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Dokumentenidentifikation DE3940955A1 16.08.1990
Titel Schaltnetzteil
Anmelder ABB CEAG Licht- und Stromversorgungstechnik GmbH, 4770 Soest, DE
Erfinder Vollmer, Ludwig, Ing.(grad.), 4783 Anröchte, DE
DE-Anmeldedatum 12.12.1989
DE-Aktenzeichen 3940955
Offenlegungstag 16.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.1990
IPC-Hauptklasse H02M 3/28
Zusammenfassung Bei einem Schaltnetzteil mit Gegentaktwandler und mit zwei Ausgangsspannungen (U1 und U2), bei welchem die zweite und kleinere Ausgangsspannung (U2) mit Hilfe eines Durchflußwandlers aus der ersten Ausgangsspannung (U1) gebildet wird, kann die Drosselspule (30) des Durchflußwandlers (3) dadurch besonders klein ausgeführt sein, daß erfindungsgemäß der Eingang der Drosselspule (30) statt gegen 0 Volt, gegen eine vorzugsweise 20% unter der Ausgangsspannung (U2) liegende Spannung geschaltet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltnetzteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches aus dem Stand der Technik bekanntes Schaltnetzteil ist in Fig. 1 dargestellt. Die dort gezeigte Schaltung des Schaltnetzteils setzt sich zusammen aus einem Eingangsgleichrichter 1, einem stromgespeisten Gegentaktwandler 2, welcher eine erste Ausgangsspannung U1 liefert, und einem Durchflußwandler 3, welcher eine zweite Ausgangsspannung U2 bereitstellt. Die Schaltung des stromgespeisten Gegentaktwandlers 2 ist aus Elektronik 1978, Heft 4, Seite 102 bis 107, insbesondere Bild 13 und zugehörigem Text bekannt. Die Schaltung des Durchflußwandlers 3 ist aus Bild 4 der angegebenen Literaturstelle bekannt.

Dem Durchflußwandler 3 ist die erste Ausgangsspannung U1 als Eingangsspannung zugeführt. Übliche Spannungswerte sind z.B. U1=12 V und U2=5 V. Die Belastung der Drosselspule 30 des Durchflußwandlers 3 ist proportional zur Spannung, welche an der Drosselspule 30 anliegt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung liegt während der Entmagnetisierungsphase die Spannung U2 an der Drosselspule an, wodurch sich eine relativ große Spannungszeitfläche ergibt. Die Drosselspule 30 muß entsprechend groß dimensioniert werden.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil anzugeben, das mit verringertem Aufwand hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schaltnetzteil mit einem stromgespeisten Gegentaktwandler, der eine erste Ausgangsspannung abgibt und außerdem eine zweite Ausgangsspannung, welche - ausgehend von der ersten Ausgangsspannung - mit Hilfe einer Durchflußwandlerschaltung erzeugt wird, wobei die Durchflußwandlerschaltung dahingehend abgeändert ist, daß der Verbindungspunkt zwischen elektronischem Schalter und Drosselspule nicht in üblicher Weise über eine Freilaufdiode mit Masse verbunden ist, sondern über Dioden mit Anzapfungen an der Sekundärwicklung des Transformators, welche symmetrisch zur sekundärseitigen, mit Masse verbundenen Mittelanzapfung angeordnet sind, wobei die an den Anzapfungen abgegriffene Spannung unterhalb der zweiten Ausgangsspannung liegt.

Die vorgeschlagene Änderung der Schaltungsanordnung des Schaltnetznetzteils hat den Vorteil, daß die Baugröße der Drosselspule des Durchflußwandlers für die Bereitstellung der zweiten Ausgangsspannung U2 wesentlich, beispielsweise auf 30% verkleinert werden kann. Vorzugsweise wird eine Spannung am Eingang der Drosselspule gewählt, die etwa 20% unter der zweiten Ausgangsspannung U2 liegt.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand der Zeichnung und eines darin dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 Schaltnetzteil nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 Schaltznetzteil gemäß der Erfindung,

Fig. 3 Spannungs-Zeitdiagramm für den Durchflußwandler im erfindungsgemäßen Schaltnetzteil.

Fig. 2 zeigt ein Schaltnetzteil, welches ebenso wie das aus dem Stand der Technik bekannte Schaltnetzteil aus einem Eingangsgleichrichter 1, einem stromgespeisten Gegentaktwandler 2 und einem Durchflußwandler 3 besteht, wobei jedoch die Schaltung des Durchflußwandlers 3 abgeändert ist.

Der Eingangsgleichrichter 1 enthält einen Gleichrichter 19 und einen Glättungskondensator 20. Am Eingang 18 liegt eine Wechselspannung an.

Die vom Eingangsgleichrichter 1 gelieferte Gleichspannung speist den Gegentaktwandler 2 über einen Tiefsetzsteller, welcher durch einen Transistor 16 mit Ansteuereinrichtung 17, eine Freilaufdiode 50 und eine primärseitige Speicherdrosselspule 51 gebildet wird. Der Tiefsetzsteller speist in die primärseitige Mittelanzapfung 14 der Primärwicklung 11 eines Transformators 10 ein. Die äußeren Enden der Primärwicklung 11 sind über Schalttransistoren 12, 13 mit Masse verbunden.

An der Sekundärwicklung 21 des Transformators 10 ist an den äußeren Enden die volle Sekundärspannung abgegriffen, über Dioden 22, 23 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 27 geglättet zur Bildung einer ersten Ausgangsspannung U1, welche an einem ersten Ausgang 26 ausgegeben wird. Die sekundärseitige Mittelanzapfung 40 ist mit Masse verbunden.

Die Sekundärwicklung 21 weist Anzapfungen 28, 33 auf, welche symmetrisch zur Mittelanzapfung 40 angeordnet sind. An diesen Anzapfungen 28, 33 ist über Dioden 29, 34 eine Spannung abgegriffen und einer Drosselspule 30 im Durchflußwandler 3 zugeführt. Der Ausgang der Drosselspule 30 ist mit einem zweiten Ausgang 31 des Schaltnetzteils verbunden, über welchen eine zweite Ausgangsspannung U2 ausgegeben wird. Am Ausgang der Drosselspule 30 ist außerdem ein Glättungskondensator 32 angeschlossen. An einem Verbindungspunkt 35 am Eingang der Drosselspuel 30 wird über einen elektronischen Schalter 36 die erste Ausgangsspannung U1 impulsweise zugeschaltet.

Die Anzapfungen 28, 33 an der Sekundärwicklung 21 sind so gewählt, daß die dort abgegriffene Spannung unterhalb der bereitzustellenden Spannung U2 liegt. Beispielsweise könnte über die Anzapfungen 28, 33 und die ausgangsseitig verbundenen Dioden 29, 34 eine Spannung von 4 V geliefert werden, wenn eine zweite Ausgangsspannung U2 von 5 V erzeugt werden soll. Wenn der elektronische Schalter 36 ausgeschaltet ist, liegt in diesem Fall an der Drosselspule 30 eine Spannung von 4 V gegenüber Masse an. Während der Einschaltzeiten des elektronischen Schalters 36 erhöht sich die Spannung auf U1, beispielsweise 12 V. Die Einschaltdauer des elektronischen Schalters 36 ist so gewählt, daß sich als Mittelwert am Ausgang eine Spannung von U2=5 V einstellt.

In Fig. 3 ist für die beispielhaft genannten Spannungen ein Impulsdiagramm angegeben. Dabei ist als ausgezogene Linie der Verlauf der Spannung U am Verbindungspunkt 35 gegenüber Masse während der Zeit t aufgetragen. Die Ausgangsspannung U2=5 V ist als gestrichelte Linie eingetragen. Die Ausgangsspannung U2 entsteht am Kondensator 32 durch Mittelwertbildung, wobei an der Drosselspule 30während der Magnetisierungsphase I eine Spannungsdifferenz von 7 V und während der Entmagnetisierungsphase II von 1 V anliegt. Da die Drosselspule 30 proportional zur Spannungszeitfläche belastet wird, bedeutet das erfindungsgemäße Anheben des Spannungsniveaus am Verbindungspunkt 35 auf z.B. 4 V anstelle von 0 Volt eine wesentliche Entlastung der Drosselspule 30. Die Baugröße der Drosselspule 30 kann daher auf etwa 30% der Baugröße reduziert werden, welche bei üblicher Verbindung des Drosselspulenanfangs mit Masse über eine Freilaufdiode erforderlich wäre.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltnetzteil mit einem stromgespeisten Gegentaktwandler, der eine erste Ausgangsspannung (U1) abgibt und außerdem eine zweite Ausgangsspannung (U2), welche - ausgehend von der ersten Ausgangsspannung (U1) - mit Hilfe einer Durchflußwandlerschaltung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußwandlerschaltung (3) dahingehend abgeändert ist, daß der Verbindungspunkt (35) zwischen elektronischem Schalter (36) und Drosselspule (30) nicht in üblicher Weise über eine Freilaufdiode mit Masse verbunden ist, sondern über Dioden (29, 34) mit Anzapfungen (28, 33) an der Sekundärwicklung (21) des Transformators (10), welche symmetrisch zur sekundärseitigen, mit Masse verbundenen Mittelanzapfung (40) angeordnet sind, wobei die an den Anzapfungen (28, 33) abgegriffene Spannung unterhalb der zweiten Ausgangsspannung (U2) liegt.
  2. 2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfungen (28, 33) an der Sekundärwicklung (21) so gewählt sind, daß die Spannung am Verbindungspunkt (35) um etwa 20% unter der zweiten Ausgangsspannung (U2) liegt.






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