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Dokumentenidentifikation DE60112627T2 18.05.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001120893
Titel Schaltnetzteil
Anmelder Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Nishida, Akio, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Tani, Ryota, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Nakahira, Koji, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP;
Yamada, Tomohiro, Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu 617-8555, JP
Vertreter Schoppe, Zimmermann, Stöckeler & Zinkler, 82049 Pullach
DE-Aktenzeichen 60112627
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.01.2001
EP-Aktenzeichen 011004546
EP-Offenlegungsdatum 01.08.2001
EP date of grant 17.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.05.2006
IPC-Hauptklasse H02M 3/338(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Schaltleistungsversorgung und insbesondere auf eine Schaltleistungsversorgung eines selbsterregten Ruf- bzw. Klingeldrosselwandler- (im Folgenden als RCC bezeichnet) Typs.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Allgemein benötigt eine elektronische Ausrüstung, wie z. B. elektronische Computer und Kommunikationsvorrichtungen, stabile Gleichspannungen. Um für eine derartige elektronische Ausrüstung unter Verwendung der kommerziell verfügbaren Leistungsquelle stabile Gleichspannungen zu liefern, sind Schaltleistungsversorgungen eines RCC-Typs, der einen relativ einfachen Aufbau aufweist und hohe Wirkungsgrade zu verzeichnen hat, weitverbreitet.

7 ist das Schaltbild einer derartigen herkömmlichen Schaltleistungsversorgung vom RCC-Typ. In 7 ist eine Schaltleistungsversorgung 1 mit einer Eingangsschaltung 2, einer Hauptbetriebsschaltung 3, einer Spannungserfassungsschaltung 4, einem Spannungsausgangsanschluss OUT und einem Masseanschluss GND ausgestattet. Die Eingangsschaltung 2 weist eine Diodenbrückenschaltung DB zur Gleichrichtung und eine Sicherung F und eine Filterschaltung LF auf, die beide zwischen einer Wechselsignalleistungsversorgung und dem Eingangsanschluss der Diodenbrückenschaltung DB bereitgestellt sind.

Außerdem weist die Hauptbetriebsschaltung 3 einen Kondensator C1 zum Glätten, der zwischen den Ausgangsanschlüssen a und b der Diodenbrücke DB in der Eingangsschaltung 2 bereitgestellt ist; einen Transformator T, der eine Primärwicklung N1, eine Sekundärwicklung N2, die die entgegengesetzte Polarität zu derjenigen der Primärwicklung N1 aufweist, und eine Rückkopplungswicklung aufweist, die die gleiche Polarität wie die Primärwicklung N1 aufweist; einen FET Q1 als ein Schaltelement, der mit einem Ende der Primärwicklung N1 des Transformators T in Reihe geschaltet ist; einen Widerstand R1 zum Starten, der zwischen das andere Ende der Primärwicklung N1 und das Gate geschaltet ist, als ein Steueranschluss des FET Q1, einen Widerstand R8, der zwischen das Gate und die Source des FET Q1 geschaltet ist, eine Diode D1 zur Gleichrichtung, die mit einem Ende der Sekundärwicklung N2 des Transformators T in Reihe geschaltet ist, und einen Kondensator C4 zum Glätten auf, der zwischen das andere Ende der Sekundärwicklung N2 und den Spannungsausgangsanschluss OUT geschaltet ist.

Außerdem ist die Spannungserfassungsschaltung 4 an der Ausgangsseite der Hauptbetriebsschaltung 3 bereitgestellt und enthält einen Widerstand R5, eine Licht emittierende Diode PD auf der Emissionsseite einer Photokopplungseinrichtung PC, einen Nebenschlussregler Sr und Widerstände R6 und R7. Der Widerstand R5, die Licht emittierende Diode PD und die Anode und die Kathode des Nebenschlussreglers sind in Reihe geschaltet und sind bereitgestellt, um zu dem Kondensator C4 der Hauptbetriebsschaltung 3 parallel zu sein. Außerdem sind die Widerstände R6 und R7 in Reihe geschaltet und sind ebenfalls bereitgestellt, um parallel zu dem Kondensator C4 zu sein. Der Verbindungspunkt der Widerstände R6 und R7 ist mit dem Steueranschluss des Nebenschlussreglers Sr verbunden.

Außerdem weist eine Steuerschaltung 5 einen Widerstand R9 und einen Kondensator C3, die zwischen ein Ende der Rückkopplungswicklung NB und das Gate des FET Q1 geschaltet sind, einen Transistor Q2, der zwischen das Gate und die Source des FET Q1 geschaltet ist, einen Widerstand R2, der zwischen ein Ende der Rückkopplungswicklung NB und die Basis des Transistors Q2 geschaltet ist, einen Widerstand R3 und einen Kondensator C2, die parallel zwischen die Basis und den Emitter des Transistors Q2 geschaltet sind, und einen Widerstand R4, eine Diode D2 und einen Phototransistor PT auf der Licht empfangenden Seite einer Photokopplungseinrichtung PC auf, die zwischen ein Ende der Rückkopplungswicklung NB und die Basis des Transistors Q2 in Reihe geschaltet sind.

Anschließend wird der Betrieb der so aufgebauten Schaltleistungsversorgung 1 beschrieben. Zunächst wird beim Start eine Spannung durch den Widerstand R1 an das Gate des FET Q1 angelegt, und der FET Q1 wird angeschaltet. Wenn der FET Q1 angeschaltet ist, wird die Spannung der Leistungsversorgung an die Primärwicklung N des Transformators T angelegt, eine Spannung in der gleichen Richtung wie die Spannung, die in der Primärwicklung N1 erzeugt wird, wird in der Rückkopplungswicklung NB erzeugt, und dann wird der FET Q1 aufgrund einer positiven Rückkopplung schnell angeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Erregungsenergie in der Primärwicklung N1 gespeichert.

Wenn der Kondensator C2 durch den Widerstand R2 geladen wird und das Potential der Basis des Transistors Q2 die Schwelle erreicht, wird der Transistor Q2 angeschaltet und der FET Q1 wird abgeschaltet. Deshalb wird die Erregungsenergie, die in der Primärwicklung N1 des Transformators T gespeichert ist, während der FET Q1 angeschaltet ist, als elektrische Energie durch die Sekundärwicklung N2 entladen, und die elektrische Energie wird durch die Diode D1 gleichgerichtet, durch den Kondensator C4 geglättet und durch den Spannungsausgangsanschluss OUT an eine Last geliefert.

Außerdem wird, wenn die Erregungsenergie, die in der Primärwicklung N1 des Transformators T gespeichert ist, durch die Sekundärwicklung N2 entladen wird, eine Sperr- bzw. Flybackspannung VNB in der Rückkopplungswicklung NB erzeugt. Die Veränderung dieser Sperrspannung VNB ist mit Bezugnahme auf 8 beschrieben. In 8 wird der FET Q1 zu dem Zeitpunkt t11 abgeschaltet, und die Sperrspannung VNB wird bei einem nahezu konstanten Wert Vb gehalten, d. h. sie geht in eine sogenannte Aus-Zustand-Periode. Dann wird die Spannung der Diode D1 zu dem Zeitpunkt t12 Null, und die Sperrspannung beginnt zu schwingen, und wenn die Sperrspannung VNB steigt und die Gatespannung bei t13 die Schwelle Vth erreicht, wird der FET Q1 angeschaltet. Außerdem zeigt ein Teil der Sperrspannung VNB, der durch die Strichpunktlinie gezeigt ist, den Fall, bei dem angenommen wird, dass die Sperrspannung VNB fortfährt zu schwingen. Auf diese Weise wird, wenn der FET Q1 abgeschaltet wird, erneut eine Spannung an die Primärwicklung N1 angelegt und die Erregungsenergie wird gespeichert.

Bei der Schaltleistungsversorgung 1 wird eine derartige Schwingung wiederholt. In einem Dauerzustand wird die Ausgangsspannung auf der Lastseite durch die Widerstände R6 und R7 geteilt, und diese geteilte Erfassungsspannung und die Referenzspannung des Nebenschlussreglers Sr werden verglichen. Dann wird die Veränderung der Ausgangsspannung bei dem Nebenschlussregler Sr verstärkt, der Strom, der in der Licht emittierenden Diode PD der Photokopplungseinrichtung PC fließt, wird verändert, und gemäß der Menge an Lichtemission der Licht emittierenden Diode PD ändert sich die Impedanz des Phototransistors PT. Somit kann die Ladung und Entladung des Kondensators C2 verändert werden, und die Ausgangsspannung kann gesteuert werden, um konstant zu sein.

Bei der herkömmlichen Schaltleistungsversorgung 1, die 7 gezeigt ist, nimmt die Schwingungsfrequenz bei einer geringen Last zu und der Schaltverlust ist groß, wobei es sich um einen Faktor handelt, der den Schaltungswirkungsgrad senkt. Um dieses Problem zu lösen, kann ein Verfahren betrachtet werden, durch das auf der Ausgangsseite der Schaltleistungsversorgung eine Schaltung, die die Ausgangsspannung senkt, geliefert werden kann, so dass durch ein Verändern der Impedanz auf der Ausgangsseite die Ausgangsspannung Vo gesenkt wird.

In diesem Fall wird unter Ausnutzung einer Tatsache, dass die Spannung VNB, die in der Rückkopplungswicklung NB des Transformators T erzeugt wird, proportional zu der Ausgangsspannung Vo abnimmt, der Grad der Abnahme bei der Ausgangsspannung Vo eingestellt. Durch ein Senken der Spannung VNB wird die Gatespannung des FET Q1 veranlasst, in dem Bereich zu schwingen, in dem die Gatespannung nicht die Schwelle erreicht, und das Anschalten des FET Q1 wird verzögert, und durch ein Verlängern der Rus-Zustand-Periode des FET Q1 wird die Schwingungsfrequenz gesenkt, und somit wird der Schaltverlust verringert.

Eine derartige Schaltleistungsversorgung des RCC-Typs ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz bei einer geringen Last zunimmt, da der Ausgangsstrom klein ist, und wenn eine Schaltung, die die Ausgangsspannung senkt, wie im Vorhergehenden beschrieben bereitgestellt wird, werden alle Ausgangsspannungen gesenkt, und dementsprechend entsteht, wenn eine konstante Ausgangsspannung benötigt wird, ein Problem, dass eine Konstantspannungssteuerschaltung benötigt wird.

Die JP 08 266044 A offenbart eine Schaltleistungsversorgung des RCC-Typs, die so gebildet ist, dass die Anzahl von Sekundärwicklungen zu der Primärwicklung eines Transformators geschaltet werden kann, und dass eine Polreduzierung der Schwingungsfrequenz eines Schaltelements verhindert werden kann, während der plötzliche Anstieg der Sekundärgleichsignalleistungsspannung unterdrückt wird, durch ein Bereitstellen einer Stromerfassungsschaltung und eines Wicklungsanzahlschaltbauglieds auf der Seite einer Sekundärgleichsignalleistungsschaltung, wenn eine Anzahl von Sekundärwicklungen auf eine geringere Anzahl von Wicklungen geschaltet wird, wodurch der Leistungsübertragungswirkungsgrad des Transformators gesenkt wird.

Die US 5 812 383 A offenbart eine Leistungsversorgungsschaltung mit geschaltetem Modus, die einen Betriebsmodus und einen Bereitschaftsmodus aufweist. Die Leistungsversorgungsschaltung mit geschaltetem Modus umfasst einen Transformator in dem steuerbaren Schalter, der mit einer Primärwicklung des Transformators verbunden ist, zum schaltbaren Verbinden der Primärwicklung mit der Gleichspannungsquelle. In dem Bereitschaftsmodus ist die Leistungsversorgungsschaltung mit geschaltetem Modus angeordnet, um die Primärwicklung schaltbar mit der Gleichspannungsquelle in Stößen zu verbinden, die mit einer niedrigen Frequenz erfolgen. Zwischen jedem der Stöße wird nun ein Hilfskondensator, der normalerweise während des Schaltens des steuerbaren Schalters durch eine Hilfswicklung geladen wird, durch eine Inbetriebnahmestromquelle geladen, die in einer Steuerung zum Steuern des steuerbaren Schalters enthalten ist.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltleistungsversorgung zu schaffen, bei der die Zunahme einer Schaltverlustes unterdrückt wird, die konstante Ausgangsspannung erhalten werden kann und die Möglichkeit, zwei unterschiedliche Gleichspannungen durch eine einzige Schaltleistungsversorgung auszugeben, realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird eine Schaltleistungsversorgung geliefert, die zwei oder mehr Gleichsignalausgänge aufweist, wobei die Leistungsversorgung eine Gleichsignalleistungsversorgung; einen Transformator, der eine Primärwicklung, zumindest zwei Sekundärwicklungen und eine Rückkopplungswicklung aufweist; ein Hauptschaltelement, das mit der Primärwicklung in Reihe geschaltet ist und durch eine Spannung anzuschalten ist, die in der Rückkopplungswicklung erzeugt wird; und eine Gleichrichtungsschaltung, die mit der Sekundärwicklung verbunden ist, aufweist, die ferner eine Startschaltung, die das Hauptschaltelement bei einem Start der Leistungsversorgung anschaltet, und eine Schaltschaltung aufweist, die zwischen zwei Ausgängen auf der Sekundärseite bereitgestellt ist, und wobei durch ein Anschalten der Schalteinrichtung die Spannung, die in der Rückkopplungswicklung erzeugt wird, während der Aus-Zustand-Periode des Hauptschaltelements gesenkt wird, eine Spannung, die an einen Steueranschluss des Hauptschaltelements anzulegen ist, gesteuert wird, um geringer als die Schwellenspannung zu sein, und das Hauptschaltelement durch die Startschaltung angeschaltet wird.

Gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Struktur kann die Schaltfrequenz während der Bereitschaft gesenkt werden und der Verlust kann reduziert werden, so dass die Schaltschaltung zwischen zwei Ausgängen von Sekundärwicklungen eines Transformators bereitgestellt ist, und wodurch durch ein Anschalten der Schaltschaltung eine Spannung, die in einer Rückkopplungswicklung während der Aus-Zustand-Periode eines Hauptschaltelements erzeugt wird, gesenkt wird und eine Spannung, die an den Steueranschluss des Hauptschaltelements anzulegen ist, gesteuert wird, um geringer als der Schwellenpegel zu sein.

Die zumindest zwei Ausgänge auf der Sekundärseite enthalten einen Niederspannungsausgang als einen gesteuerten Ausgang und einen Hochspannungsausgang als einen nicht gesteuerten Ausgang, und die Schaltschaltung kann zwischen den Niederspannungsausgang und den Hochspannungsausgang geschaltet sein. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Spannung der Niederausgangsspannung verbessert (erhöht) werden.

Alternativ dazu kann die Schaltschaltung zwischen den Hochspannungsausgang und den Niederspannungsausgang geschaltet sein. In diesem Fall kann die Genauigkeit der Spannung der Hochausgangsspannung verbessert werden.

Zusätzlich zu der im Vorhergehenden erwähnten Struktur kann ein Ausgang als ein Ausgang auf der Sekundärseite enthalten sein, und ein anderer Ausgang kann durch ein Gleichrichtungselement und die Schaltschaltung, die mit einer anderen Sekundärwicklung verbunden ist, die sich von dem Ausgang unterscheidet, mit dem Gleichsignalausgang verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Schaltleistungsversorgung erzeugt werden, die einen einzigen Ausgang aufweist, und die Anzahl von Teilen kann reduziert werden.

Die Schaltschaltung kann durch ein Signal von außen an- und abgeschaltet werden.

Alternativ dazu kann die Schaltschaltung durch eine Erfassung einer gesenkten Lastleistung angeschaltet werden, so dass somit ein Verändern von Signalen von außen unnötig wird.

Ferner kann das Schaltelement einen Spannungsteueranschluss oder einen Stromsteueranschluss aufweisen. In dem Fall, bei dem das Schaltelement einen Spannungssteueranschluss enthält, wird, wenn das Gate des Schaltelements gesteuert wird, um geringer als der Schwellenpegel zu sein, ein vollständiger Aus-Zustand des Schaltelements aufrechterhalten, und dementsprechend wird sehr wenig Verlust in dem Aus-Zustand erzeugt.

Zum Zweck der Veranschaulichung der Erfindung werden in den Zeichnungen mehrere Formen gezeigt, die derzeit bevorzugt werden, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf die genauen gezeigten Anordnungen und Einrichtungen beschränkt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)

1 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

2 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

3 ist ein Signalverlauf, der die Veränderung einer Sperrspannung zeigt, die in einer Rückkopplungswicklung erzeugt wird.

4 ist das Schaltbild einer herkömmlichen Schaltleistungsversorgung.

5 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

6 ist das Schaltbild, das ein Beispiel von Lastleistungserfassungsschaltungen zeigt.

7 ist das Schaltbild einer herkömmlichen Schaltleistungsversorgung des RCC-Typs.

8 ist eine Signalverlauf, der die Veränderung einer Sperrspannung VNB für die Schaltung von 7 zeigt.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

1 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung. In 1 sind zwei Ausgangsanschlüsse für eine Sekundärwicklung N2 eines Transformators T bereitgestellt. Ein Ausgangsanschluss gibt z. B. eine niedrige Spannung von 5 V für logische Schaltungen aus, die durch eine Spannungserfassungsschaltung 4 und eine Steuerschaltung 5 gesteuert wird, und eine Spannung, die proportional zu dem Windungsverhältnis des Transformators ist, wird von dem anderen Ausgangsanschluss ausgegeben, und z. B. eine nicht gesteuerte hohe Spannung von 24 V wird für einen Motorantrieb ausgegeben. Zwischen diese Ausgangsanschlüsse ist ein Schalter SW geschaltet.

Mit dem Niederspannungsausgangsanschluss der Sekundärwicklung N2 ist die Anode einer Gleichrichtungsdiode D1 auf die gleiche Weise wie in 7 verbunden, und mit dem Hochspannungsausgangsanschluss ist die Anode einer Gleichrichtungsdiode D3 verbunden. Die Kathode der Gleichrichtungsdiode D1 ist durch die Erfassungsschaltung 4 mit dem Spannungsausgangsanschluss OUT1 verbunden und ist auch mit einem Anschluss des Schalters SW verbunden. Die Kathode der Diode D3 ist mit einem Anschluss eines Kondensators C5 zum Glätten und dem Spannungsausgangsanschluss OUT2 verbunden und ist auch mit dem anderen Anschluss des Schalters SW verbunden. Der andere Anschluss des Kondensators C5 zum Glätten ist geerdet. Die verbleibende Struktur ist die gleiche wie diejenige in 7.

Anschließend wird der Betrieb der Schaltleistungsversorgung, die in 1 gezeigt ist, beschrieben. Wenn der Schalter SW abgeschaltet wird, wird die gleiche Operation wie in 7 wie im Vorhergehenden beschrieben ausgeführt. Wenn der Schalter SW angeschaltet wird, werden der Hochspannungsausgangsanschluss und der Niederspannungsausgangsanschluss der Sekundärwicklung T2 kurzgeschlossen, und gleichzeitig werden 5 V ausgegeben. In diesem Fall wird die Hochausgangsspannung auf 5/24 der früheren Hochausgangsspannung verringert. Deshalb wird die Spannung der Rückkopplungswicklung NB ebenfalls mit dem gleichen Verhältnis verringert, and das Anschalten eines FET Q1, das durch die Rückkopplungswicklung NB zu bewirken ist, kann verhindert werden.

2 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, wird der Niederspannungsausgang durch die Spannungserfassungsschaltung 4 und die Steuerschaltung 5 gesteuert, und die Hochausgangsspannung wird nicht gesteuert, aber bei dem Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, wird die Hochausgangsspannung gesteuert und die Niederausgangsspannung wird nicht gesteuert.

D. h. ein Ausgangsanschluss der Sekundärwicklung N2 wird durch eine Spannungserfassungsschaltung 4 und eine Steuerschaltung 5 gesteuert, und es wird z. B. eine hohe Spannung von 24 V an einen Spannungsausgangsanschluss OUT2 ausgegeben. Von dem anderen Ausgangsanschluss der Sekundärwicklung N2 wird z. B. eine niedrige Spannung von 5 V ausgegeben, durch eine Diode D1 gleichgerichtet und an einen Spannungsausgangsanschluss OUT1 ausgegeben, nachdem dieselbe durch einen Kondensator C4 geglättet worden ist.

Dann ist auf die gleiche Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 ein Schalter SW1 zwischen die Spannungsausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 geschaltet. Außerdem ist zwischen den Spannungsausgangsanschluss OUT2 und den Verbindungspunkt der Widerstände R6 und R7 eine Reihenschaltung eines Widerstandes R10 und eines Schalters SW2 geschaltet.

Der Betrieb, wenn die Schalter SW1 und SW2 abgeschaltet sind, ist fast der gleiche wie bei 7. Z. B. wird eine Spannung von 24 V als eine gesteuerte Ausgabe von dem Spannungsausgangsanschluss OUT2 ausgegeben, und es wird z. B. eine Spannung von 5 V als eine nicht gesteuerte Ausgabe von dem Spannungsausgangsanschluss OUT1 ausgegeben.

Wenn der Schalter SW1 geschlossen wird und der Schalter SW2 zur gleichen Zeit geschlossen wird, werden die Spannungsausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 kurzgeschlossen und eine niedrige Spannung von 5 V, geteilt durch die Widerstände R10 und R7, wird an den Nebenschlussregler Sr geliefert, und dementsprechend werden Spannungen, die von den Spannungsausgangsanschlüssen OUT1 und OUT2 auszugeben sind, auf die niedrige Spannung getrieben, um eine Spannung von 5 V auszugeben. In diesem Fall wird die Hochausgangsspannung auf 5/24 der früheren Hochausgangsspannung verringert. Deshalb wird die Spannung der Rückkopplungswicklung auch mit dem gleichen Verhältnis verringert, und das Anschalten eines FET Q1 aufgrund der Rückkopplungswicklung kann verhindert werden.

3 ist ein Signalverlauf, der die Veränderung einer Sperrspannung VNB zeigt, die in der Rückkopplungswicklung erzeugt wird. In 3 wird zu dem Zeitpunkt t1 der FET Q1 abgeschaltet und die Sperrspannung VNB wird nach der Erzeugung einer Stoßspannung nahezu konstant gehalten, um in die sogenannte Aus-Zustand-Periode einzutreten. Hier wird der Absolutwert der Sperrspannung VNB in der Aus-Zustand-Periode durch die folgende Formel (1) unten ausgedrückt. In der Formel (1) ist NB die Anzahl von Windungen der Rückkopplungswicklung NB des Transformators T, N2 ist die Anzahl von Windungen der Sekundärwicklung, und VF ist die Vorwärtsspannung der Gleichrichtungsdiode D1 in der Hauptbetriebsschaltung 3. |VNB| = (NB/N2) × (VO1 + VF)(1)

Außerdem nimmt, da die Sekundärausgänge kurzgeschlossen werden und die Ausgangsspannung VO1 in der Formel (1) gesenkt wird, der Absolutwert der Sperrspannung VNB ab. D. h. der Absolutwert der Sperrspannung VNB der Schaltleistungsversorgung, der in 3 durch Va gezeigt ist, ist kleiner als der Absolutwert der Sperrspannung VNB der herkömmlichen Schaltleistungsversorgung, der in 8 durch Vb gezeigt ist. Dann beginnt die Sperrspannung VNB zu dem Zeitpunkt t2 in Resonanz zu sein. Da die Spannung zu diesem Zeitpunkt durch VNB = Va·e–At sin (wt + B) ausgedrückt ist, da bis zu dem Zeitpunkt t2 ein relativ geringer Wert aufrechterhalten wird, ist die Amplitude klein und sogar das Maximum von Vgs ist geringer als die Schwelle Vth des FETQ1, und dementsprechend wird ein Anschalten des FETQ1 durch die Sperrspannung VNB verhindert.

Danach wird zu dem Zeitpunkt t3 durch eine Startschaltung (bei diesem Ausführungsbeispiel ein Startwiderstand R1) des FET Q1, die die Hauptbetriebsschaltung 3 bildet, eine Spannung an das Gate des FET Q1 angelegt, und der FET Q1 wird wieder angeschaltet.

Auf diese Weise wird, da das Anschalten des FET Q1 verzögert wird und die Aus-Zustand-Periode des FET Q1 verlängert wird, die Schwingungsfrequenz gesenkt. Deshalb wird die Zunahme eines Schaltverlustes aufgrund der Zunahme der Schwingungsfrequenz unterdrückt, und der Schaltungswirkungsgrad wird verbessert.

4 ist das Schaltbild einer herkömmlichen Schaltleistungsversorgung. Bei dieser Schaltleistungsversorgung sind der Spannungsausgangsanschluss OUT2 und der Kondensator C5 des Ausführungsbeispiels, das in 1 gezeigt ist, weggelassen, eine Spannung wird nur von einem Spannungsausgangsanschluss OUT1 genommen, und auszugebende Spannungen sind von einem einzigen Ausgangsanschluss. In diesem Fall wird das Anschalten des FET Q1 durch die Rückkopplungswicklung durch ein Anschalten des Schalters SW verhindert.

5 ist das Schaltbild einer Schaltleistungsversorgung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt. Statt des Schalters SW1, der in 2 gezeigt ist, ist ein Transistor Q3 geschaltet, und statt des Schalters SW2 ist ein Transistor Q4 geschaltet. D. h. mit den Spannungsausgangsanschlüssen OUT1 und OUT2 sind der Kollektor und der Emitter des Transistors Q3 verbunden, und mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R6 und R7 und dem Spannungsausgangsanschluss OUT2 sind der Kollektor und der Emitter des Transistors Q4 verbunden. Der Emitter kann durch einen Widerstand R12 verbunden sein. Ein Steuersignal wird von außen an einen entfernten Anschluss geliefert, und dieses Steuersignal wird durch einen Widerstand R10 an die Basis des Transistors Q4 geliefert und wird gleichzeitig durch einen Widerstand R11 an die Basis des Transistors Q3 geliefert.

Wenn ein Pegelsignal „L" an den entfernten Anschluss gegeben wird, werden die Transistoren Q3 und Q4 leitfähig gemacht, und dann werden die Spannungsausgangsanschlüsse OUT1 und OUT2 kurzgeschlossen, und gleichzeitig wird die Spannung, die von dem Spannungsausgangsanschluss OUT2 auszugeben ist, gesenkt. Deshalb kann der Verlust durch ein Senken der Schaltfrequenz verbessert werden.

Außerdem kann dieses Ausführungsbeispiel auch bei den Ausführungsbeispielen angewandt werden, die in den 1, 2 und 3 gezeigt sind.

6 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer Lastleistungserfassungsschaltung zeigt. In 6 fungiert die Lastleistungserfassungsschaltung 6 auf eine Weise, dass, wenn ein Strom von dem Spannungsausgangsanschluss OUT1 an eine Last geliefert wird, ein Steuersignal an den entfernten Anschluss geliefert wird, der in 5 gezeigt ist, abhängig davon, ob die Last eine geringe Last oder eine große Last ist.

Die Laststromerfassungsschaltung 6 enthält einen Operationsverstärker 7, eine Spannung V+ (V plus), d. h. eine Spannung, die von dem Spannungsausgangsanschluss OUT1 ausgegeben wird und in einen Widerstand R12 einzugeben ist, die durch Widerstände R13 und R14 geteilt wird, wird an den + (plus)-Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 7 geliefert, und eine Spannung V- (Spannung V minus), d. h. eine Spannung, die von einem Widerstand R12 ausgegeben wird und durch Widerstände R15 und R16 geteilt wird und an den – (minus)-Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 7 geliefert wird. Bei einer großen Last wird V+ (V plus) größer als V- (V minus), und der Operationsverstärker 7 gibt ein Pegelsignal „H" aus, und bei einer geringen Last wird V- (V minus) größer als V+ (V plus), und der Operationsverstärker 7 gibt ein Pegelsignal „L" aus, um die Transistoren Q3 und Q4 anzuschalten.

Es ist zu berücksichtigen, dass alle offenbarten Ausführungsbeispiele in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend sind. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die obige Beschreibung gegeben, sondern ist durch den Schutzbereich der Ansprüche gegeben, und es ist beabsichtigt, dass alle Modifizierungen bei der Bedeutung und dem Schutzbereich, der dem Schutzbereich der Ansprüche gegenüber äquivalent ist, enthalten sein sollen.

Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart worden sind, werden verschiedene Ausführungsmodi der Prinzipien, die hier offenbart sind, als in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallend betrachtet. Deshalb sei darauf hingewiesen, dass der Schutzbereich der Erfindung nicht beschränkt sein soll, es sei denn wie es anders in den Ansprüchen dargelegt ist.


Anspruch[de]
  1. Eine Schaltleistungsversorgung, die zwei oder mehr Gleichsignalausgänge (OUT1, OUT2) aufweist, die folgende Merkmale aufweist:

    eine Gleichsignalleistungsversorgung (2);

    einen Transformator (T), der eine Primärwicklung (N1), zumindest zwei Sekundärwicklungen (N2) und eine Rückkopplungswicklung (NB) aufweist;

    ein Hauptschaltelement (Q1), das eine Aus-Zustand-Periode und eine An-Zustand-Periode aufweist, das mit der Primärwicklung (N1) in Reihe geschaltet ist und durch eine Spannung anzuschalten ist, die in der Rückkopplungswicklung erzeugt wird, wobei das Hauptschaltelement (Q1) einen Steueranschluss und eine Schwellenspannung, um das Hauptschaltelement anzuschalten, aufweist; und

    eine erste Gleichrichtungsschaltung (D1), die mit einer ersten Sekundärwicklung (N2) verbunden ist,

    eine zweite Gleichrichtungsschaltung (D3), die mit einer zweiten Sekundärwicklung (N2) verbunden ist,

    eine Startschaltung (R1), die das Hauptschaltelement anfangs bei einer Inbetriebnahme der Leistungsversorgung anschaltet,

    dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ferner folgende Merkmale aufweist:

    einen Niederspannungsgleichsignalausgang (OUT1), der mit der ersten Gleichrichtungsschaltung verbunden ist,

    einen Hochspannungsgleichsignalausgang (OUT2), der mit der zweiten Gleichrichtungsschaltung verbunden ist,

    eine Schaltschaltung (SW), die zwischen den zwei Gleichsignalausgängen bereitgestellt ist, und wobei

    die Schaltschaltung bei einer großen Last abgeschaltet wird,

    die Schaltschaltung bei einer geringen Last angeschaltet wird, dementsprechend werden Spannungen, die aus den Gleichsignalausgängen auszugeben sind, zu der niedrigen Spannung getrieben, und eine Spannung, die in der Rückkopplungswicklung erzeugt wird, wird während der Aus-Zustand-Periode des Hauptschaltelements (Q1) gesenkt, und eine Spannung, die an den Steueranschluss des Hauptschaltelements anzulegen ist, wird gesteuert, um geringer als die Schwellenspannung zu sein.
  2. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der die zumindest zwei Gleichsignalausgänge (OUT1, OUT2) einen Niederspannungsausgang als einen gesteuerten Ausgang beziehungsweise einen Hochspannungsausgang als einen nicht gesteuerten Ausgang aufweisen, und wobei die Schaltschaltung (SW) zwischen den Niederspannungsausgang und den Hochspannungsausgang geschaltet ist.
  3. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der die zumindest zwei Gleichsignalausgänge (OUT1, OUT2) einen Hochspannungsausgang als einen gesteuerten Ausgang beziehungsweise einen Niederspannungsausgang als einen nicht gesteuerten Ausgang aufweisen, und wobei die Schaltschaltung (SW) zwischen den Hochspannungsausgang und den Niederspannungsausgang geschaltet ist.
  4. Die Schaltleistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Schaltschaltung (SW) durch ein externes Signal an- und abgeschaltet wird.
  5. Die Schaltleistungsversorgung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schaltschaltung (SW) durch eine Erfassung einer gesenkten Lastleistung angeschaltet wird.
  6. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der das Hauptschaltelement (Q1) einen Spannungssteueranschluss aufweist.
  7. Eine Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der das Hauptschaltelement (Q1) einen Stromsteueranschluss aufweist.
  8. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 4, die ferner eine Laststromerfassungsschaltung (6) aufweist zum Erfassen eines verringerten Laststroms und zum Liefern des externen Signals, um die Schaltschaltung (SW) anzuschalten.
  9. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 5, die ferner eine Laststromerfassungsschaltung (6) aufweist zum Erfassen eines verringerten Laststroms und zum Liefern eines Signals, um die Schaltschaltung (SW) anzuschalten.
  10. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der die Schaltschaltung (SW) zwei Schalter aufweist, wobei einer zwischen die Gleichsignalausgänge (OUT1, OUT2) geschaltet ist und der andere zwischen einen der Gleichsignalausgänge und einen Steuereingang einer Steuerschaltung (5) geschaltet ist, zum Steuern eines Abschaltens des Hauptschaltelements (Q1).
  11. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 10, bei der der Steuereingang der Steuerschaltung (Q1) einen Spannungserfassungseingang einer Spannungsreglerschaltung aufweist.
  12. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 1, bei der die Schaltschaltung (SW) einen Transistorschalter aufweist.
  13. Die Schaltleistungsversorgung gemäß Anspruch 10, bei der die zwei Schalter Transistorschalter aufweisen.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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