnisses des Schaltnetzteils 204 derart aus, dass eine stabilisierte Spannung ausgegeben wird. Ein erster Widerstand 211 ist in Reihe zu der Sekundärwicklung 203b des Stromtransformators 203 geschaltet. In der AUS-Schaltperiode der Schalteinrichtung 204 fließt ein Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung 203b des Stromtransformators 203, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 203 verbraucht wird.
Wenn die Schalteinrichtung 204 EIN-geschaltet ist, wird der durch die Primärwicklung 203a des Stromtransformators 203 fließende Strom in einen Strom entsprechend dem Wicklungsverhältnis des Stromtransformators 203 gewandelt bzw. umgesetzt. Der umgesetzte Strom fließt durch einen zweiten Widerstand 213 über eine Diode 212. Eine Spannung Vs proportional zu dem Strom fließt deshalb durch die Primärwicklung 203a des Stromtransformators 203 und wird über den zweiten Widerstand 213 erzeugt.
Die Spannung Vs, die über dem zweiten Widerstand 213 erzeugt wird, wird mit der vorbestimmten Referenzspannung einer Referenzstromquelle 214 durch einen Komparator 215 verglichen.
Wenn die Spannung Vs die Referenzspannung erreicht, wird die Schalteinrichtung 204 über die Steuerschaltung 210 AUS geschaltet. Mit anderen Worten wird in der Überstromschutzschaltung des in 12 gezeigten Schaltnetzteils der durch die Schalteinrichtung 204 fließende Strom in Echtzeitermittlung ermittelt. Die Schalteinrichtung 204 wird derart gesteuert, dass der Momentanwert des Stroms einen bestimmten Wert nicht übersteigt. In dieser Überstromschutzschaltung fließt der durch das Schaltelement 204, ein zu ermittelndes Objekt, fließende Strom durch die Induktanzeinrichtung 206 und wird zu einem Ausgangsstrom. Hierdurch wird der Betrieb zum Steuern des Schaltelements 204 ein Betrieb zum Begrenzen des Ausgangsstroms.
In der Überstromschutzschaltung des wie vorstehend erläutert konfigurierten Schaltnetzteils ist der Ausgangsstrom Iout der Mittelwert Iav eines Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt. Außerdem wird der Spitzenwert eines Stroms, der durch die Schalteinrichtung 204 fließt, mit anderen Worten, der Spitzenwert eines Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt, in Echtzeit begrenzt. Die Schwankungsbreite ΔI des durch die Induktanzeinrichtung 206 fließenden Stroms ist eine Funktion einer Eingangsspannung Vin und einer Ausgangsspannung Vout und sie ist durch nachfolgende Gleichung (1) gegeben. In der Gleichung (1) bezeichnet D ein Einschaltdauerverhältnis, das heißt, das EIN/AUS-Schaltverhältnis der Schalteinrichtung 204; Ts bezeichnet einen Schaltzyklus, und Lf bezeichnet den Induktanzwert der Induktanzeinrichtung 206.
Die Beziehung zwischen dem Spitzenwert Ip des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt, und dem Mittelwert Iav des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt, ist durch nachfolgende Gleichung (2) festgelegt.
13 zeigt einen Kurvenverlauf von Stromwellenformen während des Betriebs der herkömmlichen Überstromschutzschaltung. Selbst dann, wenn der Ausgangsstrom konstant gemacht wird, unterscheidet sich die Spitzenspannung von der Eingangsspannung. In der Konfiguration der herkömmlichen Überstromschutzschaltung wird deshalb eine Steuerung derart ausgeführt, dass der Spitzenwert Ip des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt, konstant wird. Hierdurch besitzt der Ausgangsstrom Iout eine Charakteristik, demnach er sich zusammen mit den Schwankungen der Ausgangsspannung Vout und der Eingangsspannung Vin ändert. 14 zeigt einen Wellenformkurvenverlauf einer Überstromermüdungseigenschaft bzw. -charakteristik in der herkömmlichen Überstromschutzschaltung. Wenn die Ausgangsspannung Vout sinkt, wie in 14 gezeigt, steigt der Ausgangsstrom Iout schlagartig. Wenn der Induktanzwert Lf der Induktanzeinrichtung 206 klein ist, wird insbesondere die Schwankungsbreite ΔI des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 206 fließt, groß. Die Differenz zwischen dem Spitzenwert Ip und dem Mittelwert Iav des Stroms wird größer. Hierdurch wird die Ermüdungscharakteristik in diesem Fall ungünstig und der Ausgangsstrom Iout wird größer bzw. steigt. Wenn der Ausgangsstrom Iout in dieser Weise ansteigt, werden die durch die Schalteinrichtung 204 und die Gleichrichtungsdiode 205 fließenden Ströme größer. Aus diesem Grund müssen Einrichtungen mit großer Durchbruchbeständigkeit für die Schalteinrichtung 204 und die Gleichrichtungsdiode 205 der herkömmlichen Überstromschutzschaltung eingesetzt werden. Dies führt zu Problemen, dass die Schaltung teuer und groß wird.
Anspruch 1 umfasst einen Oberbegriff, der sich auf die vorstehend erläuterte 12 liest.
Anspruch 4 hat einen Oberbegriff, der sich auf die JP-2000-295841-A liest.
Anspruch 15 umfasst einen Oberbegriff, der sich auf die US-A-4761702 liest.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die vorstehend angesprochenen Probleme in der herkömmlichen Überstromschaltung zu überwinden, insbesondere zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Schaltnetzteil zu schaffen, das hochgradig sicher und in der Lage ist, einen Überstromschutz stabil und sicher auszuführen. Erzielt wird dies durch Beschränken des Ausgangsstroms einer Schaltung, welche Schalteinrichtungen umfasst, die kleine Induktanzen und einen konstanten Wert aufweisen, und zwar selbst dann, wenn ihre Eingangsspannung und ihre Ausgangsspannung sich ändern.
Um die vorstehend angesprochenen Probleme des Standes der Technik zu überwinden, kann das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweisen:
eine Schalteinrichtung zum Bilden einer Rechteckwellenspannung durch EIN-/ und AUS-Schalten einer Eingangspannung (Vin),
eine Glättungsschaltung zum Bilden einer Ausgangsspannung (Vout) durch Glätten der Rechteckwellenspannung unter Verwendung einer Induktanzeinrichtung und eines Kondensators, und eine Überstromschutzeinrichtung zum Beschränken eines Ausgangsstroms durch Ermitteln des Spitzenwertstroms eines durch die Schalteinrichtung fließenden Stroms,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Überstromschutzeinrichtung unter Verwendung der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) und einer Spannung proportional zum EIN-/AUS-Schaltverhältnis (D) der Schalteinrichtung der ermittelte Spitzenwertstrom mit einem Fehlersignal proportional zum Wert von (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Das Schaltgerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, wie vorstehend erläutert und vermag den Ausgangsstrom auf einen konstanten Wert selbst dann zu begrenzen, wenn die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung sich in einer Schaltung ändern, welche Schaltungseinrichtungen kleine Induktanzen umfassen. Hierdurch vermag die Überstromschutzschaltung einen Überstromschutz sicher und zuverlässig auszuführen.
Außerdem kann das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Multiplizierer zum Ausbilden des Fehlersignals umfassen.
In dem Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Überstromschutzeinrichtung außerdem mit einer Spitzenspannungshalteeinrichtung versehen sein.
Das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann umfassen:
eine Schalteinrichtung zum Bilden einer Rechteckwellenspannung durch EIN- und AUS-Schalten einer Eingangspannung (Vin),
einen Isolationstransformator mit einer Primärwicklung, die mit der Schalteinrichtung verbunden ist, und mit einer Sekundärwicklung, die mit einem Ausgangsanschluss verbunden ist,
wobei das Wicklungsverhältnis der Wicklungen N:1 beträgt,
eine Ausgangsspannungsbildungseinrichtung, die mit der Sekundärwicklung zum Bilden einer Ausgangsspannung durch Ausführen einer Gleichrichtung und Glättung unter Verwendung einer Gleichrichtungseinrichtung, einer Induktanzeinrichtung und eines Kondensators verbunden ist, und
eine Überstromschutzeinrichtung zum Beschränken eines Ausgangsstroms durch Ermitteln des Spitzenwertes eines Stroms, der durch die Schalteinrichtung fließt,
das in der Überstromschutzeinrichtung unter Verwendung der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) und des EIN-/AUS-Schaltverhältnisses (D) der Schalteinrichtung der ermittelte Spitzenwertstrom mit einem Signal proportional zum Wert von (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, das wie vorstehend angeführt konfiguriert ist, kann außerdem den Ausgangsstrom während des Betriebs der Überstromschalteinrichtung bezüglich der Eingangsspannung ungeachtet ändern und die Ausgangsspannung konstant zu machen.
Ferner kann das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Multiplizieren zum Ausbilden des Fehlersignals aufweisen.
Außerdem kann das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen isolierten Transformator aufweisen und aus einem Vollbrücken-Gleichrichter gebildet sein.
Ferner kann die Überstromschutzeinrichtung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweisen: eine erste Reihensch
altung aus einer ersten Schalteinrichtung und einer zweiten Schalteinrichtung, die wiederholt abwechselnd EIN-/AUS-Schaltung und mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden ist,
eine zweite Reihenschaltung aus einer dritten Schalteinrichtung und einer vierten Schalteinrichtung, die wiederholt abwechselnd EIN-/AUS-schaltet und mit einem zweiten Verbindungspunkt in Reihe geschaltet ist,
wobei der Transformator mit der ersten Primärwicklung zwischen den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt geschaltet ist,
eine Gleichrichtungseinrichtung zum Gleichrichten von Spannungen, die über die Sekundärwicklungen des Transformators induziert werden,
eine Glättungsschaltung zum Glätten der Recheckwellenspannung von der Gleichrichtungseinrichtung unter Verwendung der Induktanzeinrichtung und des Kondensators zum Ausgeben einer geglätteten Spannung, und
eine Schaltung zum Bilden einer Spannung proportional zur Ausgangsspannung durch Mitteln der Spannung am ersten Verbindungspunkt.
Ferner kann die Überstromschutzreihenschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweisen:
eine erste Serienschaltung aus einer ersten Schalteinrichtung und einer zweiten Schalteinrichtung, die abwechselnd wiederholt EIN-/AUS-schaltet und in Reihe schaltet und in Reihe mit einem ersten Verbindungspunkt geschaltet ist,
eine zweite Serienschaltung aus einer dritten Schalteinrichtung und einer vierten Schalteinrichtung die abwechselnd wiederholt EIN-/AUS-schaltet und mit einem zweiten Verbindungspunkt in Reihe geschaltet ist,
wobei der Transformator mit der Primärwicklung zwischen den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt geschaltet ist,
eine Rechteckwellenspannungsanlegeeinrichtung zum Anlagen der Rechteckwellenspannung an die Primärwicklung des Transformators,
eine Glättungsschaltung zum Glätten von Rechteckwellenspannungen, die über die Sekundärwicklungen des Transformators induziert werden, unter Verwendung der Induktanzeinrichtung und des Kondensators und zum Ausgeben einer geglätteten Spannung, eine Mittelwertbildungsschaltung zum Bilden einer Spannung proportional zur Ausgangsspannung durch Mitteln der Spannung am ersten Verbindungspunkt und der Spannung am zweiten Verbindungspunkt, und
eine Fehlersignalbildungsschaltung zum Bilden eines Fehlersignals, welches durch Mitteln der Differenzspannung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung zu demjenigen Zeitpunkt gewonnen wird, wenn die erste Schalteinrichtung oder die zweite Schalteinrichtung EIN-geschaltet ist.
Der ermittelte Spitzenstrom kann korrigiert werden durch den Wert {D × (Vin – Vout)} anstelle des Werts (Vout – D × Vout).
Ferner kann in dem Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ermittelte Spitzenstrom korrigiert werden durch den Wert {D × (Vin – N × Vout)} anstelle des Werts (Vout – D × Vout).
Ferner kann in den Schaltnetzteilen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ermittelte Spitzenstrom korrigiert werden sowohl durch einen Wert proportional zu (Vout – D × Vout) wie einen Wert proportional zu (Vin – Vout).
Außerdem kann in dem Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ermittelte Spitzenstrom korrigiert werden durch sowohl einen Wert proportional zu (Vout – D Vout) wie einem Wert proportional zu (Vin – N × Vout).
Außerdem kann in den Schaltnetzteilen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ermittelte Spitzenstrom korrigiert werden durch sowohl einen Wert proportional zu {D × (Vin – Vout)} wie einen Wert proportional zu (Vin – Vout) anstelle des Werts (Vout – D × Vout).
Außerdem kann in dem Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der ermittelte Spitzenstrom korrigiert werden durch sowohl einen Wert proportional zu {D × (Vin – N × Vout)} wie einem Wert proportional zu (Vout – N × Vout) anstelle des Werts (Vout – D × Vout).
Das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Erfindung kann aufweisen:
eine Schalteinrichtung (zum Bilden einer Recheckwellenspannung durch EIN-/AUS-Schalten einer Eingangsspannung (Vin), eine Induktanzeinrichtung zum Speichern von Erregungsenergie zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung EIN-geschaltet ist, und wenn die Eingangsspannung angelegt wird, und zum Ausgeben der gespeicherten Erregungsenergie zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung AUS-geschaltet ist, und
eine Überstromschutzeinrichtung zum Beschränken des Ausgangsstroms, der durch den Spitzenwertstrom Ip) des Stroms ermittelt wird, der durch die Schalteinrichtung fließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Überstromschutzeinrichtung die arithmetische Operation {(1 – D) × (Ip + K × Vout)} unter Bezug auf den ermittelten Spitzenwertstrom (Ip) durchführt, wobei K als Konstante eingesetzt ist, und die EIN-Schaltperiode der Schalteinrichtung derart ermittelt, dass der arithmetische Operationswert konstant wird.
Während die neuen Merkmale der Erfindung insbesondere in den anliegenden Ansprüchen ausgeführt sind, lässt sich die Erfindung sowohl hinsichtlich des Aufbaus wie des Inhalts zusammen mit weiteren Aufgaben und Merkmalen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verstehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung
2 zeigt einen Kurvenverlauf der Überstromermüdungscharakteristik der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1;
3. zeigt ein Schaltungsdiagramm einer weiteren Konfiguration der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1;
4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration der Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Wellenformdiagramm der Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2;
6 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt ein Wellenformdiagramm der Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4;
9 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer weiteren Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
12 zeigt ein Schaltungsdiagramm der herkömmlichen Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils;
13 zeigt das Wellenformdiagramm der Arbeitsweise der herkömmlichen Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils; und
14 zeigt eine Kurvendarstellung der Überstromermüdungscharakteristik der herkömmlichen Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Es wird bemerkt, dass einige oder sämtliche der Figuren schematische Darstellungen zu Illustrationszwecken sind und nicht notwendigerweise die tatsächlichen relativen Größen der gezeigten Elemente wiedergeben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
«Ausführungsform 1»
1 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration einer Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine Eingangsgleichstromquelle 1 aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle bzw. einer Batterie gebildet. Diese Eingangsgleichstromquelle 1 ist über Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Ein Stromtransformator 3 weist eine Primärwicklung 3a und eine Sekundärwicklung 3b auf. Ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit einem Anschluss der Schalteinrichtung 4 verbunden. Der andere Anschluss der Schalteinrichtung 4 ist mit der Kathode einer Gleichrichtungsdiode 5 und einem Anschluss einer Induktanzeinrichtung 6 verbunden. Die Schalteinrichtung 4, die in dieser Weise geschaltet ist, wird wiederholt durch ein Steuersignal von einer Steuerschaltung 10, die nachfolgend erläutert ist, EIN/AUS geschaltet. Die Anode der Gleichrichtungsdiode 5 ist mit dem anderen Eingangsanschluss 2b verbunden.
Wie in 1 gezeigt, sind die Induktanzeinrichtung 6 und ein Glättungskondensator 7 in Reihe geschaltet, wodurch eine Reihenschaltung gebildet ist. Diese Reihenschaltung ist über die Gleichrichtungsdiode 5 in Verbindung gebracht, wodurch eine Glättungsschaltung gebildet ist. Diese Glättungsschaltung mittelt eine Rechteckwellenspannung, die über die Gleichrichtungsdiode 5 erzeugt wird, wodurch eine Gleichspannung gebildet wird.
Eine durch den Glättungskondensator 7 geglättete Spannung wird über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der in 1 gezeigten Ausführungsform ausgegeben. Eine Last 9 ist über die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht und verbraucht Strom von der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Eine Steuerschaltung 10 ermittelt die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b und gibt ein Steuersignal zum Steuern des EIN/AUS-Schaltverhältnisses der Schalteinrichtung 4 derart aus, dass eine stabilisierte Spannung ausgegeben wird. Ein erster Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. In der AUS-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 fließt ein Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 3 verbraucht wird.
Eine Diode 12 richtet einen Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 induziert wird. Ein zweiter Widerstand 13 erzeugt eine Spannung proportional zu einem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, in Echtzeit.
Wenn die Schalteinrichtung 4 EIN-geschaltet ist, wird der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließende Strom in einen Strom entsprechend dem Wicklungsverhältnis des Stromtransformators 3 gewandelt bzw. umgesetzt. Der umgesetzte Strom fließt durch den zweiten Widerstand 13 über die Diode 12. Eine Spannung Vs ist proportional zu dem Strom, wel cher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, wird damit über den zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Eine Spannung Vs, welche über den zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, wird zu der Spannung von einer korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 addiert, wie nachfolgend erläutert, und zu einem Eingang eines Anschlusses eines Komparators 15. Eine Referenzspannung von einer Referenzstromquelle 14 wird in den anderen Anschluss des Komparators 15 eingegeben. Die durch die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 29 korrigierte Spannung wird mit der Referenzspannung durch den Komparator 15 verglichen. Wenn die korrigierte Spannung die Referenzspannung erreicht, wird die Schalteinrichtung 4 über die Steuerschaltung 10 AUS-geschaltet.
Als nächstes wird die Konfiguration der korrigierten Spannung der Erzeugungsschaltung 29 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 1 erläutert.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 wird die Ausgangsspannung Vout durch einen dritten Widerstand 16 und einen vierten Widerstand 17 unterteilt. Außerdem wird das Steuersignal der Steuerschaltung 10, das heißt, ein EIN/AUS-Schaltsignal durch einen fünften Widerstand 18, einen sechsten Widerstand 19 und einen Kondensator 20 gemittelt, wodurch eine Spannung Vd proportional zum EIN/AUS-Schaltverhältnis (Einschaltdauerverhältnis) D gebildet wird.
Die Spannung Vd und eine Spannung Vo proportional zu der Ausgangsspannung Vout werden in einem Multiplizierer 21 eingegeben und das Produkt aus der Spannung wird berechnet und als Spannung Vm ausgegeben.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 sind ein siebter Widerstand 22, ein achter Widerstand 23, ein neunter Widerstand 24, ein zehnter Widerstand 25 und ein Operationsverstärker 26 vorgesehen, wie in 1 gezeigt. Der siebte Widerstand 22 ist zwischen den Multiplizierer 21 und dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 26 geschaltet. Der neunte Widerstand 24 ist zwischen den Eingangsanschluss des Multiplizierers 21, in welchem die Spannung Null eingegeben wird, und einen invertierten Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 26 geschaltet. Außerdem ist der achte Widerstand 23 zwischen dem invertierten Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 26 geschaltet. Der zehnte Widerstand 75 ist zwischen den nicht invertierten Eingangsanschluss des Multiplizierers 23 und Masse geschaltet.
Die Differenz zwischen der Spannung Vo proportional zu der Ausgangsspannung Vout und der Ausgangsspannung Vm des Multiplizierers 21 wird berechnet unter Verwendung dieser Widerstände 22, 23, 24 und 25 und des Operationsverstärkers 26. Ein Addierer 27 berechnet die Summe aus Spannung Vs, welche über den zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und einer Spannung, welche aus dem Operationsverstärker 26 ausgegeben wird und gibt die Summe an den Komparator 15 aus. Der Ausgang bzw. das Ausgangssignal des Addierers 27, das heißt, eine Spannung Va, und die Referenzspannung Vr von der Referenzstromquelle 14 werden in den Komparator 15 eingegeben. Der Komparator 15 vergleicht die Spannung Va mit der Referenzspannung Vr und ermittelt den AUS-Schaltzeitpunkt der Schalteinrichtung 4.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, die wie vorstehend erläutert, konfiguriert ist, erläutert.
Wenn die Schalteinrichtung 4 durch das Steuersignal (ein EIN/AUS-Schaltsignal) von der Steuerschaltung 10 EIN-geschaltet wird, wird eine Eingangsspannung Vin an die Induktanzeinrichtung 6 über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 und die Schalteinrichtung 4 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom derselben Höhe wie diejenige des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 6, durch die Schalteinrichtung 4 und die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt. Eine Spannung wird dadurch über die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 erzeugt und die Diode 12 schaltet EIN. Hierdurch fließt ein Strom, der in der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 erzeugt wird, durch den zweiten Widerstand 13 über die Diode 12. Der Widerstandswert des ersten Widerstands 11 ist ausreichend höher als derjenige des zweiten Widerstands 13, wodurch ein durch den ersten Widerstand 11 fließender Strom ausreichend kleiner als ein Strom gemacht wird, der durch den zweiten Widerstand 13 fließt.
Unter der Annahme, dass der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließende Strom Ip ist, und dass das Wicklungsverhältnis der Primärwicklung 3a zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 1:Nc beträgt, ist die über dem zweiten Widerstand 13 (mit einem Widerstandswert Rs) erzeugte Spannung Vs durch die nachfolgende Gleichung (3) dargestellt.
Wenn das Wicklungsverhältnis Nc mit einem ausreichend großen Wert gewählt ist und der Widerstandwert Rs mit einem kleinen Wert in der Gleichung (3) gewählt ist, wird die Spannung, die über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 erzeugt wird, ausreichend kleiner als die Eingangsspannung Vin. Aus diesem Grund wird die Differenzspannung (Vin – Vout) zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout an die Induktanzeinrichtung 6 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der durch die Induktanzeinrichtung 6 (welche den Induktanzwert Lf aufweist) mit einer Steigung (Vin – Vout)/Lf größer.
Wenn als nächstes die Schalteinrichtung 4 durch das Steuersignal der Steuerschaltung 10 AUS-geschaltet wird, wird die Gleichrichtungsdiode 5 durch Strom EIN-geschaltet, welche durch die Induktanzeinrichtung 6 fließt, und die Ausgangsspannung Vout wird an die Induktanzeinrichtung 6 angelegt. In diesem Zustand nimmt der durch die Induktanzeinrichtung 6 fließende Strom mit einer Steigung von Vout/Lf ab. In diesem Zeitpunkt fließt kein Strom durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3. Der Erregungsstrom des Stromtransformators 3 fließt durch den ersten Widerstand 11, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 3 verbraucht wird. Der Transformator 3 wird deshalb auf einen Nullenergiezustand rückgesetzt. Die nachfolgende Gleichung (4) wird bereitgestellt, wenn angenommen wird, dass die EIN-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 Ton beträgt, dass die AUS-Schaltperiode dieser Einrichtung Toff beträgt und dass die Stromhöhe, die in der Induktanz 6 in der EIN-Schaltperiode gleich der Stromhöhe desjenigen Stroms ist, der in der AUS-Schaltperiode abnimmt.
Die Ausgangsspannung Vout wird deshalb berechnet unter Verwendung des EIN/AUS-Schaltverhältnisses der Schalteinrichtung 4, wie durch die nachfolgende Gleichung (5) dargestellt ist.
Der Spitzenwert Ip des Stroms, der durch die Induktanzeinrichtung 6 fließt, ist durch die folgende Gleichung (6) dargestellt, wie in den Erläuterungen des vorstehenden genannten Stands der Technik dargestellt.
Da der Mittelwert Iav des Stroms, welcher durch die Induktanzeinrichtung 6 fließt, gleich dem Ausgangsstrom Iout in der Gleichung (6) ist, wird die Gleichung (6) durch die nachfolgende Gleichung (7) dargstellt.
Um in Bezug auf die Gleichung (6) die Ausgangsspannung in einem Überstrombereich konstant zu halten, wird bemerkt, dass der Spitzenwert Ip des Stroms, der begrenzt werden sollte, so geändert werden sollte, wie durch die Gleichung (6) dargestellt, und zwar abhängig von Änderungen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout.
Mit anderen Worten wird bemerkt, dass die Korrekturfunktion des zweiten Begriffs der Gleichung (6) zu der Referenzspannung für einen Überstrom addiert werden sollte, oder dass die Differenz eine tatsächlich ermittelte Stromwellenform und der Wert des zweiten Begriffs der Gleichung (7) gewonnen werden sollten.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 wird in der in 1 gezeigten Überstromschutzschaltung die Differenz zwischen der ermittelten Ausgangsspannung Vout und dem Ausgang der Korrekturfunktion gewonnen. Um das Korrekturausmaß aus dem zweiten Begriff der Gleichung (6) zu gewinnen, wird bemerkt, dass die Ermittlung der Ausgangsspannung Vout und des Einschaltdauerverhältnisses D erforderlich ist.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29, die in 1 gezeigt ist, wird die Ausgangsspannung Vout durch den dritten Widerstand 16 geteilt, der mit dem Ausgangsanschluss 8a verbunden ist, und durch den vierten Widerstand 17, der mit dem Ausgangsanschluss 8b verbunden ist, und es wird eine Ermittlung durchgeführt. Das Einschaltdauerverhältnis D wird gewonnen durch Mitteln des Steuersignals der Steuerschaltung 10. In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 wird das Steuersignal der Steuerschaltung 10 geteilt und gemittelt durch den fünften Widerstand 18, den sechsten Widerstand 19 und den Kondensator 20. Das durch den zweiten Begriff der Gleichung (6) dargestellte Korrekturausmaß wird gewonnen durch Multiplizieren des Einschaltdauerverhältnisses T mit der Ausgangsspannung Va und durch Gewinnen der Differenz zwischen dem Produkt der Multiplikation mit der Ausgangsspannung Vout. Aus diesem Grund wird in der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 die Multiplikation durch den Multiplizierer 1 ausgeführt. Außerdem wird das Korrekturausmaß berechnet durch eine Differenzverstärkerschaltung, aufweisend die mehreren Widerstände 22, 23, 24 und 25 und den Operationsverstärker 26.
2 zeigt eine Wellenformkurvendarstellung der Überstromermüdungscharakteristik bzw. -eigenschaft der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt, dass der Ausgangsstrom nicht größer wird, sondern derart gesteuert wird, dass er konstant ist, wenn die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout sich ändern und die Überstromschutzschaltung sich aktiviert.
3 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer weiteren Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Konfiguration der in 3 gezeigten Überstromschutzschaltung unterscheidet sich von der in 1 gezeigten vorstehend genannten Überstromschutzschaltung in den nachfolgend genannten Punkten. Eine Spitzenwerthalteschaltung 28 ist vorgesehen und eine Steuerschaltung 210 führt einen Steuervorgang derart durch, dass die Summe aus dem Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 28 und dem Ausgangssignal der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 konstant wird. In der in 3 gezeigten Überstromschutzschaltung bezeichnet die Ziffer 215 einen Fehlerverstärker, und die Ziffer 210 bezeichnet die Steuerschaltung. In dieser Überstromschutzschaltung werden die Referenzspannung und die Referenzstromquelle 14 und die Summe aus dem Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 28 und des Ausgangssignals der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 durch den Fehlerverstärker 215 fehlerverstärkt. Das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 215 wird in die Steuerschaltung 210 eingegeben. Die Steuerschaltung 210 führt einen Steuervorgang auf Grundlage des Fehlerverstärkungssignals derart durch, dass die Summe aus dem Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 28 mit dem Ausgangssignal der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 konstant wird. Da die übrige Konfiguration der Überstromschutzschaltung, die in 3 gezeigt ist, derjenigen der Überstromschutzschaltung entspricht, die in 1 gezeigt ist, erübrigt sich eine Erläuterung.
In 3 ist der erste Widerstand 11 parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. In der AUS-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 fließt ein Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 3 verbraucht wird. Die Diode 12 richtet den Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 induziert wird. Der zweite Widerstand 13 erzeugt eine Spannung proportional zu dem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Spitzenwerthalteschaltung 28 eine Diode 281, einen Kondensator 282 und einen Widerstand 283. Die Spitzenwerthalteschaltung 28, die vorstehend erläutert konfiguriert ist, ist mit der rückwärtigen Stufe des zweiten Widerstands 13 verbunden und hält die Spitzenwertspannung der Spannung proportional zu dem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt. Das Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 28 wird in einen Anschluss des Addierers 27 eingegeben. Die Spannung von der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 29 wird in den anderen Anschlüssen des Addierers 27 eingegeben. In der in 3 gezeigten Überstromschutzschaltung wird eine Überstromschutzsteuerung durchgeführt durch Addieren eines korrigierten Betrags zu einer Spitzenwertspannung, welche durch die Spitzenwertaufladung der Spannung gewonnen wird, die über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und die proportional zu dem Strom ist, der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt. Die in 3 gezeigte Stromschutzschaltung vermag deshalb den Ausgangsstrom konstant zu halten.
In der in 1 gezeigten Überstromschutzschaltung steigt der Schaltstrom in der Periode vom Empfang des AUS-Schaltsignals bis zu dem tatsächlichen AUS-Schaltvorgang aufgrund der AUS-Schaltverzögerungszeit des Komparators 15 und der Schalteinrichtung 4. Dies erhöht den Ausgangsstrom der Überstromschutzschaltung, die in 1 gezeigt ist. In der in 3 gezeigten Überstromschutzschaltung kann der Ausgangsstrom sicher konstant gemacht werden dank einer negativen Rückkopplung unter Verwendung des Fehlerverstärkers 215.
«Ausführungsform 2»
Als nächstes wird eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, insbesondere 4 erläutert. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2. In 4 werden funktionsidentische Bestandteile sowie Konfigurationen entsprechend der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1 durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterungen erübrigen sich. Bei Erläuterung der nachfolgenden Ausführungsformen sind die funktionsidentischen Widerstände in der Überstromschutzschaltung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. In jeder Ausführungsform sind die Zahlen bzw. Nummern in ihrem Namen konsistent.
In 4 ist die Eingangsgleichstromquelle aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle bzw. einer Batterie gebildet und über die Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Der Stromtransformator 3 weist die Primärwicklung 3a und die Sekundärwicklung 3b auf und ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit einer Umschaltschaltung 31 verbunden, die mehrere Schalteinrichtungen 36, 37, 38 und 39 und einen Transformator 40 umfasst.
Der erste Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. Die Diode 12 richtet einen Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 induziert wird, und eine Spannung proportional zu einem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, wird über den zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Die Umschaltschaltung 31 weist eine Reihenschaltung auf, welche eine erste Schalteinrichtung 36 und eine zweite Schalteinrichtung 37 umfasst, und eine Reihenschaltung, welche eine dritte Schalteinrichtung 38 und eine vierte Schalteinrichtung 39 umfasst. Diese Reihenschaltungen sind mit dem Eingangsanschluss 2a über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 und außerdem mit dem Eingangsanschluss 2b verbunden. Die erste Schalteinrichtung 36 und die zweite Schalteinrichtung 37 sind derart konfiguriert, dass sie EIN/AUS-Schaltvorgänge abwechselnd wiederholen. Außerdem sind die dritte Schalteinrichtung 38 und die vierte Schalteinrichtung 39 so konfiguriert, dass sie EIN/AUS-Schaltvorgänge abwechselnd wiederholen.
Ein Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit dem Eingangsanschluss 2a verbunden, und der andere Anschluss ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Schalteinrichtung 36 mit der dritten Schalteinrichtung 38 verbunden.
Der Transformator 40 weist eine Primärwicklung 40a, eine erste Sekundärwicklung 40b und eine zweite Sekundärwicklung 40c auf. Ein Anschluss der Primärwicklung 40a ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Schalteinrichtung 36 mit der zweiten Schalteinrichtung 37 verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 40a ist mit dem Verbindungspunkt der dritten Schaltein richtung 38 mit der vierten Schalteinrichtung 39 verbunden. Die erste Sekundärwicklung 40b und die zweite Sekundärwicklung 40c des Transformators sind in Reihe geschaltet.
Die Anode einer ersten Gleichrichtungsdiode 41 ist mit einem Anschluss der ersten Sekundärwicklung 40b des Transformators 40 verbunden. Die Anode einer zweiten Gleichrichtungsdiode 42 ist mit einem Anschluss der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators 40 verbunden. Die Kathode der ersten Gleichrichtungsdiode 41 ist mit der Kathode der zweiten Gleichrichtungsdiode 42 unter Bildung einer Gleichrichtungsschaltung verbunden.
Eine Reihenschaltung, aufweisend eine Induktanzeinrichtung 43 und einen Glättungskondensator 44 ist auf der Sekundärseite des Transformators 40 vorgesehen. Die Reihenschaltung, aufweisend die Induktanzeinrichtung 43 und den Glättungskondensator 44 bildet eine Glättungsschaltung. Ein Anschluss dieser Glättungsschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Sekundärwicklung 40b mit der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators verbunden. Der andere Anschluss der Glättungsschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Gleichrichtungsdiode 41 mit der zweiten Gleichrichtungsdiode 42 verbunden. Der Glättungskondensator 44 ist über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b in Verbindung gebracht. Eine durch den Glättungskondensator 44 gemittelte Spannung wird über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b ausgegeben. Die Last 9 ist über die Ausganganschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht und verbraucht Strom aus der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
In 4 gibt eine Steuerschaltung 42 das Steuersignal zum Ermitteln der EIN/AUS-Schaltvorgänge der Schalteinrichtungen 36, 37, 38 und 39 der Umschaltschaltung aus. Das Steuersignal, welches von der Steuerschaltung 45 ausgegeben wird, macht die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b konstant bzw. ermittelt das EIN/AUS-Schaltverhältnis auf Grundlage eines Überstrom AUS-Schaltsignals.
In 2 umfasst eine korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 30 einen dritten Widerstand 46, einen vierten Widerstand 47, einen fünften Widerstand 48 und einen ersten Kondensator 49. Ein Anschluss der Reihenschaltung, aufweisend den dritten Widerstand 46 und den fünften Widerstand 48 ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Schalteinrichtung 36 mit der zweiten Schalteinrichtung 37 verbunden. Außerdem ist der andere Anschluss der Reihenschaltung mit dem Verbindungspunkt der zweiten Schalteinrichtung 37 mit der vierten Schalteinrichtung 39 verbunden. Ein Anschluss des ersten Kondensators 49 ist mit dem Verbindungspunkt der zweiten Schalteinrichtung 37 mit der vierten Schalteinrichtung 39 verbunden. Der andere Anschluss des ersten Kondensators 49 ist mit dem vierten Widerstand 47 verbunden.
Ein Anschluss des vierten Widerstands 47 ist mit dem Verbindungspunkt der dritten Schalteinrichtung 38 mit der vierten Schalteinrichtung 39 verbunden. Der andere Anschluss des vierten Widerstand 47 ist mit dem Verbindungspunkt des dritten Widerstands 46 mit dem fünften Widerstand 48 verbunden. Der erste Kondensator 49 ist parallel zu dem fünften Widerstand 48 geschaltet. Eine durch Dividieren und Mitteln der Spannung über der zweiten Schalteinrichtung 37 und der Spannung über der vierten Schalteinrichtung 39 gewonnene Spannung wird über dem ersten Kondensator 49 erzeugt.
Die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 30 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2 ist mit einem sechsten Widerstand 50, einem siebten Widerstand 51 und einem achten Widerstand 52 verbunden. Ein Anschluss der Reihenschaltung, aufweisend den sechsten Transistor 50 und dem sechsten Widerstand 50 und dem achten Widerstand 52 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss 45a der Steuerschaltung 45 verbunden. Der andere Anschluss der Reihenschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der zweiten Schalteinrichtung 37 mit der vierten Schalteinrichtung 39 verbunden. Ein Anschluss des siebten Widerstands 51 ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss 45b der Steuerschaltung 45 verbunden. Der andere Anschluss des siebten Widerstands 51 ist mit dem Verbindungspunkt des sechsten Widerstands 50 und des achten Widerstands 52 verbunden. Ein zweiter Kondensator 53 ist parallel zu dem achten Widerstand 52 geschaltet. Eine durch Teilen der gemittelten Ausgangsspannungen des ersten Ausgangsanschlusses 45a und des zweiten Anschlusses 45b der Steuerschaltung 45 gewonnene Spannung wird über den zweiten Kondensator 53 erzeugt. Die gewonnene Spannung ist proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhaltens D des Ausgangssignals der Steuerschaltung 45.
Der Multiplizierer 21 berechnet das Produkt (eine Spannung Vm) aus der Spannung Vo, welche über dem ersten Kondensator 49 erzeugt wird, mit der Spannung Vd, welche über den zweiten Kondensator 53 erzeugt wird.
Außerdem ist die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 30 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2 mit den mehreren Widerständen 22, 23, 24 und 25 und dem Operationsverstärker 26 versehen, genau so wie im Fall der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1. Diese Schaltung berechnet die Differenz zwischen der Spannung Vm und der Spannung Vo. In der Ausführungsform 2 sind diese Widerstände, die mit dem Operationsverstärker 26 verbunden sind, als neunter Widerstand 22, zehnter Widerstand 23, elfter Widerstand 24 und zwölfter Widerstand 25 bezeichnet.
Der Addierer 27 gibt die Summe aus der Spannung Vs, welche über den zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und der Spannung von der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 30 aus. Die Referenzspannung der Referenzstromquelle 14 und die Summenspannung, welche von den Addierer 27 ausgegeben wird, werden in den Komparator 15 eingegeben und miteinander verglichen. Wenn durch den Vergleich beurteilt wird, dass ein Überstromzustand aufgetreten ist, gibt der Komparator 15 ein AUS-Schaltsignal an die Steuerschaltung 45 aus.
Die Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2, die wie vorstehend erläutert konfiguriert ist, wird nunmehr unter Bezug auf 4 und 5 erläutert. 5 zeigt ein Wellenformdiagramm der Arbeitsweise bzw. des Betriebs der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2.
Die Steuerschaltung 45 (in 4) ermittelt die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b und gibt PWM-Signale derart aus, dass die Ausgangsspannung konstant wird. Die EIN/AUS-Schaltsignale, die als Steuersignale in diesem Zeitpunkt dienen, sind mit einer Phasendifferenz von 120° in Bezug aufeinander aktiv, und das maximale Einschaltverhältnis hiervon ist mit 50% gewählt. Die PWM-Signale der Steuerschaltung 45 werden an die erste Treiberschaltung 54 und die zweite Treiberschaltung 55 ausgegeben. Die erste Treiberschaltung 54 gibt ein Treibersignal zum EIN/AUS-Schalten der ersten Schalteirnrichtung 36 synchron zu dem EIN/AUS-Schaltzeitpunkt bzw. -takt des ersten PWM-Signals aus, welches eingegeben worden ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt die erste Treiberschaltung 54 ein Treibersignal derart aus, dass die zweite Schalteinrichtung 57 einen EIN/AUS-Schaltvorgang komplementär zu dem ersten PWM-Signal wiederholt. In ähnlicher Weise gibt die zweite Treiberschaltung 55 ein Treibersignal zum EIN/AUS-Schalten der Dritten Schalteinrichtung 38 synchron zu dem zweiten PWM-Signal aus. Die zweite Treiberschaltung 55 gibt außerdem ein Treibersignal derart aus, dass die vierte Schalteinrichtung 39 den EIN/AUS-Schaltvorgang komplementär zu dem zweiten PWM-Signal wiederholt.
Die Steuerschaltung 45 treibt und steuert die erste Treiberschaltung 54 und die zweite Treiberschaltung 55, wie vorstehend erläutert, wodurch eine Spannung V2, die an die zweite Schalteinrichtung 37 angelegt ist, und eine Spannung V4, die an die vierte Schalteinrichtung 39 angelegt ist, die in Abschnitten 5 und Abschnitten 6 von 5 gezeigten Wellenformen aufweisen. Wenn die erste Schalteinrichtung 36 EIN-geschaltet ist (sich ind er T0- bis T1-Periode befindet, die im Abschnitt (1) von 5 gezeigt ist), nimmt die vierte Schalteinrichtung 39 gleichzeitig einen EIN-Schaltzustand (siehe Abschnitt (4) von 5) ein, und die Eingangsspannung Vin wird an die Primärwicklung 40a des Transformators 40 angelegt. In diesem Zeitpunkt erzeugen Spannungen (Vin/N) über der ersten Sekundärwicklung 40b und über der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators 40. Durch die Spannungserzeugung über der ersten Sekundärwicklung 40b und über der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators 40 schaltet die erste Gleichrichtungsdiode 41 EIN und die zweite Gleichrichtungsdiode 42 schaltet AUS. Hierdurch wird die Differenz zwischen der Spannung (Vin/N) und der Ausgangsspannung (Vin/N – Vout) an die Induktanzeinrichtung 43 angelegt.
Wenn sowohl die erste Schalteinrichtung 36 (siehe Abschnitt (1) von 5) wie die dritte Schalteinrichtung 38 (siehe Abschnitt (3) von 5) AUS-geschaltet sind, sind sowohl die zweite Schalteinrichtung 37 (siehe Abschnitt (2) von 5) sowie die vierte Schalteinrichtung 39 (siehe Abschnitt (4) von 5) EIN-geschaltet, wie in 5 gezeigt. Sowohl die an die zweite Schalteinrichtung 37 angelegte Spannung V2 wie die an die vierte Schalteinrichtung 39 angelegte Spannung V2 werden dadurch Null, wodurch die Primärwicklung 40a des Transformators kurzgeschlossen und die daran angelegte Spannung Null wird. Hierdurch wird keine Spannung über den Sekundärwicklungen 40b und 40c des Transformators 40 erzeugt. Der durch die Induktanzeinrichtung 43 fließende Strom wird durch die erste Gleichrichtungsdiode 41 und die zweite Gleichrichtungsdiode 42 umgeleitet, wodurch die an die Induktanzeinrichtung 43 angelegte Spannung zur Ausgangsspannung Vout wird.
Wenn die dritte Schalteinrichtung 38 EIN-geschaltet ist (sich in den im Abschnitt (3) von 5 gezeigten T2-bis-T3-Periodenbereich befindet), wird die zweite Schalteinrichtung 37 EIN-geschaltet. Die Eingangsspannung Vin wird damit an die Primärwicklung 40a des Transformators 40 in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen in der T0-bis-T1-Periode angelegt. Die Spannungen (Vin/N) werden dadurch über den Sekundärwicklungen 40b und 40c des Transformator 40 in entgegengesetz ter Richtung erzeugt. Die erste Gleichrichtungsdiode 41 schaltet AUS, und die zweite Gleichrichtungsdiode 42 schaltet EIN. Eine Spannung (Vin/N – Vout) wird dadurch an die Impedanzeinrichtung 43 angelegt.
Wenn die Steuerung derart ausgeführt wird, dass die EIN-Schaltperiode der ersten Schalteinrichtung 36 und die EIN-Schaltperiode der dritten Schalteinrichtung 38 den gleichen Wert (Ton), zwei Perioden aufweist, das heißt, die T1-bis-T2-Periode und die T3-bis-T4-Periode, weisen sowohl die erste Schalteinrichtung 36 wie die vierte Schalteinrichtung 33 AUS-schalten und den gleichen Wert (Toff) auf. Da die Erhöhung und Erniedrigung des Erregungsstroms der Induktanzeinrichtung 43 im Dauerzustand gleich sind, ergibt sich folgende Gleichung.
Die Ausgangsspannung Vout ist demnach wie folgt dargestellt.
Da andererseits die Eingangsspannung Vin ausschließlich dann angelegt wird, wenn die erste Schalteinrichtung 36 EIN-geschaltet ist, ist die mittlere Spannung V2av der Spannung V2, die an die zweite Schalteinrichtung 37 angelegt ist, wie folgt dargestellt.
Selbst dann, wenn die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout sich ändern, ist damit die Ausgangsspannung Vout stets proportional zu der mittleren Spannung V2av. In ähnlicher Weise ist die mittlere Spannung V4av der angelegten Spannung V4 proportional zu der Ausgangsspannung Vout. Die Spannung Vo, die gewonnen wird durch Teilen und Mitteln der angelegten Spannung V2 und der angelegten Spannung V4 unter Nutzung des dritten Widerstands 46, des vierten Widerstands 47 und des ersten Kondensators 49 ist deshalb proportional zu der Ausgangsspannung Vout.
Der Mittelwert der PWM-Ausgangssignale der Steuerschaltung 45 ist außerdem proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis. Die durch Teilen und Mitteln der Ausgangssignale unter Verwendung des sechsten Widerstands 50, des siebten Widerstands 51 und des zweiten Kondensators 53 gewonnene Spannung ist damit proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis des PWM-Signals.
Wenn der Induktanzwert der Induktanzeinrichtung 43 in der überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2 klein ist, unterscheidet sich der Ausgangsstrom Iout von dem Spitzenwert Ip des Stroms, welcher durch die Induktanzeinrichtung 43 fließt. Mit anderen Worten ändert sich die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom Iout und dem Spitzenwert Ip abhängig von der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout. Der durch die Induktanzeinrichtung 43 fließende Strom wird zu der Primärwicklung 40a über den Transformator 40 übertragen und fließt durch die Primärwick lung 3a des Stromtransformators 3. Wenn der Transformator 40 weggelassen wird, wird deshalb die Konfiguration der Ausführungsform 2 nahezu äquivalent zu der Konfiguration der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1, Um diesen Einfluss zu kompensieren, wird eine Korrektur durchgeführt, wie in der Ausführungsform 1 erläutert, unter Nutzung der Spannung proportional zur Ausgangsspannung Vout und der Spannung proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis D, wodurch der Strom in der Ermüdungscharakteristik konstant gemacht werden kann.
Wie vorstehend erläutert, wird in der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2 die Spannung proportional zur Ausgangsspannung Vout über den ersten Kondensator 49 erzeugt, und die Spannung proportional zu dem EIN/AUS-Verhältnis D wird über den zweiten Kondensator 53 erzeugt. Aus diesem Grund wird in der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der in 4 gezeigten Ausführungsform 2 ein Korrekturausmaß im Hinblick auf die Ausgangsspannung und das EIN/AUS-Schaltverhältnis D berechnet, Hierdurch kann der Ausgangsstrom Iout selbst in einem Überstromzustand konstant gemacht werden.
Obwohl die Ausführungsform 2 unter Verwendung eines Vollbrückengleichrichters als Beispiel erläutert wurde, können Effekte ähnlich der Ausführungsform 2 erzielt werden durch eine Vorrichtung, die eine Glättungsschaltung mit Bauteilen entsprechend der Induktanzeinrichtung 43 und dem Glättungskondensator 44 der Ausführungsform 2 umfasst, und die eine Ausgangsspannung durch Mitteln einer Rechteckwellenspannung erzeugt. Außerdem ist die Ausführungsform erläutert durch eine Konfiguration der Mittelung der angelegten Spannung V2 und V4, wie in 4 gezeigt, um eine Spannung proportional zu der Ausgangs spannung zu gewinnen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf diese Konfiguration nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein Schaltnetzteil eine Spannung proportional zu der Ausgangsspannung erzielen durch Hinzufügen einer Zusatzwicklung zu einem Transformator, gleichrichtender Spannung, die über der Zusatzwicklung erzeugt wird, und Glätten derselben durch eine Induktanzeinrichtung und einen Glättungskondensator. Die durch die vorstehend genannte Konfiguration gewonnene Spannung wird zu Korrekturzwecken angelgt.
«Ausführungsform 3»
Als nächstes wird eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezug auf die 6 der Zeichnung erläutert. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm eine Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3. In 6 sind dieselben Bestandteile in Bezug auf ihre Funktion und Konfiguration, wie diejenigen der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, die vorstehend erläutert ist, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Erläuterung erübrigt sich.
In 6 ist die Eingangsgleichstromquelle 1 aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle oder einer Batterie gebildet und über die Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Der Stromtransformator 3 weist die Primärwicklung 3a und die Sekundärwicklung 3b auf und ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit der Umschaltschaltung 31 verbunden, welche mehrere Schalteinrichtungen 36, 37, 38 und 3u und den Isolationstransformator 40 umfasst.
Die Serienschaltung aus der ersten Schalteinrichtung 36 und der zweiten Schalteinrichtung 37 ist mit dem Eingangsanschluss 2a über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 verbunden und derart konfiguriert, dass die Schalteinrichtungen EIN/AUS-Schaltvorgänge abwechselnd wiederholen. Die Reihenschaltung mit der dritten Schalteinrichtung 38 und der vierten Schalteinrichtung 39 ist mit dem Eingangsanschluss 2a über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 verbunden und derart konfiguriert, dass die Schalteinrichtungen EIN/AUS-Schaltvorgänge abwechselnd wiederholen.
Der isolierte Transformator bzw. Isolationstransformator 40 weist eine Primärwicklung 40a, die erste Sekundärwicklung 40b und die zweite Sekundärwicklung 40c auf. Ein Anschluss der Primärwicklung 40a ist mit einem Verbindungspunkt (einem ersten Verbindungspunkt) der ersten Schalteinrichtung 36 und der zweiten Schalteinrichtung 37 verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 40a ist mit dem Verbindungspunkt (einem zweiten Verbindungspunkt) der dritten Schalteinrichtung 38 und der vierten Schalteinrichtung 49 verbunden. Die erste Sekundärwicklung 40b und die zweite Sekundärwicklung 40c des Transformators 40 sind in Reihe geschaltet. Die Anode der ersten Gleichrichtungsdiode 41 ist mit der ersten Sekundärwicklung 40b des Transformators 40 verbunden. Die Anode der zweiten Gleichrichtungsdiode 42 ist mit der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators 40 verbunden. Die Kathode der ersten Gleichrichtungsdiode 41 ist direkt mit der Kathode der zweiten Gleichrichtungsdiode 42 verbunden.
Die Induktanzeinrichtung 43 und der Glättungskondensator 44 sind in Reihe geschaltet. Eine Glättungsschaltung ist aus einer Reihenschaltung aus der Induktanzeinrichtung 43 und dem Glättungskondensator 44 gebildet. Ein Anschluss dieser Glättungsschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Sekundärwicklung 40b mit der zweiten Sekundärwicklung 40c des Transformators 40 verbunden. Der andere Anschluss der Glättungsschaltung ist mit dem Verbindungspunkt der ersten Gleichrichtungsdiode 41 mit der zweiten Gleichrichtungsdiode 42 verbunden. Der Glättungskondensator 44 ist über die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b derart in Verbindung gebracht, dass die Spannung über den Glättungskondensator 44 ausgegeben wird. Die Last 9 ist über die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht und verbraucht Strom aus der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Wie vorstehend erläutert, nutzt das Schaltnetzteil in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3 den Isolationstransformator 40 und ist aus einem Vollbrückengleichrichter mit mehreren Schalteinrichtungen gebildet.
Der erste Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 in Verbindung gebracht bzw. geschaltet. Die Diode 12 richtet einen Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 induziert wird, und eine Spannung proportional zu einem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, wird über den zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Die Konfiguration in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 3 ist im Wesentlichen identisch zu der Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 2.
Eine Reihenschaltung aus einem dritten Widerstand 60 und einem vierten Widerstand 61 ist über den zweiten Widerstand 13 in Verbindung gebracht, wodurch eine Spannung, die über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, geteilt wird. Ein erster Kondensator 62 ist parallel zu dem vierten Widerstand 61 geschaltet, wodurch eine Spannungsspitze absorbiert wird, die über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird.
Ein Anschluss eines fünften Widerstands 63 ist mit dem ersten Verbindungspunkt verbunden, und ein Anschluss eines sechsten Widerstandes 64 ist mit dem zweiten Verbindungspunkt verbunden. Der andere Anschluss der Widerstände 63 und 64 sind miteinander verbunden. Spannungen an den ersten und zweiten Verbindungspunkten werden durch den fünften Widerstand 63, den sechsten Widerstand 64 und einem zweiten Kondensator 65 gemittelt. Eine Spannung Nvout/2 proportional zu der Ausgangsspannung Vout ist über den zweiten Kondensator 65 erzeugt.
Ein Anschluss eines siebten Widerstandes 66 ist mit dem ersten Verbindungspunkt verbunden, und der andere Anschluss des siebten Widerstands 66 ist mit einer zweiten Diode 67 verbunden. Außerdem sind die zweite Diode 67, die eine dritte Diode 68, eine vierte Diode 69 und ein achter Widerstand 70 in Reihe geschaltet. Wenn die erste Schalteinrichtung 36 EIN-geschaltet wird, wird die Spannung Vin, die in dem ersten Verbindungspunkt erzeugt wird, durch den siebten Widerstand 66 und dem achten Widerstand 70 geteilt bzw. unterteilt. Die zweite, dritten und vierten Dioden 67, 68 und 69 dienen dazu, die Durchlassspannungen der Transistoren und Dioden zu korrigieren, wie nachfolgend erläutert.
Ein erster Transistor 71 gibt die durch den siebten Widerstand 66 und den achten Widerstand 70 geteilte Spannung mit niedriger Impedanz aus. Wenn die erste Schalteinrichtung 36 AUS-geschaltet ist, ist eine fünfte Diode 72, welche mit dem Emitter des ersten Transistors 71 verbunden ist, in umgekehrter Richtung vorgespannt und verhindert einen Stromrückfluss. Ein neunter Widerstand 73, welcher mit der Kathode der fünften Diode 72 verbunden ist, ist mit dem Emitter eines zweiten Transistors 74 verbunden. Wenn die erste Schalteinrichtung 36 EIN-geschaltet ist, wird die Differenzspannung zwischen der unterteilten Spannung und der Spannung (Nvout/2) proportional zu der Ausgangsspannung in einen Strom durch den neunten Widerstand 73 umgesetzt. Der Strom wird von dem Kollektor des zweiten Transistors 74 ausgegeben.
Ein Spannungsabfall an jeder der zweiten bis fünften Dioden 67, 68, 69 und 72 ist gleich der Durchlassrichtung vorgespannten Basisemitterspannung des ersten Transistors 71 und der Durchlassrichtung vorgespannten Basisemitterspannung des zweiten Transistors 74. Es wird angenommen, dass die Spannung Vpn ist und dass der Stromverstärkungsfaktor des ersten Transistors 71 und des zweiten Transistors 74 jeweils ausreichend groß ist. Unter diesen Annahmen wird die Basisspannung des ersten Transistors 71 (Vin/2 + 3Vpn), und die an den neunten Widerstand 73 angelegte Spannung wird (Vin/2 – Nvout/2), weil Vpn ausgelöscht ist. Ausschließlich dann, wenn die erste Schalteinrichtung 36 EIN-geschaltet ist, fließt deshalb ein Strom {(Vin – Nvout)/2Rx} durch den Kollektor des zweiten Tran sistors 74. Der Widerstandswert des neunten Widerstands 73 wird vorwiegend als Rx angenommen.
Eine Schaltungskonfiguration ähnlich der vorstehend erläuterten ist außerdem mit dem zweiten Verbindungspunkt verbunden. Ein zehnter Transistor 75 ist mit dem zweiten Verbindungspunkt verbunden. Eine sechste Diode 76, eine siebte Diode 77, eine achte Diode 78 und ein elfter Widerstand 79 sind in Reihe zu dem zehnten Widerstand 75 geschaltet. Eine neunte Diode 81 ist mit dem Emitter eines dritten Transistors 80 verbunden. Die Kathode der neunten Diode 81 ist mit dem Emitter eines vierten Transistors 83 über einen zwölften Widerstand 72 verbunden. Wenn die dritte Schalteinrichtung 38 EIN-geschaltet ist, fließt der Strom {(Vin – Nvout)/2Rx} durch den Kollektor des vierten Transistors 73 in einer Weise ähnlich zu dem, was vorstehend erläutert ist. Vorwiegend wird jedoch angenommen, dass der Widerstandwert des zwölften Transistors 82 derselbe ist wie derjenige des neunten Widerstands 73, das heißt, Rx.
Ein dreizehnter Widerstand 84 und ein dritter Kondensator 85, die mit den Kollektoren des zweiten Transistors 74 und des vierten Transistors 83 verbunden sind, Addieren und Mitteln die Kollektorströme des zweiten Transistors 74 und des vierten Transistors 83. Eine Spannung {D·Ry(Vin – Nvout)/2Rx} abhängig vom Einschaltdauerverhältnis D in den EIN-Schaltperioden der ersten Schalteinrichtung 36 und der dritten Schalteinrichtung 38 können gewonnen werden durch Mitteln der Kollektorströme, wie vorstehend erläutert. Ry bezeichnet vorwiegend den Widerstandswert des dreizehnten Transistors 84.
Ein Strom proportional zu der Spannung {D·Ry(Vin – Nvout)/2Rx}, die wie vorstehend erläutert gewonnen wird, wird durch einen fünften Transistor 86 und einen vierzehnten Widerstand 87 erzeugt und genutzt, um ein Stromsignal zu korrigieren, welches im zweiten Transistor 13 erzeugt wird.
Wie in 6 gezeigt, ist die Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3 mit einer Steuerschaltung 88 versehen. Die Steuerschaltung 88 gibt PWM-Signale an die erste Treiberschaltung 54 und die zweite Treiberschaltung 55 derart aus, dass die Ausgangsspannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b während des gewöhnlichen Betriebs konstant wird. Wenn die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b einen bestimmten Spannungswert einnimmt oder größer wird, treibt die Steuerschaltung 88 die erste Treiberschaltung 54 und die zweite Treiberschaltung 55, und die ersten bis vierten Schalteinrichtungen 36, 37, 38 und 39 AUS-schalten.
Die erste Treiberschaltung 54 steuert den EIN/AUS-Schaltvorgang der ersten Schalteinrichtung 36 abhängig von dem PWM-Signal der Steuerschaltung 88. Außerdem steuert die erste Treiberschaltung 54 den EIN/AUS-Schaltvorgang der zweiten Schalteinrichtung 37 derart, dass die zweite Schalteinrichtung 37 komplementär zu dem EIN/AUS-Schaltvorgang der ersten Schalteinrichtung 36 AUS/EIN-schaltet. Die zweite Treiberschaltung 55 steuert den EIN/AUS-Schaltvorgang der dritten Schalteinrichtung 38 abhängig von dem EIN/AUS-Schaltverhältnis der Steuereinrichtung 88. Außerdem steuert die zweite Treiberschaltung 55 den EIN/AUS-Schaltvorgang der vierten Schalteinrichtung 39 derart, dass die vierte Schalteinrichtung 39 komplementär zu dem EIN/AUS-Schaltvorgang der dritten Schalteinrichtung 38 AUS/EIN-schaltet.
In der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 3 kann der ermittelte Spitzenstromwert mit einem Stromwert proportional zu der Spannung {D·Ry(Vin – Nvout)/2Rx) abhängig von dem Einschaltdauerverhältnis D korrigiert werden. Dadurch können ähnliche Effekte erzielt werden wie diejenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen 1 und 2.
«Ausführungsform 4»
Eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird nunmehr nachfolgend unter Bezug auf 7 der anliegenden Zeichnung erläutert. 7 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4. In 7 sind dieselben Bestandteile in Bezug auf Funktion und Konfiguration wie diejenigen der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, die vorstehend erläutert ist, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterung erübrigt sich.
Die Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4 unterscheidet sich von der vorstehend genannten Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, die in 1 gezeigt ist, dadurch, dass die grundsätzliche Schaltungskonfiguration der Ausführungsform 4 ein isolierender Rücklaufwandler bzw. -gleichrichter ist. Die Überstromschutzschaltung unterscheidet sich ferner bezüglich des Verfahrens zum Mitteln der Ausgangsspannung und des Verfahrens der Korrektur.
In 7 ist die Eingangsgleichstromquelle 1 aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle oder einer Batterie gebildet und über die Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Der Stromtransformator 3 weist die Primärwicklung 3a und die Sekundärwicklung 3b auf, und ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit einem Anschluss der Primärwicklung 100a eines Transformators 100 verbunden. Der Transformator 100 weist die Primärwicklung 100a, eine Sekundärwicklung 100b und eine Zusatzwicklung 100c auf. Der andere Anschluss der Primärwicklung 100a ist mit dem anderen Eingangsanschluss 2b über den Schaltanschluss 4 verbunden. Die Reihenschaltung mit einer ersten Gleichrichtungsdiode 101 und dem Glättungskondensator 7 ist mit der Sekundärwicklung 100b des Transformators 100 verbunden. Der Glättungskondensator 7 ist über die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht. 8 zeigt Wellenform des Stroms I1, der in die Primärwicklung 100a des Transformators 100 fließt, und des Stroms I2, der in der Sekundärwicklung 100b fließt.
Wenn der Schaltanschluss 4 EIN-geschaltet ist, wird die Eingangsspannung Vin an die Primärwicklung 100a des Transformators 100 über die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 angelegt und Erregungsenergie wird gespeichert. Wenn der Schaltanschluss AUS-geschaltet ist, wird die gespeicherte Erregungsenergie in dem Glättungskondensator 7 über die Sekundärwicklung 100b des Transformators 100 und die Gleichrichtungsdiode 101 entladen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung, die über der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 erzeugt wird, derart gewählt, dass sie ausreichend niedrig ist, wie vorstehend bezüglich der Ausführungsform 1 erläutert.
Der Glättungskondensator 7 ist über die Ausgangseinschlüsse 8a und 8b derart in Verbindung gebracht, dass die Spannung über den Glättungskondensator 7 ausgegeben wird. Die Last 9 ist über die Ausgangsanschlüsse 208a und 208b in Verbindung gebracht und verbraucht den Strom aus der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Der erste Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. Die Diode 12 richtet den Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 induziert wird. Eine Spannung proportional zu einem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, wird über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Der zweite Widerstand 13 ist mit einer korrigierten Spannungserzeugungsschaltung verbunden, die den dritten Widerstand 16, dem vierten Widerstand 17, dem fünften Widerstand 18, dem sechsten Widerstand 19, dem Kondensator 20 und einer arithmetischen Operationsschaltung 106 umfasst. Außerdem ist diese korrigierte Spannungserzeugungsschaltung mit dem Komparator 15 und der Referenzstromquelle 14 verbunden.
Eine zweite Gleichrichtungsdiode 102, ein zweiter Glättungskondensator 103 und eine zweite Last 104 sind mit der zusätzlichen Wicklung 100c des Transformators 100 verbunden. Wenn die Schalteinrichtung 4 AUS-geschaltet ist, wird die über der Zusatzwicklung 100c des Transformators 100 erzeugte Spannung in dem zweiten Glättungskondensator 103 über die zweite Gleichrichtungsdiode 102 gespeichert. Die zweite Last 104 simuliert beispielsweise Stromverbrauch in der Steuerschaltung 105. Die Steuerschaltung 105 ist mit den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b verbunden und steuert den EIN/AUS-Schaltvorgang der Schalteinrichtung 4 durch Ermitteln des Ausgangszustands.
In der Überstromschutzschaltung, die wie vorstehend erläutert aufgebaut ist, wird dann, wenn die Gleichrichtungsdiode 101 EIN-geschaltet ist, die Ausgangsspannung Vout an die Sekundärwicklung 100b des Transformators 100 angelegt. Eine Spannung proportional zu der Ausgangsspannung Vout wird über der zusätzlichen Wicklung 100c des Transformators 100 erzeugt. Der zweite Glättungskondensator 103 wird dadurch geladen, wodurch eine Spannung, welche über dem zweiten Glättungskondensator 103 erzeugt wird, proportional zur Ausgangsspannung Vout wird. Hierdurch wird die Spannung, die über dem zweiten Glättungskondensator 103 erzeugt wird, durch den siebten Widerstand 13 und dem vierten Widerstand 17 geteilt, wodurch die Spannung Vo proportional zu der Ausgangsspannung Vout gebildet wird.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung, die in 7 gezeigt ist, wandelt die arithmetische Operationsschaltung 106 die Spannung Vs, welche über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird. Diese Wandlung bzw. Umsetzung wird ausgeführt unter der Verwendung der Spannung Vo proportional zu der Ausgangsspannung Vout und der Spannung Vd proportional zu dem Einschaltdauerverhältnis D auf Grundlage einer nachfolgend erläuterten Theorie. Das Ausgangssignal der arithmetischen Operationsschaltung 106 wird in den Komparator 15 derart eingegeben, dass der Spitzenwert der gewandelten bzw. umgesetzten Spannung konstant wird.
In einem gewöhnlichen Zustand ermittelt die Steuerschaltung 105 das EIN/AUS-Schaltverhältnis der Schalteinrichtung 4, um die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b zu stabilisieren, und sie gibt ein EIN/AUS-Schaltsignal an die Schalteinrichtung 4 aus. Zum Zeitpunkt eines Überstroms erzeugt die Steuerschaltung 105 ein EIN/AUS-Schaltsignal abhängig von dem Ausgangssignal von dem Komparator 15 und gibt das EIN/AUS-Schaltsignal an die Schalteinrichtung 4 aus.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung der Ausführungsform 4 in der vorstehend erläuterten Konfiguration erläutert.
Die Beziehung zwischen dem Spitzenwert Ip des Stroms, welcher durch die Schalteinrichtung 4 fließt, und dem Ausgangsstrom Iout wird zunächst abgeleitet. Der Ausgangsstrom Iout ist durch den Mittelwert Im des Erregungsstroms des Transformators 100 zu dem Zeitpunkt gebildet, wenn die Gleichrichtungsdiode 101 EIN-geschaltet ist und durch die folgende Gleichung (11) wiedergegeben.
Mit anderen Worten ist der Mittelwert Im durch folgende Gleichung (12) dargestellt.
Die Schwankungsbreite ΔIm des Erregungsstroms des Transforma tors 100 ist durch die nachfolgende Gleichung (13) dargestellt. Die Gleichung (13) bezeichnet Vin die Eingangsspannung, Ton bezeichnet die EIN-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 und Lm bezeichnet den Induktanzwert des Transformators 100.
Der Spitzenwert des Erregungsstroms, das heißt, der Spitzenwert Ip des Stroms, welcher durch die Schalteinrichtung 4 fließt, ist durch die folgende Gleichung (14) dargestellt.
Der Ausgangsstrom Iout ist durch die folgende Gleichung 15 dargestellt.
Das Ein/Ausgabewandlungs- bzw. -umsetzverhältnis des Rücklaufkonverters ist jedoch durch die folgende Gleichung (16) dargestellt.
Damit kann eine Überstromschutzschaltung mit konstanter Stromkennlinie konfiguriert werden durch Ändern der Referenzspannung in Übereinstimmung mit der Gleichung (14) oder durch Durchführen des durch die Gleichung 15 wiedergegebenen Vorgangs- bzw. Betriebsablaufs wird die ermittelte Wellenform des Schaltstroms und durch Begrenzen des Schaltstroms derart, dass sein Spitzenwert konstant wird.
In dem Korrekturverfahren der Überschutzschaltung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 4 wird die Eingangsspannung an ein Magnetbestandteil (Transformator 100) in der EIN-Schaltperiode Ton der Schalteinrichtung 4 angelegt, Energie wird gespeichert und die Energie wird von dem Magnetbestandteil in der AUS-Schaltperiode Toff geliefert. In dieser Konfiguration ist eine Korrektur möglich durch die Korrekturgleichung, welche durch die Gleichung (15) wiedergegeben ist.
Die Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der wie vorstehend konfigurierten Ausführungsform 4 vermag den Spitzenwert Ip des ermittelten Stroms korrekt zu korrigieren. Dadurch können ähnliche Effekte erzielt werden wie diejenigen der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1, 2 und 3.
«Ausführungsform 5»
Als nächstes wird eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 9 der anliegenden Zeichnung erläutert. 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5. In 5 sind dieselben Bestandteile in Bezug Funktion und Konfiguration wie diejenigen der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Erläuterung erübrigt sich.
Die Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5 unterscheidet sich von der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der in 1 gezeigten Ausführungsform 1 bezüglich der Konfiguration einer Schaltung zum Durchführen der Korrektur, wobei die Ausführungsform 5 eine unterschiedliche Korrekturgleichung nutzt.
In 9 ist die Eingangsgleichstromquelle aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle oder einer Batterie gebildet. Diese Eingangsgleichstromquelle 1 ist über die Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Der Stromtransformator 3 weist die Primärwicklung 3a und die Sekundärwicklung 3b auf, und ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit einem Anschluss der Schalteinrichtung 4 verbunden. Der andere Anschluss der Schalteinrichtung 4 ist mit der Kathode der Gleichrichtungsdiode 5 und einem Anschluss der Induktanzeinrichtung 6 verbunden. Die Schalteinrichtung 4, die in dieser Weise in Verbindung gebracht ist, wird wiederholt durch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 10 EIN/AUS-geschaltet wird nachfolgend erläutert. Die Anode der Gleichrichtungsdiode 5 ist mit dem anderen Eingangsanschluss 2b verbunden.
Wie in 9 gezeigt, sind die Induktanzeinrichtung 6 und der Glättungskondensator 7 in Reihe geschaltet, wodurch eine Reihenschaltung gebildet ist. Diese Reihenschaltung ist über die Gleichrichtungsdiode 5 unter Bildung einer Glättungsschaltung in Verbindung gebracht. Diese Glättungsschaltung mittelt eine Rechteckwellenspannung, welche über der Gleichrichtungsdiode 5 erzeugt wird, wodurch eine Gleichspannung gebildet wird.
Eine Spannung, welche durch den Glättungskondensator 7 gemittelt wird, wird über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5 ausgegeben, wie in 9 gezeigt. Die Last 9 ist über die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht und verbraucht den Strom aus der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Die Steuerschaltung 10 ermittelt eine Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b und gibt ein Steuersignal zum Steuern des EIN/AUS-Schaltverhältnisses der Schalteinrichtung 4 derart aus, dass eine stabilisierte Spannung ausgegeben wird. Der erste Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. In der AUS-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 fließt ein Erregungsstrom durch die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 3 verbraucht wird.
Die Diode 12 richtet einen Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 impliziert wird. Der zweite Widerstand 13 erzeugt eine Spannung proportional zu einem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, und zwar in Echtzeit.
Wenn die Schalteinrichtung 4 EIN-geschaltet ist, wird ein durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließender Strom in einem Strom entsprechend dem Wicklungsverhältnis des Stromtransformators 3 gewandelt bzw. umgesetzt und fließt durch den zweiten Widerstand 13 über die Diode 12. Die Spannung Vs proportional zu dem Strom, welcher durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, wird dadurch über den zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Die Spannung Vs, welche über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, wird zu einer Spannung von einer korrigierten Spannung zu Erzeugungsschaltung 94 addiert, wie nachfolgend erläutert, und in einen Anschluss des Komparators 15 eingeben. Die Referenzspannung von der Referenzstromquelle 14 wird in den anderen Anschluss des Komparators 15 eingegeben. Die durch die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 94 erzeugte Spannung wird mit der Referenzspannung durch den Komparator 15 verglichen. Wenn die korrigierte Spannung die Referenzspannung erreicht, wird die Schalteinrichtung 4 über die Steuerschaltung 10 AUS-geschaltet.
Als nächstes wird die Konfiguration der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 94 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 5 erläutert.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 94 wird die Ausgangsspannung Va durch den dritten Widerstand 16 und den vierten Widerstand 17 geteilt, wodurch die Spannung Vo gebildet wird. Außerdem wird das Steuersignal der Steuerschaltung 10, das heißt ein EIN/AUS-Schaltsignal durch den fünften Widerstand 18, den sechsten Widerstand 19 und den Kondensator 20 gemittelt, wodurch die Spannung Vd proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis (Einschaltdauerverhältnis) D gebildet wird.
Außerdem wird die Eingangsspannung Vin durch einen neunten Widerstand 89 und einen zehnten Widerstand 90 geteilt, wodurch eine Spannung Vi gebildet wird.
Ein siebter Widerstand 22, ein achter Widerstand 25, ein elfter Widerstand 91, ein zwölfter Widerstand 93 und der Operationsverstärker 26 bilden eine Differenzverstärkerschaltung, und die Differenzverstärkerschaltung erzeugt eine Spannung (Vi – Vo).
Die Spannung Vd und die Spannung (Vi – Vo), die von der Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, werden in den Multiplizierer 21 eingegeben, und das Produkt {Vd × (Vi – Vo)} wird berechnet.
Ein Addierer 93 berechnet die Summe aus der Spannung Vs, die über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und dem invertierten Signal einer Spannung, welches von dem Multiplizierer 21 ausgegeben wird, und ergibt die Summe an den Komparator 15 aus. Das Ausgangssignal des Addierers 23 und die Referenzspannung Vr der Referenzstromquelle 14 werden in den Komparator 15 eingegeben. Der Komparator 15 vergleicht die Spannung Va mit der Referenzspannung Vr, wodurch der AUS-Schaltzeitpunkt bzw. der AUS-Schalttakt der Schalteinrichtung 4 ermittelt wird.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausfüh rungsform 5 in der vorstehend erläuterten Konfiguration näher erläutert.
Da der Vorgang der Wandlung bzw. Umsetzung der Eingangsspannung Vin in die Ausgangsspannung Vout durch den EIN/AUS-Schaltvorgang der Schalteinrichtung 4 derselbe ist wie des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, erübrigt sich eine Erläuterung. Ein Strom, der durch die Schalteinrichtung 4 fließt, kann in Echtzeit durch die Spannung über dem zweiten Widerstand 13 ermittelt werden.
In diesem Zeitpunkt ist die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom Iout und dem Spitzenstrom Ip des Schaltstroms durch die Gleichung 7 wiedergegeben, wie vorstehend bei der Erläuterung der Ausführungsform 1 ausgeführt. Wenn die Gleichung (5) vorwiegend verwendet wird, wird bemerkt, dass die Gleichung (7) äquivalent zu folgender Gleichung (17) ist.
Es wird bemerkt, dass mit anderen Worten die Ausgangsspannung gewonnen wird durch Addieren der Referenzspannung Vr zu einer korrigierten Spannung entsprechend einem korrigierten Strom, der durch die Korrekturfunktion im zweiten Ausdruck der Gleichung (17) erhalten wird. Alternativ wird bemerkt, dass die Ausgangsspannung gewonnen wird, indem die Differenz zwischen der Spannung Vs proportional zu einer tatsächlich ermittelten Wellenform ist und eine korrigierte Spannung dem Wert des korrigierten Stroms im zweiten Ausdruck der Gleichung (17) ist.
Es wird bemerkt, dass ein korrigiertes Signal, gewonnen durch die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 94 in der 9 gezeigten Überstromschutzschaltung einen korrigierten Wert bezeichnet, der im zweiten Ausdruck der Gleichung (17) dargestellt ist, und dass ein erforderliches Korrekturausmaß erzielbar ist. Selbst dann, wenn das Korrekturausmaß berechnet wird unter Verwendung der vorstehend erläuterten Schaltungskonfiguration, wird das Korrekturausmaß, dass durch die Gleichung (17) erhalten wird, höchsteigentlich identisch mit dem Korrekturausmaß, das durch die Gleichung (6) erhalten wird. Dadurch können ähnliche Effekte wie diejenigen der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Obwohl die Ausführungsform 5 unter Nutzung eines Heruntertransformierungswandlers beispielhaft erläutet ist, kann die vorliegende Erfindung mit einem isolierenden Konverter konfiguriert sein, wie etwa einem Vorwärtskonverter, der durch den in der Ausführungsform 2 erläuterten Vollbrückenwandler dargestellt ist. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung so konfiguriert sein, dass sie eine Glättungsschaltung mit Bestandteilen entsprechend der Induktanzeinrichtung und dem Glättungskondensator umfasst, wobei diese eine Ausgangsspannung durch Mitteln einer Rechteckwellenspannung erzeugt.
In diesem Schaltnetzteil kann eine Korrektur erfolgen, in die ein Ausdruck bzw. eine Größe entsprechend Vout als (N × Vout) herangezogen wird unter Verwendung der Korrekturgleichung, wenn ein Wicklungsverhältnis des Transformators N ist. Eine derartige Konfiguration erzielt ähnliche Effekte wie Ausführungsform 5.
«Ausführungsform 6»
Als nächstes wird eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 10 der anliegenden Zeichnung erläutert. 10 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6. In 10 sind in Bezug auf die Funktion und Konfiguration identische Bestandteile wie diejenigen der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung erübrigt sich.
Die Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 unterscheidet sich von der Überstromschutzschaltung in Übereinstimmung mit in 1 gezeigten Ausführungsform bezüglich der Konfiguration einer Schaltung zur Durchführung einer Korrektur, weil der Ausführungsform 6 eine unterschiedliche Korrekturgleichung nutzt.
In 10 ist die Eingangsgleichstromquelle 1 aus einer Schaltung zum Gleichrichten und Glätten einer kommerziellen Stromquelle oder einer Batterie gebildet. Diese Eingangsgleichstromquelle 1 ist über die Eingangsanschlüsse 2a und 2b in Verbindung gebracht. Der Stromtransformator 3 weist die Primärwicklung 3a und die Sekundärwicklung 3b auf. Ein Anschluss der Primärwicklung 3a ist mit einem (2a) der Eingangsanschlüsse 2a und 2b verbunden. Der andere Anschluss der Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 ist mit einem Anschluss der Schalteinrichtung 4 verbunden. Der andere An schluss der Schalteinrichtung 4 ist mit der Kathode der Gleichrichtungsdiode 5 und einem Anschluss der Induktanzeinrichtung 6 verbunden. Die Schalteinrichtung 4, die in dieser Weise in Verbindung gebracht wird, wird wiederholt durch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 10 EIN/AUS-geschaltet, wie nachfolgend erläutert. Die Anode der Gleichrichtungsdiode 5 ist mit dem anderen Eingangsanschluss 2b verbunden.
Wie in 10 gezeigt, sind die Induktanzeinrichtung 6 und der Glättungskondensator 7 in Reihe geschaltet, wodurch eine Reihenschaltung gebildet ist. Diese Reihenschaltung ist über die Gleichrichtungsdiode 5 in Verbindung gebracht, wodurch eine Glättungsschaltung gebildet ist. Diese Glättungsschaltung mittelt eine Rechteckwellenspannung, die über der Gleichrichtungsdiode 5 erzeugt wird, wodurch eine Gleichspannung gebildet wird.
Eine durch den Glättungskondensator 7 gemittelte Spannung stellt ein Ausgangssignal über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Obereinstimmung mit der in 10 gezeigten Ausführungsform 6 dar. Die Last 9 ist über die Eingangsanschlüsse 8a und 8b in Verbindung gebracht und verbraucht den Strom von der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils.
Die Steuerschaltung 10 ermittelt die Spannung über den Ausgangsanschlüssen 8a und 8b und gibt ein Steuersignal zum Steuern des EIN/AUS-Schaltverhältnisses der Schalteinrichtung 4 derart aus, dass eine stabilisierte Spannung ausgegeben wird. Der erste Widerstand 11 ist parallel zu der Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3 geschaltet. In der AUS-Schaltperiode der Schalteinrichtung 4 fließt ein Erregungs strom durch die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators 3, wodurch die Erregungsenergie des Stromtransformators 3 verbraucht wird.
Die Diode 12 richtet einen Strom gleich, der in die Sekundärwicklung 3b des Stromtransformators induziert wird. Der zweite Widerstand 13 erzeugt eine Spannung proportional zu einem Strom, der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt, und zwar in Echtzeit.
Wenn die Schalteinrichtung 4 EIN-geschaltet ist, wird der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließende Strom in einen Strom gewandelt bzw. umgesetzt entsprechend dem Wicklungsverhältnis des Stromtransformators 3, und er fließt durch den zweiten Widerstand 13 über die Diode 12. Die Spannung Vs ist damit proportional zu dem Strom, der durch die Primärwicklung 3a des Stromtransformators 3 fließt und sie wird über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt.
Die Differenz zwischen der Spannung Vs, welche über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und eine Spannung von einer korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 95, die vorstehend erläutert ist, wird berechnet, und in einen Anschluss des Komparators 15 eingegeben. Die Referenzspannung von der Referenzstromquelle 14 wird in den anderen Anschluss des Komparators 15 eingegeben. Die durch die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 95 korrigierte Spannung wird mit der Referenzspannung durch den Komparator 15 vergleichen. Wenn die korrigierte Spannung die Referenzspannung erreicht, wird die Schalteinrichtung 4 über die Steuerschaltung 10 AUS-geschaltet.
Als nächstes wird die Konfiguration der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 95 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 erläutert.
Die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 95 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 ist grundsätzlich dieselbe wie die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung in Übereinstimmung mit der vorstehend erläuterten Ausführungsform 1. In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 95 wird die Ausgangsspannung Vout durch den dritten Widerstand und dem vierten Widerstand 17 geteilt bzw. unterteilt, wodurch die Spannung Vo gebildet wird. Außerdem wird das Steuersignal der Steuerschaltaung 10, das heißt, ein EIN/AUS-Schaltsignal durch den fünften Widerstand 18, den sechsten Widerstand 19 und den Kondensator 20 gemittelt, wodurch die Spannung Vd proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis (Einschaltdauerverhältnis) D gebildet wird. Wenn ein elfter Widerstand 89 und ein zwölfter Widerstand 90 in 10 weggelassen werden, ist die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung dieselbe wie diejenige, die in 1 gezeigt ist. Das Korrektursignal, das durch die Gleichung (7) dargestellt ist, wird durch die korrigierte Spannungserzeugungsschaltung 95 gebildet.
In der Ausführungsform 6 wird die Eingangsspannung Vin durch den elften Widerstand 89 und den zwölften Widerstand 90 geteilt bzw. unterteilt, wodurch die Spannung Vi gebildet wird.
Durch Einstellen des Widerstandswerts eins neunten Transistors 24 werden außerdem Spannungen Vi und Vo an dem Operationsverstärker 26 angelegt, wodurch ein Signal proportional zu der Spannung (Vi – Vo) angelegt werden kann.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 so konfiguriert wie vorstehend erläutert und nachfolgend beschrieben.
Da der Vorgang des Umsetzens bzw. Wandelns der Eingangsspannung Vin in die Ausgangsspannung Vout durch den EIN/AUS-Schaltvorgang der Schalteinrichtung 4 identisch ist zu demjenigen des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, erübrigt sich die Erläuterung. Der durch die Schalteinrichtung fließende Strom kann in Echtzeit durch die Spannung über den zweiten Transistor 13 ebenso wie im Fall der Ausführungsform 1 ermittelt werden.
In diesem Zeitpunkt ist der Spitzenstrom des Schaltstroms durch den zweiten Ausdruck der Gleichung (6) dargestellt, wie in der Beschreibung der Ausführungsform 1 erläutert.
In jeder der Ausführungsformen ist erklärt, dass die Verzögerungszeiten des Komparators 15, der Steuerschaltung 10 und der Schalteinrichtung 4 ausreichend kleiner sind als der Schaltzyklus, und dass sie damit vernachlässigbar sind. Wenn die Verzögerungszeit jedoch nicht vernachlässigbar ist, kann selbst dann, wenn das korrigierte Stromsignal die Referenzspannung erreicht, der durch die Schalteinrichtung 4 fließende Strom nicht sofort AUS-geschaltet werden. Der Spitzenwert des Schaltstroms wird dadurch um {Td – (Vin – Vout)/Lf} abhängig von einer Verzögerungszeit Td erhöht. Um in der Ausführungsform 6 diese Erhöhung der Spitzenspannung zu beherrschen, wird der Pegel des Überstroms abgesenkt durch Erhöhen des Korrekturausmaßes im Vornherein durch das Erhöhungsausmaß des Stroms. Mit anderen Worten wird die Eingangsspannung Vin an den positiven Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 26 über einen Widerstand angelegt, und die Ausgangsspannung Vout wird an den negativen Eingangsanschluss über einen Widerstand gleichzeitig angelegt. Dadurch kann ein Korrekturausmaß proportional zu dem Wert (Vin – Vout) gewonnen werden. Hierdurch kann die Überstromcharakteristik konstant selbst dann gemacht werden, wenn eine bestimmte Verzögerungszeit in Betracht gezogen wird.
11 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer weitern Konfiguration der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. In einer korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 940 in der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils sind ein Multiplizierer 300 und ein Addierer 301 am Ausgang des Operationsverstärkers 26 vorgesehen.
Die Konfiguration der in 11 gezeigten Spannungserzeugungsschaltung wird nunmehr erläutert.
In der korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 940 wird die Ausgangsspannung Vout durch den dritten Widerstand 16 sowie dem vierten Widerstand 17 geteilt bzw. unterteilt, und zwar ebenso wie im Fall der in 10 gezeigten korrigierten Spannungserzeugungsschaltung 95, wodurch die Spannung Vo gebildet wird. Außerdem wird das Steuersignal der Steuerschaltung, das heißt, ein EIN/AUS-Schaltsignal durch den fünften Widerstand 18, den sechsten Widerstand 19 und dem Kondensator 20, wodurch die Spannung Vd proportional zu dem EIN/AUS-Schaltverhältnis (Einschaltdauerverhältnis) D gebildet wird.
Ferner wird die Eingangsspannung Vin durch den neunten Widerstand 89 und dem zehnten Widerstand 90 geteilt bzw. unterteilt, wodurch die Spannung Vi gebildet wird. Der siebte Widerstand 22, der achte Widerstand 25, der elfte Widerstand 21, der zwölfte Widerstand 92 und der Operationsverstärker 26 bilden eine Differenzverstärkerschaltung, und die Differenzverstärkerschaltung erzeugt die Spannung (Vi – Vo).
Die Spannung Vd und die Spannung (Vi – Vo), die von der Differenzverstärkerschaltung ausgegeben wird, werden in den Multiplizierer 21 eingegeben, und das Produkt {Vd × (Vi – Vo)} wird berechnet. Außerdem wird die Ausgangsspannung (vi – Vo) der Differenzverstärkerschaltung in den Multiplizierer 300 eingegeben, mit einer Konstanten multipliziert, und in den Addierer 301 ausgegeben. {Vd × (Vi – Vo)} wird von dem Multiplizierer 21 in den Addierer 301 eingegeben und zu (Vi – Vo) addiert.
Der Addierer 93 berechnet die Summe (Spannung Va) der Spannung Vs, welche über dem zweiten Widerstand 13 erzeugt wird, und das invertierte Signal der Spannung, das von dem Addierer 301 ausgegeben wird und ergibt die Summe in den Komparator 15 aus. Das Ausgangssignal des Addierer 93 und die Referenzspannung Vr der Referenzstromquelle 14 werden in den Komparator 15 eingegeben. Der Komparator 15 vergleicht die Spannung Va mit der Referenzspannung Vr, wodurch der AUS-Schaltzeitpunkt bzw. -takt der Schalteinrichtung 4 festgelegt wird.
In der Überstromschutzschaltung des Schaltnetzteils, das wie vorstehend erläutert konfiguriert und in 11 gezeigt ist, ist der Vorgang der Wandlung bzw. Umsetzung der Eingangsspannung Vin in die Ausgangsspannung Vout durch den EIN/AUS- Schaltvorgang der Schalteinrichtung 4 identisch zu demjenigen des Schaltnetzteils in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 1, da selbst in dieser Ausführungsform, wenn die Überstromschutzschaltung aufgrund einer Änderung der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout aktiv ist, wird die Ausgangsspannung nicht größer sondern so gesteuert, dass sie konstant ist bzw. bleibt.
Wie in der Ausführungsform 5 erläutert, kann das Schaltnetzteil der Ausführungsform 6 so erstellt sein, dass sie einen Wandler bzw. Konverter bzw. Gleichrichter vom Isolationstyp umfasst, wie etwa einen Vorwärtswandler, der durch einen Vollbrückenwandler bzw. -gleichrichter dargestellt ist, und auch ein derartiger Konverter kann in der Ausführungsform 6 konfiguriert sein. Mit anderen Worten kann die vorliegende Erfindung so konfiguriert sein, dass sie eine Glättungsschaltung mit Bestandteilen entsprechend der Induktanzeinrichtung und dem Glättungskondensator umfasst, und dass sie eine Ausgangsspannung erzeugt durch Mitteln einer Rechteckwellenspannung. In diesem Schaltnetzteil kann eine Korrektur deshalb durchgeführt werden durch Heranziehen einer Größe entsprechend Vout als N × Vout unter Verwendung der Korrekturgleichung, wenn ein Wicklungsverhältnis des Transformators N beträgt. Eine derartige Konfiguration erzielt ähnliche Effekte wie die Ausführungsform 6.
Wie aus der detaillierten Erläuterung der Ausführungsformen hervorgeht, erzielt die vorliegende Erfindung die nachfolgend aufgeführten Effekte.
In der vorliegenden Erfindung kann der Ausgangsstrom konstant gemacht wer den, wenn die Überschutzschaltung aktiv ist, und zwar ungeachtet von Änderungen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout. Dadurch kann ein sicheres und stabilisiertes Schaltnetzteil bereitgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die verschiedenen bei der herkömmlichen Überstromschutzschaltung angetroffenen Probleme zu überwinden. Mehr im Einzelnen stellt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Überstromschutzschaltung eines Schaltnetzteils zu schaffen, die hochgradig sicher und in der Lage ist, einen Überstromschutz stabil und sicher auszuführen. Erzielt wird dies durch Beschränken des Ausgangsstroms einer Schaltung mit Schalteinrichtungen kleiner Induktanz mit konstantem Wert selbst dann, wenn ihre Eingangsspannung und ihre Ausgangsspannung sich ändern.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert worden ist, kann der offenbarte Inhalt der bevorzugten Ausführungsform in Einzelheiten ihrer Struktur abgewandelt sein, und zahlreiche Abwandlungen in Kombination und Aufeinanderfolge der Bestandteile kann erzielt werden, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Schaltnetzteil, aufweisend: eine Schalteinrichtung (4) zum Bilden einer Rechteckwellenspannung durch EIN-/ und AUS-Schalten einer Eingangspannung (Vin), eine Glättungsschaltung (6,7) zum bilden einer Ausgangsspannung (Vout) durch Glätten der Rechteckwellenspannung unter Verwendung einer Induktanzeinrichtung (6) und eines Kondensators (7), und eine Überstromschutzeinrichtung (3, 10–15) zum Beschränken eines Ausgangsstroms durch Ermitteln des Spitzenwertstroms eines durch die Schalteinrichtung (4) fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überstromschutzeinrichtung (3, 10–15) unter Verwendung der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) und einer Spannung proportional zum EIN-/AUS-Schaltverhältnis (D) der Schalteinrichtung (4) der ermittelte Spitzenwertstrom mit einem Fehlersignal proportional zum Wert von (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, aufweisend einen Multiplizierer (21) zum Bilden des Fehlersignals.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei die Überstromschutzeinrichtung außerdem mit einem Spitzenwertspannungshaltereinrichtung (28) versehen ist.
Schaltnetzteil, aufweisend: eine Schalteinrichtung (36–39) zum Bilden einer Rechteckwellenspannung durch EIN- und AUS-Schalten einer Eingangspannung (Vin), einen Isolationstransformator (40) mit einer Primärwicklung (40a), die mit der Schalteinrichtung verbunden ist, und mit einer Sekundärwicklung (40b, 40c), die mit einem Ausgangsanschluss (8a, 8b) verbunden ist, wobei das Wicklungsverhältnis der Wicklungen N:1 beträgt, eine Ausgangsspannungsbildungseinrichtung (41–44), die mit der Sekundärwicklung (40b, 40c) zum Bilden einer Ausgangsspannung durch Ausführen einer Gleichrichtung und Glättung unter Verwendung einer Gleichrichtungseinrichtung (41, 42), einer Induktanzeinrichtung (43) und eines Kondensators (44) verbunden ist, und eine Überstromschutzeinrichtung (3, 11–15, 45) zum Beschränken eines Ausgangsstroms durch Ermitteln des Spitzenwertes eines Stroms, der durch die Schalteinrichtung (36–39) fließt, das in der Überstromschutzeinrichtung (3, 11–15, 45) unter Verwendung der Eingangsspannung (Vin), der Ausgangsspannung (Vout) und des EIN-/AUS-Schaltverhältnisses (D) der Schalteinrichtung (36–39) der ermittelte Spitzenwertstrom mit einem Signal proportional zum Wert von (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, aufweisend einen Multiplizierer (21) zum Bilden des Fehlersignals.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, wobei das Schaltnetzteil einen Isolationstransformator (40) aufweist und aus einem Vollbrückengleichrichter gebildet ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei die überstromschutzeinrichtung aufweist: eine erste Reihenschaltung aus einer ersten Schalteinrichtung (36) und einer zweiten Schalteinrichtung (37), die wiederholt abwechselnd EIN-/AUS-Schaltung und mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden ist, eine zweite Reihenschaltung aus einer dritten Schalteinrichtung (38) und einer vierten Schalteinrichtung (39), die wiederholt abwechselnd EIN-/AUS-schaltet und mit einem zweiten Verbindungspunkt in Reihe geschaltet ist, wobei der Transformator (40) mit der ersten Primärwicklung (40a) zwischen den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt geschaltet ist, eine Gleichrichtungseinrichtung (41, 42) zum Gleichrichten von Spannungen, die über die Sekundärwicklungen (40b, 40c) des Transformators induziert werden, eine Glättungsschaltung (43, 44) zum Glätten der Recheckwellenspannung von der Gleichrichtungseinrichtung (41, 42) unter Verwendung der Induktanzeinrichtung (43) und des Kondensators (44) zum Ausgeben einer geglätteten Spannung, und eine Schaltung (46, 48, 49) zum Bilden einer Spannung proportional zur Ausgangsspannung durch Mitteln der Spannung am ersten Verbindungspunkt.
Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei die Überstromschutzeinrichtung aufweist: eine erste Serienschaltung aus einer ersten Schalteinrichtung (36) und einer zweiten Schalteinrichtung (37), die abwechselnd wiederholt EIN-/AUS-schaltet und in Reihe schaltet und in Reihe mit einem ersten Verbindungspunkt geschaltet ist, eine zweite Serienschaltung aus einer dritten Schalteinrichtung (38) und einer vierten Schalteinrichtung (39) die abwechselnd wiederholt EIN-/AUS-schaltet und mit einem zweiten Verbindungspunkt in Reihe geschaltet ist, wobei der Transformator mit der Primärwicklung (40a) zwischen den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt geschaltet ist, eine Rechteckwellenspannungsanlegeeinrichtung (54, 55) zum Anlagen der Rechteckwellenspannung an die Primärwicklung (40a) des Transformators, eine Glättungsschaltung (43, 44) zum Glätten von Rechteckwellenspannungen, die über die Sekundärwicklungen (40b, 40c) des Transformators induziert werden, unter Verwendung der Induktanzeinrichtung (43) und des Kondensators (44) und zum Ausgeben einer geglätteten Spannung, eine Mittelwertbildungsschaltung (63, 64, 65) zum Bilden einer Spannung proportional zur Ausgangsspannung durch Mitteln der Spannung am ersten Verbindungspunkt und der Spannung am zweiten Verbindungspunkt, und eine Fehlersignalbildungsschaltung (84, 85) zum Bilden eines Fehlersignals, welches durch Mitteln der Differenzspannung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung zu demjenigen Zeitpunkt gewonnen wird, wenn die erste Schalteinrichtung (36) oder die zweite Schalteinrichtung (37) EIN-geschaltet ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom mit dem Wert von {D × (Vin – Vout)} anstelle mit dem Wert oder auf (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom mit dem Wert von {D × (Vin – N × Vout)} anstelle des Werts von (Vou – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom sowohl mit einem Wert proportional zu (Vout – D × Vout) wie mit einem Wert proportional zu (Vin – Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom sowohl mit einem Wert proportional zu (Vout – D × Vout) wie mit einem Wert (Vin – N × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom sowohl mit einem Wert proportional zu {D × (Vin – Vout)} wie mit einem Wert proportional zu (Vin – Vout) anstelle mit dem Wert von (Vout – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil nach Anspruch 4, wobei der ermittelte Spitzenwertstrom sowohl mit einem Wert proportional zu {D × (Vin – N × Vout)} wie mit einem Wert proportional zu (Vin – N × Vout) anstelle mit dem Wert von (Vou – D × Vout) korrigiert wird.
Schaltnetzteil, aufweisend: eine Schalteinrichtung (4) zum Bilden einer Recheckwellenspannung durch EIN-/AUS-Schalten einer Eingangsspannung (Vin), eine Induktanzeinrichtung (100) zum Speichern von Erregungsenergie zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung EIN-geschaltet ist, und wenn die Eingangsspannung angelegt wird, und zum Ausgeben der gespeicherten Erregungsenergie zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung (4) AUS-geschaltet ist, und eine Überstromschutzeinrichtung (3, 11–15, 105, 106) zum Beschränken des Ausgangsstroms, der durch den Spitzenwertstrom Ip) des Stroms ermittelt wird, der durch die Schalteinrichtung (4) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Überstromschutzeinrichtung (3, 11–15, 105, 106) die arithmetische Operation {(1 – D) × (Ip + K × Vout)} unter Bezug auf den ermittelten Spitzenwertstrom (Ip) durchführt, wobei K als Konstante eingesetzt ist, und die EIN-Schaltperiode der Schalteinrichtung (4) derart ermittelt, dass der arithmetische Operationswert konstant wird.