DE2462211C3

DE2462211C3 - Circuit arrangement for starting up a switched-mode power supply with current limitation and voltage stabilization

Info

Publication number: DE2462211C3
Application number: DE19742462211
Authority: DE
Inventors: Heinz Ammon; Rainer 8011 Landsham Dangschat; Horst Grobecker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: DANGSCHAT, RAINER, 8011 LANDSHAM, DE
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2462211A1; DE2462211B2

Description

Potential am Anodengate verändert werden — bei zu großer Ausgangsspannung des Sperrwandlers wird es abgesenkt —, zum anderen kann das Potential an der A rode verändert werden — bei zu hohem Strom des Schalttransistors steigt das Anodenpotential. Das Zusammenwirken der beiden die Zündung auslösenden Kriterien — zu hoher Strom des Schalttransistors, zu hohe Ausgangsspannung — besteht also in einer gegensinnigen Steuerung der beiden Potentiale, deren Differenz die Zündung auslösen. Diese Differenz wird in beiden genannten Fällen größer, und der Zündzeitpunkt erfolgt früher.Potential at the anode gate can be changed - if the output voltage of the flyback converter is too high, it will lowered -, on the other hand, the potential at the electrode can be changed - if the current of the is too high Switching transistor increases the anode potential. The interaction of the two triggering the ignition Criteria - too high current of the switching transistor, too high output voltage - consists in one opposing control of the two potentials, the difference of which triggers the ignition. This difference is shown in in both cases mentioned above, and the ignition point is earlier.

Die Sperrung des Schalttransistors wird bei der bekannten Schaltungsanordnung durch einen im Steuerkreis des Schalttransiston liegenden Kondensator, der über eine Diode aus einer zusätzlichen Transformatorwicklung gespeist ist, verbessert Sobald der Thyristor zündet, liegt dieser Kondensator parallel zu der Steuerstrecke des Schalttransistors und sperrt diesen.In the known circuit arrangement, the switching transistor is blocked by a capacitor located in the control circuit of the switching transistor, the fed via a diode from an additional transformer winding, once the thyristor improves ignites, this capacitor is parallel to the control path of the switching transistor and blocks it.

Als Anlaufschaltung ist bei dem bekannten Schaltnetzteil vorgeschlagen, die gleichgerichtete Nuzwechselspannung über einen ohmschen Widerstand an die Basis des Schalttransistors zu legen. Beim Einschalten fließt dann ein Basisstrom und damit ein Kollektorstrom im Schalttransistor, und die Schaltung schwingt durch die Rückkopplung an.As a start-up circuit, it is proposed in the known switched-mode power supply that the rectified AC voltage is fed to the via an ohmic resistor To lay the base of the switching transistor. When switching on, a base current flows and thus a collector current in the switching transistor, and the circuit oscillates due to the feedback.

Nachteilig ist bei der bekannten Schaltung, daß der Anlaufstrom durch die Größe des Anlaufwiderstandes festliegt, während die Stromverstärkung der Schalttransistoren von Exemplar zu Exemplar schwankt. Dadurch kann es vorkommen, daß bei Netzunterspannung das Anschwingen, bei Netzüberspannung das Sperren der Schaltung beeinträchtigt ist.The disadvantage of the known circuit is that the starting current is caused by the size of the starting resistance fixed, while the current gain of the switching transistors fluctuates from copy to copy. Through this it can happen that in the case of mains undervoltage the oscillation starts, and in the case of mains overvoltage the Circuit is impaired.

Wesentlich ist das Verhalten eines Schaltnetzteils bei Dauerkurzschluß am Ausgang. In diesem Betriebsfall müssen alle Ströme soweit heruntergeregelt werden, daß kein Bauelement beschädigt wird. Durch den Anlaufgleichstrom wird der Schalttransistor der bekannten Schaltung kontinuierlich aufgesteuert, so daß es zu kritischen Zuständen in der Schaltung kommen kann.What is essential is the behavior of a switched-mode power supply in the event of a permanent short circuit at the output. In this operational case all currents must be regulated down to such an extent that no component is damaged. Through the Starting direct current, the switching transistor of the known circuit is continuously turned on, so that it can lead to critical states in the circuit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Schaltungsanordnung dahingehend zu verbessern, daß die Unempfindlichkeit gegen Netzunter- und Netzüberspannung erhöht, die Einflüsse von Parameterschwankungen der Bauelemente verringert und die Stromabregelung bei Dauerkurzschluß verbessert wird.The present invention is based on the object of improving the circuit arrangement described at the outset to the effect that the insensitivity to mains undervoltage and mains overvoltage increased, the influences of parameter fluctuations of the components reduced and the current regulation at Permanent short circuit is improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein gesonderter Gleichrichter so an die Netzwechselspannung angeschlossen ist, über den mittels eines KC-Gliedes Impulse aus der Netzwechselspannung gewonnen werden, und diese Stromimpulse der Steuerstrecke des Schalttransistors als Anlaufimpulse zugeführt sind.To solve this problem it is proposed according to the invention in a circuit arrangement of the type mentioned that a separate rectifier so is connected to the mains AC voltage, via which pulses from the by means of a KC element AC mains voltage can be obtained, and these current pulses of the control path of the switching transistor are supplied as start-up pulses.

Als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, einen Einweg-Gleichrichter zu verwenden.As an advantageous embodiment of the invention, it is proposed to use a half-wave rectifier.

Erfindungsgemäß wird kein kontinuierlicher Anlaufgleichstrom wie bei der bekannten Schaltung verwen- «> det, sondern Anlaufimpulse. Das ÄC-Glied zur Formung der Anlaufimpulse ist über einen eigenen Gleichrichter mit der Netzwechselspannung verbunden, so daß die Anlaufvorgänge mit Netzfrequenz wiederholt werden. Damit können die einzelnen Anlaufimpulse stärker <,·-, gewählt werden als bei einem Gleichstrom, so daß auch Transistoren mit geringer Stromverstärkung aufgesteuert werden. Zwischen den AnlaufimDulsen bleibt dieAccording to the invention, no continuous starting direct current is used as in the known circuit det, but start-up impulses. The ÄC-member for formation the start-up pulse is connected to the AC mains voltage via its own rectifier, so that the Start-up processes are repeated with mains frequency. This means that the individual start-up impulses can be stronger <, -, can be selected than with a direct current, so that transistors with a low current gain are also turned on. The Schaltung in ihrem jeweiligen Betriebszustand. Insbesondere b~; einem sekundäi seifigem Kurzschluß wird der Schjlttransistor nicht kontinuierlich aufgesteuert, so daß die Kurzschlußfestigkeit der erfindungsgemäßen Schaltung erhöht ist Nach Beseitigung der Sperrungsursache, z. B. des Kurzschlusses, schwingt die Schaltung bei Eintreffen des nächsten Anlaufimpulses sofort wieder an. So ergänzen sich die Sperrschaltung und die Anlaufschaltung vorteilhaft; bei Kurzschluß und Oberlast wird zuverlässig abgeschaltet, nach Aufheben der Ursache schwingt der Sperrschwinger sofort weiter.Circuit in their respective operating state. In particular b ~; a secondary short circuit the switching transistor is not continuously turned on, so that the short-circuit strength of the circuit according to the invention is increased. B. the short circuit, the circuit oscillates immediately on again when the next start-up pulse arrives. The blocking circuit and the Start-up circuit advantageous; in the event of a short circuit and overload, the system is reliably switched off after the The reason why the blocking oscillator continues to oscillate immediately.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention shown in the drawing will.

Ein Schalttransistor 1 vom npn-Typ ist mit seinem Kollektor an dem einen Anschluß einer ArbeitswicklungA switching transistor 1 of the npn type has its collector at one terminal of a working winding

2 eines Transformators 3 angeschlossen. Der andere Anschluß dieser Arbeitswicklung 2 führt zu einer Eingangsklemme 4. Der Emitter des Schalttransistors 1 ist mit einem Anschluß einer Wicklung 5 des Transformators 3 verbunden und liegt auf einem Potential, das im folgenden Bezugspotential genannt wird. Der andere Anschluß der Wicklung 5 führt über eine Diode 6 zu einem Kondensator 7, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential liegt. Der Transformator2 of a transformer 3 connected. The other terminal of this working winding 2 leads to one Input terminal 4. The emitter of the switching transistor 1 is connected to a winding 5 of the Transformer 3 connected and is at a potential, hereinafter referred to as the reference potential will. The other connection of the winding 5 leads via a diode 6 to a capacitor 7, the other of which Connection is at reference potential. The transformer

3 trägt eine weitere Wicklung 8 als Rückkopplungswicklung, deren erster Anschluß mit der Basis des Schalttransistors 1 verbunden ist. Deren zweiter Anschluß führt über die Parallelschaltung eines Kondensators 9 mit zwei antiparallel geschalteten Dioden 10 und 11 und über einen dazu in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand 12 zum Bezugspotential. Außerdem führt der zweite Anschluß der Rückkopplungswicklung 8 über eine Diode 13 zur Anode eines Thyristors 14 und über die Reihenschaltung dieser Diode 13 mit einem Kondensator IS zur Basis des Schalttransistors 1. Die Kathode des Thyristors 14 ist mit einer Eingangsklemme 16 und über einen ohmschen Widerstand 17 mit dem Bezugspotential verbunden. Die Zündelektrode des Thyristors 14 liegt am Abgriff eines aus zwei ohmschen Widerständen 18 und 19 bestehenden Spannungsteilers, der von dem Bezugspotential ausgehend über eine Diode 20 zum ersten Anschluß der Rückkopplungswicklung 8 führt. Außerdem liegt parallel zu dem Spannungsteiler 18,19 ein Kondensator 21.3 carries a further winding 8 as a feedback winding, whose first connection to the base of the Switching transistor 1 is connected. The second connection leads via the parallel connection of one Capacitor 9 with two anti-parallel connected diodes 10 and 11 and one in series with it switched ohmic resistor 12 to the reference potential. In addition, the second connection leads to the Feedback winding 8 via a diode 13 to the anode of a thyristor 14 and via the series connection this diode 13 with a capacitor IS to the base of the switching transistor 1. The cathode of the thyristor 14 is connected to an input terminal 16 and via an ohmic resistor 17 to the reference potential. the The ignition electrode of the thyristor 14 is connected to a voltage divider consisting of two ohmic resistors 18 and 19, which is connected to the reference potential starting via a diode 20 leads to the first connection of the feedback winding 8. In addition, a capacitor 21 is connected in parallel to the voltage divider 18, 19.

Mit dem Teilerpunkt des ohmschen Spannungsteilers 18,19 ist weiterhin über einen ohmschen Widerstand 22 der Kollektor eines Vergleichstransistors 23 vom pnp-Typ verbunden. Dessen Basis liegt am Abgriff eines ohmschen Spannungsteilers, der parallel zu dem Kondensator 7 liegt und aus drei hintereinandergeschalteten ohmsclien Widerständen 24, 25 und 26 besteht, wobei der mittlere ohmsche Widerstand 25 als einstellbarer ohimscher Spannungsteiler gebildet ist. Parallel zum Kondensator 7 liegt außerdem die Reihenschaltung einer Z-Dode 27 mit einem ohmschen Widerstand 28, wobei der ohmsche Widerstand 28 zwischen den Emitter des Vergleichstransistors 23 und das Bezugspotential zu liegen kommt. Zwischen die Basis und den Emitter des Vergleichstransistors 23 ist ein Kondensator 29 geschaltetThe divider point of the ohmic voltage divider 18, 19 is still via an ohmic resistor 22 the collector of a comparison transistor 23 of the PNP type is connected. Its base is at the tap of a ohmic voltage divider, which is parallel to the capacitor 7 and consists of three ohmic resistors 24, 25 and 26 connected in series, wherein the mean ohmic resistance 25 is formed as an adjustable Ohmic voltage divider. In addition, parallel to the capacitor 7 is the series connection of a Z-dode 27 with an ohmic one Resistor 28, the ohmic resistor 28 between the emitter of the comparison transistor 23 and the reference potential comes to rest. Between the base and the emitter of the comparison transistor 23 is a capacitor 29 is connected

Eine weitere Eingangsklemme 30 ist über die Reihenschaltung einer Diode 31 mit einem Kondensator 32 und ii.it einem ohmschen Widerstand 33 mit der Basis des Schalttrunsistors 1 verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt der Diode 31 mit dem Kondensator 32 und der Eingangsklemme 16 liegt außerdem einAnother input terminal 30 is connected in series with a diode 31 and a capacitor 32 and ii. With an ohmic resistor 33 connected to the base of the switching transistor 1. Between the There is also a connection point of the diode 31 with the capacitor 32 and the input terminal 16

ohmscher Widerstand 34.ohmic resistance 34.

Parallel zum ohmschen Widerstand 17 ist noch ein Kondensator 35 geschaltet. Zwischen dem Kollektor des Schalttransistors 1 und dem Bezugspotential befindet sich die Reihenschaltung aus drei Kondensatoren 36,37 und 38 mit einem ohmschen Widerstand 39.A capacitor 35 is also connected in parallel with the ohmic resistor 17. Between the collector the switching transistor 1 and the reference potential is the series connection of three capacitors 36, 37 and 38 with an ohmic resistor 39.

Der Transformator 3 besitzt als weitere Wicklung eine Ausgangswicklung 40, die mit einer Seite auf Masse liegt und vier Abgriffe hat. Diese Abgriffe führen jeweils über eine von vier Dioden 41 bis 44 zu einer von vier Ausgangsklemmen 45 bis 48, wobei die Ausgangsklemmen 45 bis 48 über je einen von vier Kondensatoren 49 bis 52 mit Masse verbunden sind. Parallel zum Kondensator 49 ist noch ein ohmscher Widerstand 64 geschaltet.The transformer 3 has an output winding 40 as a further winding, one side of which is grounded and has four taps. These taps each lead via one of four diodes 41 to 44 to one of four Output terminals 45 to 48, whereby the output terminals 45 to 48 each have one of four capacitors 49 to 52 are connected to ground. There is also an ohmic resistor 64 in parallel with the capacitor 49 switched.

Die bisher geschilderte Schaltungsanordnung ist gestrichelt umrandet gezeichnet und bildet bis dahin ein als Modul realisierbares Netzteil mit den Eingangsklemmen 4,16 und 30 und den Ausgangsklemmen 45 bis 48.The circuit arrangement described so far is drawn with a dashed border and forms a until then A power supply unit that can be implemented as a module with input terminals 4, 16 and 30 and output terminals 45 to 48.

An die Eingangsklemmen 4 und 16 ist angeschlossen der Ausgang eines aus vier Dioden bestehenden Graetz-Gleichrichters 65 und dazu parallel ein Glättungskondensator 66, ein ohmscher Widerstand 53 und ein weiterer Kondensator 54. Die Eingangsanschlüsse des Graetz-Gleichrichters 65 sind jeweils über eine Drossel 55, 56 mit einer der beiden Klemmen einer Netzwechselspannungsquelle 57 verbunden. Zwischen der einen Klemme der Netzwechselspannungsquelle 57 und der Drossel 55 liegt eine Sicherung 58. Außerdem sind die netzseitigen Anschlüsse der beiden Drosseln 55 und 56 über einen Kondensator 59 und die beiden anderen Anschlüsse über einen Kondensator 60 miteinander verbunden. Parallel zum Kondensator 60 liegt die Reihenschaltung zweier Kondensatoren 61 und 62, wobei deren Verbindungspunkt am Massepotentiai angeschlossen ist. Der eine Pol des Wechselspannungsanschlusses des Graetz-Gleichrichters 65 ist mit der Eingangsklemme 30 verbunden. Zwischen dem anderen und der Drossel 56 liegt ein ohmscher Widerstand 63.The output of one of four diodes is connected to input terminals 4 and 16 Graetz rectifier 65 and a smoothing capacitor in parallel 66, an ohmic resistor 53 and another capacitor 54. The input connections of the Graetz rectifier 65 are each connected via a choke 55, 56 to one of the two terminals AC voltage source 57 connected. Between one terminal of the mains AC voltage source 57 and the choke 55 is a fuse 58. In addition, the network-side connections of the two chokes 55 are and 56 via a capacitor 59 and the other two connections via a capacitor 60 connected with each other. In parallel with the capacitor 60 is the series connection of two capacitors 61 and 62, the connection point of which is connected to the ground potential. One pole of the AC voltage connection of the Graetz rectifier 65 is connected to the input terminal 30. Between the other and the choke 56 has an ohmic resistor 63.

Der Lastkreis des Schalttransistors 1 besteht nun aus der Reihenschaltung der Arbeitswicklung 2, seiner Kollektor-Emitter-Strecke, des ohmschen Widerstandes 17 und des Gleichstromeingangs mit den beiden Eingangsklemmen 4 und 16. Der eigentliche Steuerkreis besteht aus der Reihenschaltung der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors 1, des ohmschen Widerstandes 12, der Parallelschaltung mit den Dioden 10 und mit dem Kondensator 9 und der Rückkopplungswicklung 8.The load circuit of the switching transistor 1 now consists of the series connection of the working winding 2, its collector-emitter path, the ohmic resistance 17 and the DC input with the two input terminals 4 and 16. The actual control circuit consists of the series connection of the base-emitter path of the switching transistor 1, the ohmic resistor 12, the parallel connection with the diodes 10 and with the capacitor 9 and the feedback winding 8th.

Die Regeleinrichtung mit dem Vergleichstransistor 23 erhält eine Vergleichsspannung aus der Wicklung 5, die gleichgerichtet über die Diode 6 an dem Kondensator 7 steht Diese Vergleichsspannung wird über den Spannungsteiler 24, 25, 26 an die Basis des Vergleichstransistors 23 gelegt und mit einer durch die Z-Diode 27 gebildeten Referenzspannung verglichen. Der sich bei diesem Vergleich ergebende Kollektorstrom des Vergleichstransistors 23 fließt durch den ohmschen Widerstand 18.The control device with the comparison transistor 23 receives a comparison voltage from the winding 5, the rectified via the diode 6 at the capacitor 7. This comparison voltage is via the voltage divider 24, 25, 26 are applied to the base of the comparison transistor 23 and with one through the Zener diode 27 generated reference voltage compared. The collector current of the comparison transistor resulting from this comparison 23 flows through the ohmic resistor 18.

An diesem ohmschen Widerstand 18 steht außerdem entsprechend dem Teilerverhältnis des Spannungsteilers 18, 19 ein Teil der am Kondensator 21 stehenden Spannung. Dieser Kondensator 21 erhält seine Spannung über die Diode 20 und über die Rückkopplungswicklung 8. This ohmic resistor 18 also corresponds to the division ratio of the voltage divider 18, 19 a part of the voltage across the capacitor 21. This capacitor 21 receives its voltage via the diode 20 and via the feedback winding 8.

Die Sperreinrichtung wird gebildet aus der Rückkopplungswicklung 8, aus der Diode 13 und aus dem Kondensator 15. Dieser Kondensator 15 bildet die Betriebsspannungsquelle für den Thyristor 14 und sperrt im Falle des durchgeschalteten Thyristors 14 die Steuerstrecke zwischen der Basis und dem Emitter des Schalttransistors 1.The blocking device is formed from the feedback winding 8, from the diode 13 and from the capacitor 15. This capacitor 15 forms the Operating voltage source for the thyristor 14 and blocks in the case of the switched thyristor 14 the Control path between the base and the emitter of the switching transistor 1.

•~> Der Kondensator 21 ist mit einer solchen Polarität aufgeladen, daß die entsprechende an dem ohmschen Widerstand 18 stehende Spannung die Zündstrecke des Thyristors 14 sperrt. Dabei liegt diese Sperrspannung an der Reihenschaltung aus der Zündstrecke und aus dem • ~> The capacitor 21 is charged with such polarity that the corresponding properties of the ohmic resistance 18 locks the ignition gap voltage of the thyristor fourteenth This reverse voltage is due to the series connection of the ignition gap and the

ίο ohmschen Widerstand 17, der vom Laststrom des Schalttransistors 1 durchflossen ist. Der Kollektorstrom des Vergleichstransistors 23, der durch den ohmschen Widerstand 18 fließt, erzeugt eine Spannung, die der vom Kondensator 21 herrührenden entgegengesetzt gerichtet ist. Ebenfalls entgegengesetzt gerichtet ist die Spannung, die durch den Laststrom am ohmschen Widerstand 17 erzeugt wird. Die die Zündung des Thyristors 14 sperrende Vorspannung am ohmschen Widerstand 18 kann nun sowohl durch einen entspre-ίο ohmic resistance 17, which depends on the load current of the Switching transistor 1 is flowed through. The collector current of the comparison transistor 23, which is through the ohmic Resistor 18 flows, generating a voltage which is opposite to that from capacitor 21 is directed. Also in the opposite direction is the voltage created by the load current on the ohmic Resistance 17 is generated. The ignition of the thyristor 14 blocking bias on the ohmic Resistor 18 can now be

2(i chend großen Kollektorstrom des Vergleichstransistors 23 — ausgelöst durch eine zu große Ausgangsspannung des Transformators 3 — als auch durch einen zu großen Laststrom durch den ohmschen Widerstand 17 so weit kompensiert werden, daß der Thyristor 14 gezündet wird. Dies ist also dann der Fall, wenn entweder der Laststrom des Schalttransistors 1 oder die Ausgangsspannung des Transformators 3 zu groß werden.2 (i chend large collector current of the comparison transistor 23 - triggered by an output voltage of transformer 3 that is too high - as well as by an output voltage that is too high Load current can be compensated by the ohmic resistor 17 to such an extent that the thyristor 14 is ignited will. This is the case when either the load current of the switching transistor 1 or the output voltage of the transformer 3 become too large.

Eine Anlaufschaltung ist gebildet aus der Eingangsklemme 30, der Diode 31, dem Kondensator 32 und aus den beiden ohmschen Widerständen 33 und 34. Dabei ist die Eingangsklemme 30 mit der Netzwechselspannung verbunden und liefert über die Diode 31 und das /?C-Glied 32,33 mit Netzfrequenz Impulse an die Basis des Schalttransistors 1.A start-up circuit is formed from the input terminal 30, the diode 31, the capacitor 32 and off the two ohmic resistors 33 and 34. The input terminal 30 is connected to the AC mains voltage connected and delivers pulses to the base via the diode 31 and the /? C element 32,33 at mains frequency of the switching transistor 1.

An den Ausgangsklemmen 45 bis 48 werden Gleichspannungen in unterschiedlicher Höhe abgenommen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel sieht entsprechend der Zeichnung eine vollkommene Netztrennung der Ausgangsseite des Transformators 3 vor.At the output terminals 45 to 48 DC voltages of different levels are taken. The present embodiment sees a complete network separation as shown in the drawing the output side of the transformer 3 before.

Diese Netztrennung kann selbstverständlich, falls diese Forderung nicht gestellt wird, auch unterbleiben.This network separation can of course, if this The request is not made, nor is it made.

Im Normalbetrieb ist der Kondensator 15 über die Wicklung 8 und über die Diode 13 auf eine um die Flußspannung der Diode 13 verminderte Spannung aufgeladen. Nach Sperren des Schalttransistors 1 wird in der Wicklung 8 eine umgepolte Spannung induziert, die über den Kondensator 15 mit seiner kleineren entgegengesetzten Spannung an der Arbeitsstrecke des Thyristors 14 steht und diesen löschtIn normal operation, the capacitor 15 is via the winding 8 and the diode 13 on one to the Forward voltage of the diode 13 reduced voltage charged. After switching transistor 1 off, in the winding 8 induces a polarity reversed voltage, which across the capacitor 15 with its smaller opposite voltage is at the working path of the thyristor 14 and clears it

Bei einem Kurzschluß an einem der Ausgänge 45 bis 48 geht das Netzteil vom Normalbetrieb in einen intermittierenden Betrieb über. In diesem Betriebsfall wird die kontinuierliche Folge der Laststromimpulse abgelöst durch kurze Impulse im Takt der Netzwechsel-In the event of a short circuit at one of the outputs 45 to 48, the power pack goes from normal operation to one intermittent operation over. In this operating case, the continuous sequence of load current pulses replaced by short pulses in time with the network change

ss Spannungsfrequenz. Gleichzeitig wird die Kollektorspannung des Schalttransistors 1 stark reduziert, so daß garantiert ist, daß auch im Kurzschlußfall der Schalttransistor 1 keinen Schaden nimmt Auch dürfen die Ausgangskurzschlußströme nicht höher sein als die füiss voltage frequency. At the same time the collector voltage is of the switching transistor 1 is greatly reduced, so that it is guaranteed that even in the event of a short circuit, the switching transistor 1 is not damaged. The output short-circuit currents must not be higher than the füi

Mi die einzelnen Dioden zulässigen Ströme, damit eine Zerstörung der Dioden vermieden wird. Diese Kurzschlußströme werden bestimmt von der in diesem Betriebszustand in dem Transformator 3 eingespeicherten Energie.Mi the individual diodes allowable currents so that a Destruction of the diodes is avoided. These short-circuit currents are determined by the in this Operating state in the transformer 3 stored energy.

f.-· Bei einem Kurzschluß am Ausgang steigt dei Spitzenstrom des Schalttransistors -i stark an. Da; bewirkt ein Zünden des Thyristors 14 und ein Abschalten des Schalttransistors 1. Der Schaittransistoif.- · In the event of a short circuit at the output, the peak current of the switching transistor -i rises sharply. There; causes the thyristor 14 to fire and the switching transistor 1 to be switched off

1 kann erst dann wieder durchschalten, wenn zum einen der Thyristor 14 wieder gelöscht ist durch Entladung des Kondensators IS und zum anderen ein Anlaufimpuls an die Basis des Schalttransistors 1 gegeben wird. Damit wird die Anzahl der Kollektorstromimpulse pro Zeiteinheit, die in den Transformator 3 eingespeist werden, stark reduziert, so daß die Energie nicht den Wert erreichen kann, der den Ausgangsdioden 41 bis 44 gefährlich werden kann. Mit Hilfe der Diode 31, der beiden ohmschen Widerstände 33 und 34 und des Kondensators 32 werden aus der Netzwechselspannung Impulse von ca. 5 ms Dauer geformt. Kollektorstromimpulse des Schalttransistors 1 sind also nur möglich während dieses Zeitraumes von ca. 5 ms. Diese Maßnahme reduziert den Kurzschlußstrom erheblich. Der Einfluß des Haltestromes des Thyristors 14 ist dann nur noch gering. Es ergeben sich !rnpulsgruppen von einzelnen Kollektorstromimpulsen, die im Abstand von 20 ms aufeinander folgen.1 can only switch through again when, on the one hand, the thyristor 14 is extinguished again by discharging the Capacitor IS and on the other hand a start-up pulse to the base of the switching transistor 1 is given. In order to is the number of collector current pulses per unit of time that are fed into the transformer 3 are greatly reduced, so that the energy cannot reach the value that the output diodes 41 to 44 can be dangerous. With the help of the diode 31, the two ohmic resistors 33 and 34 and the Capacitor 32, pulses of approx. 5 ms duration are formed from the AC mains voltage. Collector current pulses of the switching transistor 1 are therefore only possible during this period of approx. 5 ms. These Measure significantly reduces the short-circuit current. The influence of the holding current of the thyristor 14 is then only slightly. Pulse groups of individual collector current pulses that follow each other at an interval of 20 ms.

Eine Besonderheit ist noch die Begrenzung des Kollektorspitzenstroms des Schalttransistors 1 im Falle von Überlast an einem der Ausgänge 45 bis 48. Die die Zündung sperrende Vorspannung an der Zündelektrode des Thyristors 14 wird mit der Diode 20 in der Sperrphase des Sperrwandlers gewonnen, d. h. diese Spannung ist ausgangsproportional. Bei starker Oberlast sinken die Ausgangsspannungen ab, womit sich auch die Sperrspannung für die Zündstrecke des Thyristors 14 reduziert. Daraus ergibt sich ein Zünden des Thyristors 14 schon bei kleinen Kollektorspitzenströmen und damit eine Verminderung der Ausgangsströme bei Überlast.A special feature is the limitation of the peak collector current of the switching transistor 1 in the case of overload at one of the outputs 45 to 48. The ignition blocking bias voltage on the ignition electrode of the thyristor 14 is obtained with the diode 20 in the blocking phase of the flyback converter, d. H. these Voltage is proportional to the output. In the event of a heavy overload, the output voltages drop, which also means the reverse voltage for the ignition path of the thyristor 14 is reduced. This results in an ignition of the Thyristor 14 even with small peak collector currents and thus a reduction in the output currents in case of overload.

Im Leerlauffall bei Entlastung an den Ausgängen steigt die Arbeitsfrequenz des Netzteils stark an. Wird eine Minimallast unterschritten, so wird die Periodendauer der Schaltfrequenz kleiner als die Freiwerdezeit des Thyristors 14. Der Thyristor 14 bleibt dann überWhen the load is idle at the outputs, the operating frequency of the power supply increases sharply. Will If the load falls below a minimum, the period of the switching frequency is shorter than the time it is released of the thyristor 14. The thyristor 14 then remains

is mehrere Perioden durchgezündet, so daß die Schwingung des Sperrwandlers abreißt. Ein erneutes Anschwingen kann erst mit dem nächsten Anlaufimpuls erfolgen. So ergeben sich auch im Leerlauf Impulsgruppen im Abstand von 20 ms. Der ohmsche Widerstand 64 bildet eine Vorlast für den Leerlaufbetrieb und verhindert ein zu starkes Ansteigen der Ausgangsspannungen bei Entlastung des Netzteils.is ignited for several periods, so that the oscillation of the flyback converter breaks. A renewed oscillation can only occur with the next start-up pulse take place. This results in groups of pulses at intervals of 20 ms even when idling. The ohmic resistor 64 creates a preload for no-load operation and prevents the output voltages from rising too sharply when the power supply is discharged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Schaltungsanordnung zum Anlaufen eines Schaltnetzteils mit Strombegrenzung und Spannungsstabilisierung, bei dem ein Eingang für eine gleichgerichtete Netzwechselspannung. und zum Erzeugen einer Wechselspannung daraus ein selbstschwingender Sperrwandler mit einem Schalttransistor, einem Transformator, einer Regeleinrichtung und mit einer Sperreinrichtung vorgesehen sind, wobei eine Wicklung des Transformators als Arbeitswicklung in Reihe mit dem Eingang im Lastkreis des Schahtransistors und eine Wicklung des Transformators als Rückkopplungswicklung im Steuerkreis des Schalttransistors liegen, wobei ferner die Regeleinrichtung einen Thyristor, dessen Arbeitsstrecke parallel zur Reihenschaltung aus der Steuerstrecke des Schalttransistors aus einem vom Laststrom des Schalttransistors durchflossenen ohmschen Widerstand und aus einem zur Sperreinrichtung gehörigen Kondensator liegt, und eine an die Zündelektrode des Thyristors angeschlossene Vergleichsschaltung enthält, derart, daß bei einer Sollwertüberschreitung einer dem Transformator entnommenen und gleichgerichteten Vergleichsspannung über einen Vergleich mit einer Referenzgleichspannung der Schalttransistor durch Zünden des Thyristors gesperrt wird, wobei weiterhin die Sperreinrichtung eine Diode enthält, über die der Kondensator an eine Transformatorwicklung angeschlossen und in einer solchen Polung aufladbar ist, daß seine Spannung bei gezündetem Thyristor den Schalttransistor sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesonderter Gleichrichter (31) an die Netzwechselspannung angeschlossen ist, über den mittels eines ÄC-Gliedes (32,33) Impulse aus der Netzwechselspannung gewonnen werden, und diese Impulse der Steuerstrecke des Schalttransistors (1) als Anlaufimpulse zugeführt sind.1. Circuit arrangement for starting a switched-mode power supply with current limiting and voltage stabilization, in which an input for a rectified AC mains voltage. and for generating an alternating voltage therefrom, a self-oscillating flyback converter with a switching transistor, a transformer, a control device and are provided with a blocking device, wherein a winding of the transformer as Working winding in series with the input in the load circuit of the shah transistor and one winding of the transformer as a feedback winding in the control circuit of the switching transistor, wherein Furthermore, the control device has a thyristor whose working path is parallel to the series connection from the Control path of the switching transistor from one through which the load current of the switching transistor flows ohmic resistance and from a capacitor belonging to the blocking device, and one on the ignition electrode of the thyristor contains connected comparison circuit, such that at a A reference voltage taken from the transformer and rectified by comparison with a reference direct voltage of the switching transistor is exceeded due to ignition of the thyristor is blocked, the blocking device also contains a diode through which the Capacitor is connected to a transformer winding and can be charged in such a polarity, that its voltage blocks the switching transistor when the thyristor is triggered, characterized in that a separate rectifier (31) is connected to the AC mains voltage via by means of an ÄC element (32,33) pulses from the AC voltage can be obtained, and these pulses of the control path of the switching transistor (1) are supplied as start-up pulses.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gesonderter Gleichrichter (31) ein Einweg-Gleichrichter verwendet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that as a separate rectifier (31) a half-wave rectifier is used.

Schaltungsanordnung zum Anlaufen eines Schaltnetzteils mit Strombegrenzung und Spannungsstabilisierung, bei dem ein Eingang für eine gleichgerichtete Netzwechselspannung und zum Erzeugen einer Wechselspannung daraus ein selbstschwingender Sperrwandler mit einem Schalttransistor, einem Transformator, einer Regeleinrichtung und mit einer Sperreinrichtung vorgesehen sind, wobei eine Wicklung des Transformators als Arbeitswicklung in Reihe mit dem Eingang im Lastkreis des Schalttransistors und eine Wicklung des Transformators als Rückkopplungswicklung im Steuerkreis des Schalttransistors liegen, wobei ferner die Regeleinrichtung einen Thyristor, dessen Arbeitsstrecke parallel zur Reihenschaltung aus der Steuerstrecke des Schalttransistors, aus einem vom Laststrom des Schalttransistors durchflossenen ohmschen Widerstand und aus einem zur Sperreinrichtung gehörigen Kondensator liegt, und eine an die Zündelektrode des Thyristors angeschlossene Vergleichsschaltung enthält, derart, daß bei einer Sollwertüberschreitung einer dem Transformator entnommenen und gleichgerichteten Vergleichsspannung über einen Vergleich mit einer ReferenzCircuit arrangement for starting a switched-mode power supply with current limitation and voltage stabilization, in which an input for a rectified AC mains voltage and a self-oscillating flyback converter with a switching transistor, a transformer, to generate an AC voltage therefrom, a control device and a blocking device are provided, with one winding of the transformer as a working winding in series with the input im Load circuit of the switching transistor and a winding of the transformer are located as a feedback winding in the control circuit of the switching transistor, furthermore the Control device a thyristor whose working path is parallel to the series connection from the control path of the Switching transistor, from an ohmic resistance through which the load current of the switching transistor flows and from a capacitor belonging to the blocking device, and one to the ignition electrode of the thyristor Connected comparison circuit contains such that when a setpoint value is exceeded, a comparison voltage taken from the transformer and rectified via a comparison with a reference gleichspannung der Schalttransistor durch Zünden des Thyristors gesperrt wird, wobei weiterhin die Sperreinrichtung eine Diode enthält, über die der Kondensator an eine Transformatorwicklung angeschlossen und in einer solchen Polung aufladbar ist, daß seine Spannung bei gezündetem Thyristor den Schalttransistor sperrt.DC voltage of the switching transistor is blocked by triggering the thyristor, wherein the blocking device also contains a diode via which the capacitor connected to a transformer winding and can be charged in such a polarity that its voltage blocks the switching transistor when the thyristor is triggered.

Ein solches Schaltnetzteil ist bekannt und beispielsweise in der DE-OS 21 60 659 beschrieben. Eine weitere Beschreibung findet sich in der Zeitschrift »Funk-TechSuch a switched-mode power supply is known and is described in DE-OS 21 60 659, for example. Another Description can be found in the magazine »Funk-Tech nik« 1971, Nr. 20, S. 782 und 784. Die Funktion ist dort mit »selbstschwingender Sperrwandler mit getriggerter Abschaltung« bezeichnet Diese getriggerte Abschaltung ergibt ein günstiges Schaltverhalten des Schalttransistors. Ohne eine solche Abschaltung würde dernik 1971, No. 20, pp. 782 and 784. The function is there referred to as "self-oscillating flyback converter with triggered shutdown". This triggered shutdown results in a favorable switching behavior of the switching transistor. Without such a shutdown, the Schalttransistor, allein durch die Rückkopplung gesteuert, nur aufgrund des geringer werdenden Basisstromes »ausgehungert«. Die Abschaltung mit dem Thyristor durch Kurzschließen der Rückkopplungswicklung ergibt jedoch nicht nur ein definiertes undSwitching transistor, controlled solely by the feedback, only "starved" due to the decreasing base current. The shutdown with the However, thyristor by short-circuiting the feedback winding not only gives a defined and klares Abschaltverhalten des Schalttransistors, sondern auch eine gute Regelmöglichkeitclear switch-off behavior of the switching transistor, but also a good control option

Ober den Zündzeitpunkt des Thyristors läßt sich die Ausgangsspannung des Sperrwandlers mit Hilfe der Regeleinrichtung gut regeln. Durch Vergleichen einerThe output voltage of the flyback converter can be determined via the ignition point of the thyristor with the aid of the Regulate the control device well. By comparing a Vergleichsspannung, die repräsentativ ist für die Ausgangsspannung des Sperrwandlers, mit einer stabilisierten Referenzspannung und dies mit Hilfe eines gleichzeitig als Regelverstärker fungierenden Vergleichstransistors läßt sich der Zündzeitpunkt desEquivalent stress which is representative of the Output voltage of the flyback converter, with a stabilized reference voltage and this with the help of a at the same time acting as a control amplifier comparison transistor, the ignition point of the Thyristors beeinflussen. Die Vergleichsspannung wird bei der bekannten Schaltungsanordnung über einen Spannungsteiler an die Basis und über einen Spannungsteiler mit Z-Diode an den Emitter des Vergleichstransistors gelegt Der Kollektor ist mit der ZündelektrodeAffect thyristor. The comparison voltage is in the known circuit arrangement via a Voltage divider connected to the base and via a voltage divider with a Zener diode to the emitter of the comparison transistor. The collector is connected to the ignition electrode

ν, des Thyristors verbunden. Er besitzt außerdem einen ohmschen Kollektorwiderstand, an dem der Kollektorstrom eine Spannung erzeugt Unterschreitet diese Spannung einen Schwellwert dann wird der Thyristor gezündet Der Zündzeitpunkt ist damit abhängig von ν, of the thyristor connected. It also has an ohmic collector resistor, at which the collector current generates a voltage. If this voltage falls below a threshold value, the thyristor is ignited. The ignition timing is therefore dependent on der Höhe der Ausgangsspannung des Sperrwandlers. Dadurch, daß bei Zünden des Thyristors der Schalttransistor gesperrt wird und sein Ausgangsstrom nicht mehr ansteigen kann, ist die Höhe der Ausgangsspannung des Sperrwandlers stabilisiert.the level of the output voltage of the flyback converter. The fact that when the thyristor is triggered, the switching transistor is blocked and its output current is no longer can increase, the level of the output voltage of the flyback converter is stabilized.

Darüber hinaus hängt der Zeitpunkt der Zündung noch von der Spannung ab, die vom Laststrom des Schalttransistors an dem von ihm durchflossenen ohmschen Widerstand erzeugt wird. Übersteigt dieser Laststrom einen vorbestimmten Wert dann wird derIn addition, the time of ignition still depends on the voltage, which is determined by the load current of the Switching transistor is generated at the ohmic resistance through which it flows. Exceeds this Load current a predetermined value then becomes the Thyristor ebenfalls gezündet Der Zündzeitpunkt wird also sowohl von der Höhe des Laststroms des Schalttransistors als; auch von der Ausgangsspannung des Sperrwandlers bestimmt. Das Regelprinzip für die Ausgangsspannung beruht auf einem vorzeitigenThyristor also ignited. The ignition point is So both on the level of the load current of the switching transistor as; also from the output voltage of the flyback converter. The control principle for the output voltage is based on a premature one Abschalten des Schalttransistors und bewirkt außer der Regelung einen Schutz für den Schalttransistor gegen überhöhten Ausgangsstrom.Switching off the switching transistor and, in addition to regulating, protects the switching transistor against excessive output current.

Der genaue Ablauf im Regelmechanismus ergibt sich aus folgendem:The exact process in the control mechanism results from the following:

Mi Bei dem Thyristor in der bekannten Schaltungsanordnung handelt es sich um eine Thyristortetrode mit zwei Steuerelektroden: eine anodenseitige (Anodengate) und eine kathodenseitige (Kathodengate). Die Steuerung erfolgt über die zwischen dein Anodengate und derMi The thyristor in the known circuit arrangement is a thyristor tetrode with two Control electrodes: one on the anode side (anode gate) and one on the cathode side (cathode gate). The control takes place via the between your anode gate and the

h5 Anode stehende Spannung. Zur Beeinflussung dieser Spannung, d. h. zum Steuern des Zündzeitpunktes, wenn diese Spannung die Zündspannung erreicht, stehen die zwei Möglichkeiten zur Verfügung: zum einen kann dash5 anode standing voltage. To influence this Tension, d. H. to control the ignition point when this voltage reaches the ignition voltage, the two options are available: on the one hand, it can