WO1993001642A1 - Elektronisches schaltnetzteil - Google Patents

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    • H02J2207/00—Details of circuit arrangements for charging or discharging batteries or supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • the invention relates to an electronic switching power supply for supplying power to an accumulator from an AC or DC voltage source with a primary clocked flyback converter which contains a transformer, the secondary winding in series with the accumulator and a first diode and the primary winding in series with the collector-emitter path of a first the transistor is connected with its base resistor both via a Rü 'ckkopplungs- and a capacitor is connected to one winding end of the secondary winding of the transformer, the other Nickiungsende is connected to the accumulator, as esistance also via a first with the one pole of the manufacturedswoods ⁇ source and is connected to the collector of a second transistor, the emitter of which is connected to ground potential, the emitter of the first transistor being connected to ground potential both via a second resistor and the accumulator and also via a Zener diode to the base de s second transistor is connected.
  • Such a circuit arrangement is known from EP 0162341 B1. Switching off when a certain accumulator voltage is reached is carried out there by means of a trigger circuit formed from the second transistor and a third transistor. As soon as the set target voltage is reached, the first transistor, which is designed as a switching transistor, is blocked and released below this target voltage immediately. In this known circuit arrangement, the charging current decreases relatively quickly after the start of charging when the battery is empty (cf. FIG. 3).
  • the object of the present invention is now to design a circuit arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that the rechargeable battery can be quickly charged in an even shorter time (for example approx. 30 minutes instead of approx. 60 minutes charging time from empty accumulator to almost full accumulator) is possible without the trickle charge current flowing after full charge becoming impermissibly high.
  • FIG. 4 shows the course of the switch-off characteristic curve of an arrangement according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an electronic switched-mode power supply which consists of a primary clocked flyback converter with a transformer 5 and a transistor 1 and a diode 31 provided in the load circuit.
  • the flyback converter is fed via a rectifier bridge circuit 4 and a resistor 28 from a direct or alternating voltage network, the voltage of which is between 100 and 250 volts, in extreme cases also 12 volts, and the frequency of which is almost arbitrary in the case of a feeding alternating voltage network can be.
  • the rectified output voltage is applied to the input of the flyback converter or the control and regulating electronics via a sieve and smoothing arrangement consisting of a series choke 8 and two smoothing capacitors 91, 92.
  • the series connection of the primary winding 51 of the transformer 5 with the collector-emitter path of the transistor 1, a resistor 22 and an accumulator 61 is connected in parallel with the DC voltage terminals.
  • a resistor 21 is connected to the base of the transistor 1, which is connected to the positive pole of the input voltage terminal is connected.
  • the base of transistor 1 is connected to ground or reference potential via the collector-emitter path of a transistor 2.
  • the emitter of transistor 1 is connected to the cathode of a zener diode 41, the anode of which is connected both to the base of transistor 2 and via a resistor 26 to ground or reference potential.
  • the emitter of transistor 1 is connected via resistor 22 to one winding end (P4) of secondary winding 52 of transformer 5.
  • the winding direction of the primary and secondary winding of the transformer 5 is indicated by the points entered.
  • a feedback capacitor 11 is connected via a feedback resistor 27 to the base of the transistor 1 and directly to the one winding end (PI) of the secondary winding 52 of the transformer 5.
  • the consumer 6, consisting of the parallel connection of the accumulator 61 with the series connection of a switch 63 and a DC motor 62, is connected to the other winding end (P4) of the secondary winding 52.
  • the cathode of the diode 31 arranged in the load circuit lies at one winding end (PI) of the secondary winding 52 and the anode at the end of the accumulator 61 connected to the reference potential.
  • the feedback capacitor 11 is additionally connected via a current limiting resistor 72 to a discharge diode 71, the cathode of which faces the feedback capacitor 11 (P2) and its anode is connected to the positive pole (P4) of the battery 61 in connection with bond stands.
  • the secondary winding 52 is connected in parallel between P1 and P4, the series connection of a diode 81, a light-emitting diode 10 and a current limiting resistor 82.
  • the series circuit of a voltage divider 25/23 and the collector-emitter path of a transistor 4 are located parallel to the accumulator 61.
  • the base of a transistor 3 is connected to the connection point (P6) of the resistors 25 and 23 of this voltage divider.
  • the series connection of a decoupling diode 36 and a voltage divider 20/50 is arranged between the one winding end (Pl) of the secondary winding 52 and the positive pole (P4) of the accumulator 61.
  • the emitter of the transistor 3 is located at the connection point (P5) of the resistors 20 and 50.
  • the collector of transistor 3 is connected both to the base of transistor 2 via a resistor 24 and to the base of transistor 4 via a resistor 18.
  • the base of transistor 4 is also connected to reference potential via a resistor 19.
  • a diode 32 is inserted between the collector connection (P7) of the transistor 4 and the one winding end (PI) of the secondary winding 52, the anode connection of this diode 32 being connected to the collector connection.
  • a circuit is provided in parallel to the primary winding 51 of the transformer 5, which consists of the series connection of a zener diode 42 with a diode 34 which are connected to one another on the anode side.
  • the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 1 will be explained in more detail below.
  • the diode 34 and the zener diode 42 parallel to the primary winding 51 of the transformer 5 limit the flashback peak during the blocking phase. Since negative potential arises at the point P1 of the secondary winding 52 during the entire transformer discharge phase, the point P7, that is to say the connection point of the resistor 23 to the collector of the transistor 4, is connected to the reference potential via the diode 32 during this time (assumed the same threshold voltage of the diodes 31 and 32).
  • the voltage divider 25/23 is dimensioned such that during this current flow phase in the secondary circuit, the transistor 3, the base of which lies at point P6 of the voltage divider and the emitter of which is connected to the positive pole (P4) of the battery via the resistor 50 , becomes conductive near the cut-off voltage of the battery. In this way, overdriving of transistor 3 is avoided too early, which, in conjunction with the hysteresis properties of the circuit which will be explained in more detail later, leads to a sharper switch-off characteristic curve (cf. FIGS. 3 and 4).
  • the conductive transistor 3 also keeps the transistor 2 conductive and thus the transistor 1 blocked via the resistor 24.
  • the light-emitting diode (LED) 10 lights up during the transformer discharge phase, since during this time the potential at the winding end P4 of the secondary winding 52 is positive compared to the potential at the winding end P1.
  • the resistor 82 is a current limiting resistor.
  • the diode 81 serves to protect the LED against excessive voltage during the switching phase of the transistor T1, when positive potential is present at the point P1.
  • the base point (P7) of the voltage divider 25/23 is at reference potential during the transmitter discharge phase and the transistor 3 is conductive near the cut-off voltage of the accumulator 61.
  • Resistor 25, or a part thereof is adjustable for adjustment.
  • the resistor 23, or a part thereof, is temperature-dependent in order to emulate the voltage profile of the battery as a function of the temperature.
  • the switch-off voltage is increased approximately by the value (R50: R20) x U during the transformer discharge phase (resistor 50 is neglected here, since it is very small against resistor 20), R50 being the The value of the resistor 50 and R20 is the nert of the child stand 20.
  • U CE4 is the collector-emitter voltage of the switched transistor 4
  • U BE3 the base-emitter voltage of the switched transistor 3
  • I C3 the collector current of the transistor 3
  • I R20 the current flowing through the resistor 20 and R23, R25, R50 are the values of the resistors 23, 25, 50. It is assumed that the diodes 31, 32 and 36 have the same forward voltage, so that reference potential is present at point P7 and at the connection point of resistor 20 with diode 36.
  • the accumulator voltage U has not yet reached the predetermined value according to equation (1).
  • Switching voltage Ua reached the transistor 3 and thus also the transistor 4 is blocked, that is, the comparator formed from the transistors 3 and 4 tilts back into the blocking state.
  • the blocked transistor 3 also blocks transistor 2, so that transistor 1 is released for a new switch-on operation.
  • the flip-flop (or comparator) formed from the transistors 3 and 4 only then switches back to the blocking state and thus only releases the transistor 1 for a new switch-on process when the battery voltage U switches the switch-on voltage U , i.e. a lower voltage value On (see Fig. 2).
  • This lower voltage value is
  • the difference between the (upper) switch-off voltage U_ and the (lower) switch-on voltage U represents the desired hysteresis of the trigger circuit. This hysteresis can be dimensioned within wide limits.
  • the switch-off and switch-on point of the comparator of the circuit arrangement according to EP 0 162 341 B1 is designated by M on the curve in FIG. 2 (typical course of the battery voltage during charging as a function of the charged capacity).
  • This switch-off and switch-on voltage U M of the accumulator of the known circuit arrangement lies between the switch-off voltage U a and the switch-on voltage U of the present circuit arrangement.
  • the voltage U M cannot be increased arbitrarily (for example to U a ), since otherwise the trickle charge current would be too high after the accumulator has been fully charged, which damages the accumulator.
  • Another advantage of the present arrangement is that, due to the adjustable hysteresis by means of the voltage divider 20/50, the light-emitting diode 10 starts to flash visibly and in a defined manner when the battery is fully charged.
  • the hysteresis of the flip-flop formed from transistors 3 and 4 is not dependent on internal feedback, but on the changing potential at point P1 of the flyback converter.

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Abstract

Bei einem elektronischen Schaltnetzteil zur Stromversorgung eines Akkumulators (61) mit einem primär getakteten Sperrwandler ist die Primärwicklung (51) des Übertragers (5) in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke eines ersten Transistors (1) geschaltet, dessen Basis von einem zweiten Transistor (2) angesteuert wird. Eine aus einem dritten Transistor (3) und einem vierten Transistor (4) bestehende Kippstufe sperrt den ersten Transistor (1) bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Abschaltspannung am Akkumulator (61) und gibt ihn bei Unterschreitung einer vorgegebenen unteren Einschaltspannung frei.

Description

Elektronisches Schaltnetzteil
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Schaltnetzteil zur Stromversorgung eines Akkumulators aus einer Wechsel- oder Gleichspannungsquelle mit einem primär getakteten Sperrwandler, der einen Übertrager enthält, dessen Sekundärwicklung in Reihe zum Akkumulator und einer ersten Diode und dessen Primärwicklung in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke eines ersten Transistors geschaltet ist, dessen Basis sowohl über einen Rü'ckkopplungs- widerstand und einen Kondensator an das eine Wicklungsende der Sekundärwicklung des Übertragers angeschlossen ist, deren anderes Nickiungsende mit dem Akkumulator verbunden ist, als auch über einen ersten iderstand mit dem einen Pol der Eingangsspannungs¬ quelle und mit dem Kollektor eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter an Massepotential gelegt ist, wobei der Emitter des ersten Transistors sowohl über einen zweiten Wider¬ stand und den Akkumulator mit Massepotential verbunden als auch über eine Zenerdiode an die Basis des zweiten Transistors ange¬ schlossen ist.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der EP 0162341 Bl be¬ kannt. Die Abschaltung bei Erreichen einer bestimmten Akkumula¬ torspannung erfolgt dort mittels einer aus dem zweiten Transistor und einem dritten Transistor gebildeten Kippstufe. Sobald die eingestellte Sollspannung erreicht ist, wird der erste Tran¬ sistor, der als Schalttransistor ausgebildet ist, gesperrt und nach Unterschreitung dieser Sollspannung sofort wieder freigege¬ ben. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nimmt der Ladestrom nach Ladebeginn bei leerem Akkumulator verhältnismäßig schnell ab (vgl. Fig. 3).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Schaltungs¬ anordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten,daß eine Schnelladung des Akkumulators in noch kürzerer Zeit (beispiels¬ weise ca. 30 Minuten statt ca. 60 Minuten Ladezeit von lerrem Akkumulator bis nahezu vollem Akkumulator) möglich ist, ohne daß der nach Volladung fließende Erhaltungsladestrom unzulässig hoch wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 den typischen Verlauf der Zellenspannung beim Laden eines Akkumulators in Abhängigkeit von der eingeladenen Kapa¬ zität, Fig. 3 den Verlauf der Abschaltkennlinie eines Ausführungsbei¬ spiels der aus der EP 0162341 Bl bekannten Schaltungs¬ anordnung und
FIG. 4 den Verlauf der Abschaltkennlinie einer Anordnung nach Fig. 1.
Hierbei ist die Abschaltkennlinie eine Funktion des Ladestroms in Abhängigkeit von der Ladezeit eines leeren Akkumulators.
In Figur 1 ist ein elektronisches Schaltnetzteil dargestellt, das aus einem primär getakteten Sperrwandler mit einem Übertrager 5 und einem Transistor 1 sowie einer im Lastkreis vorgesehenen Diode 31 besteht. Der Sperrwandler wird über eine Gleichrich¬ ter-Brückenschaltung 4 und einen Widerstand 28 aus einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz gespeist, dessen Spannung zwi¬ schen 100 und 250 Volt, im Extremfall aber auch 12 Volt, und dessen Frequenz im Falle eines speisenden Wechselspannungsnetzes nahezu beliebig sein kann. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung wird über eine Sieb- und Glättungsanordnung, bestehend aus einer Längsdrossel 8 und zwei Glättungskondensatoren 91, 92, an den Eingang des Sperrwandlers bzw. der Steuer- und Regelelektronik gelegt.
Parallel zu den Gleichspannungsklemmen ist die Reihenschaltung der Primärwicklung 51 des Übertragers 5 mit der Kollektor-Emit¬ ter-Strecke des Transistors 1, einem Widerstand 22 und einem Akkumulator 61 geschaltet. An die Basis des Transistors 1 ist ein Widerstand 21 angeschlossen, der über die Längsdrossel 8 mit dem positiven Pol der Eingangsspannungsklemme verbunden ist. Darüber hinaus ist die Basis des Transistors 1 über die Kollektor-Emit¬ ter-Strecke eines Transistors 2 mit Masse- oder Bezugspotential verbunden. Der Emitter des Transistors 1 ist an die Kathode einer Zenerdiode 41 angeschlossen, deren Anode sowohl mit der Basis des Transistors 2 als auch über einen Widerstand 26 mit Masse- oder Bezugspotential verbunden ist. Darüber hinaus ist der Emitter des Transistors 1 über den Widerstand 22 an ein Wicklungsende (P4) der Sekundärwicklung 52 des Übertragers 5 angeschlossen. Der Wickelsinn der Primär- und Sekundärwicklung des Übertragers 5 ist durch die eingetragenen Punkte angedeutet.
Ein Rückkopplungs-Kondensator 11 ist über einen Rückkopplungs-Wi¬ derstand 27 mit der Basis des Transistors 1 und unmittelbar mit dem einen Wicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung 52 des Über¬ tragers 5 verbunden. An das andere Wicklungsende (P4) der Sekun¬ därwicklung 52 ist der Verbraucher 6, bestehend aus der Parallel¬ schaltung des Akkumulators 61 mit der Reihenschaltung eines Schalters 63 und eines Gleichstrommotors 62, angeschlossen.
Die Kathode der im Lastkreis angeordneten Diode 31 liegt an dem einen Wicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung 52 und die Anode an dem mit Bezugspotential verbundenen Ende des Akkumulators 61.
Der Rückkopplungs-Kondensator 11 ist zusätzlich über einen Strom¬ begrenzungswiderstand 72 mit einer Entladediode 71 verbunden, de¬ ren Kathode dem Rückkopplungs-Kondensator 11 zugewandt ist (P2) und deren Anode mit dem Pluspol (P4) des Akkumulators 61 in Ver- bindung steht. Der Sekundärwicklung 52 ist zwischen Pl und P4 die Reihenschaltung einer Diode 81, einer Leuchtdiode 10 und eines Strombegrenzungswiderstandes 82 parallel geschaltet.
Parallel zum Akkumulator 61 liegt die Reihenschaltung eines Span¬ nungsteilers 25/23 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Tran¬ sistors 4. An den Verbindungspunkt (P6) der Widerstände 25 und 23 dieses Spannungsteilers ist die Basis eines Transistors 3 gelegt.
Zwischen dem einen Wicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung 52 und dem Pluspol (P4) des Akkumulators 61 ist die Reihenschaltung ei¬ ner Entkopplungsdiode 36 und eines Spannungsteilers 20/50 ange¬ ordnet. An dem Verbindungspunkt (P5) der Widerstände 20 und 50 liegt der Emitter des Transistors 3.
Der Kollektor des Transistors 3 ist sowohl über einen Widerstand 24 mit der Basis des Transistors 2 als auch über einen Widerstand 18 mit der Basis des Transistors 4 verbunden. Die Basis des Tran¬ sistors 4 steht außerdem über einen Widerstand 19 mit Bezugspo- tential in Verbindung. Zwischen den Kollektoranschluß (P7) des Transistors 4 und das eine Wicklungsende (Pl) der Sekundärwick¬ lung 52 ist eine Diode 32 eingefügt, wobei der Anodenanschluß dieser Diode 32 mit dem Kollektoranschluß verbunden ist.
Zur Begrenzung der Rückschlagspannung ist parallel zur Primär¬ wicklung 51 des Übertragers 5 eine Schaltung vorgesehen, die aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode 42 mit einer Diode 34 be¬ steht, die anodenseitig miteinander verbunden sind. Nachstehend soll die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 näher erläutert werden.
Nach der Gleichrichtung mittels der Gleichrichter-Brückenschal¬ tung 4 und Siebung bzw. Glättung mittels der Längsdrossel 8 bzw. der Querkondensatoren 91, 92 wird der als Schalttransistor arbei¬ tende Transistor 1 über den Widerstand 21 mit einem geringen Ba¬ sisstrom angesteuert. Infolge des einschaltenden ersten Tran¬ sistors 1 entsteht über die Schaltstrecke des Transistors 1 und die Primärwicklung 51 des Übertragers 5 ein Mitkopplungseffekt, durch den der Transistor 1 zusätzlich angesteuert und in den lei¬ tenden Zustand geschaltet wird. Der Kollektorstrom steigt linear an und erzeugt am Widerstand 22 eine proportionale Spannung. Beim Erreichen eines bestimmten Spitzenstromwertes wird über die Ze- nerdiode 41 der Transistor 2 angesteuert, gelangt dadurch in den leitenden Zustand und verbindet die Basis des Transistors 1 mit Bezugspotential bzw. Masse und entzieht damit dem Transistor 1 den Basisstrom, woraufhin der Transistor 1 sperrt. Mit Beginn der Sperrphase wechselt die Polarität der in der Sekundärwicklung 52 des Übertragers 5 induzierten Spannung am Anschlußpunkt Pl des Rückkopplungs-Kondensator 11. Die im Übertrager 5 gespeicherte Energie wird damit nach dem Prinzip des Sperrwandlers über die Diode 31 an den Verbraucher 6 abgegeben.
Während des Umschwingvorganges des Übertragers 5 begrenzen die Diode 34 sowie die Zenerdiode 42 parallel zur Primärwicklung 51 des Übertragers 5 die Rückschlagsspannungsspitze während der Sperrphase. Da während der gesamten Übertrager-Entladephase negatives Poten¬ tial am Punkt Pl der Sekundärwicklung 52 entsteht, wird während dieser Zeit der Punkt P7, das heißt der Verbindungspunkt des Wi¬ derstandes 23 mit dem Kollektor des Transistors 4, über die Diode 32 auf Bezugspotentioal gelegt (gleiche Schwellenspannung der Di¬ oden 31 und 32 angenommen). Der Spannungsteiler 25/23 ist dabei so dimensioniert, daß während dieser Stromflußphase im Sekundär¬ kreis der Transistor 3, dessen Basis am Punkt P6 des Span¬ nungsteilers liegt und dessen Emitter mit dem Pluspol (P4) des Akkumulators über den Widerstand 50 in Verbindung steht, in der Nähe der Abschaltspannung des Akkumulators gerade leitend wird. Hierdurch wird eine zu frühe Übersteuerung von Transistor 3 ver¬ mieden, was in Verbindung mit den später näher erläuterten Hyste¬ reseeigenschaften der Schaltung zu einer schärfer ausgeprägten Abschaltkennlinie (vgl. Fig. 3 und 4) führt. Durch den leitenden Transistor 3 wird über den Widerstand 24 auch der Transistor 2 leitend und somit der Transistor 1 gesperrt gehalten.
Im Leitzustand des Transistors 1 wurde der Rückkopplungs-Konden¬ sator 11 über den Rückkopplungs-Niderstand 27 aufgeladen, wobei sich am Punkt P2 des Rückkopplungs-Kondensators 11 eine negative Polarität ausbildete. Diese Ladung mit negativer Polarität am Punkt P2 fließt während der Übertrager-Entladephase über die Ent- ladediode 71 an den Pluspol des Akkumulators 61 ab, so daß auch bei niedriger Eingangsspannung (z.B. 12 Volt) der Transistor 1 am Ende der Entladephase verhältnismäßig schnell durchschalten kann, das heißt das Schaltnetzteil leicht wieder anschwingen kann. Der zwischen dem Verbindungspunkt P2 der Katode der Entladediode 71 mit dem Rückkopplungszweig (11, 27) und dem Kondensator 11 lie- gende Widerstand 72 dient zur Begrenzung des Stromes durch die Diode 71. Dieser Strombegrenzungswiderstand 72 kann auch zwischen die Anode der Entladediode 71 und deren Verbindung mit dem Punkt P4 eingefügt werden.
Die Leuchtdiode (LED) 10 leuchtet während der Übertrager-Entla¬ dephase, da während dieser Zeit das Potential am Wicklungsende P4 der Sekundärwicklung 52 positiv gegenüber dem Potential am Wicklungsende Pl ist. Der Niderstand 82 ist ein Strombegrenzungs¬ widerstand. Die Diode 81 dient zum Schutz der LED vor zu großer Spannung während der Durchschaltphase des Transistors Tl , wenn am Punkt Pl positives Potential ansteht.
Wie oben beschrieben, liegt der Fußpunkt (P7) des Spannungstei¬ lers 25/23 während der Ubertrager-Entladephase auf Bezugspoten¬ tial und der Transistor 3 ist in der N he der Abschaltspannung des Akkumulators 61 leitend. Der Widerstand 25, bzw. ein Teil davon, ist zum Abgleich einstellbar ausgebildet. Der Widerstand 23, bzw. ein Teil davon, ist temperaturabhängig, um den Span¬ nungsverlauf des Akkumulators in Abhängigkeit von der Temperatur nachzubilden.
Wesentlich ist nun, daß während dieser Stromflußphase im Sekun¬ därkreis der Spannungswert des Abschaltpunktes Ab der Akkumula¬ torspannung U (vgl. Fig. 2) durch den zwischen dem Pluspol (P4) des Akkumulators 61 und dem Punkt Pl angeordneten Spannungsteiler 50/20 angehoben wird. An den Verbindungspunkt P5 der Niderstände 50 und 20 ist der Emitter des Transistors 3 gelegt, wobei der Ni¬ derstand 50 zwischen dem Pluspol (P4) und dem Emitter und der Ni- - Wi ¬
derstand 20 zwischen den Emitter und dem Punkt Pl liegt. Die zwi¬ schen dem Widerstand 20 und dem Punkt Pl eingefügte Diode 36 dient zur Entkopplung während der Flußphase des Transistors 1, das heißt wenn am Punkt Pl positives Potential herrscht.
Durch diesen Spannungsteiler 50/20 wird während der Übertra¬ ger-Entladephase die Abschaltspannung etwa um den Wert (R50 : R20) x U heraufgesetzt (der Widerstand 50 ist hierbei vernachlässigt, da er gegen den Widerstand 20 sehr klein ist), wobei R50 der Wert des Widerstandes 50 und R20 der Nert des Ninderstandes 20 ist.
Der genaue Wert der Abschaltspannung Ua ist
ua-u R25 + R23
CE4 R25 BE3+ (IC3+ R50J(1>
Hierbei ist UCE4 die Kollektor-Emitter-Spannung des durchge¬ schalteten Transistors 4, UBE3 die Basis-Emitter-Spannung des durchgeschalteten Transistors 3, IC3 der Kollektorstrom des Transistors 3, IR20 der durch den Widerstand 20 fließende Strom und R23, R25, R50 die Nerte der Widerstände 23, 25, 50. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Dioden 31, 32 und 36 die gleiche Durchla߬ spannung haben, so daß am Punkt P7 und am Verbindungspunkt des Widerstands 20 mit der Diode 36 Bezugspotential anliegt.
Hat nach Beendigung der Übertrager-Entladephase die Akkumulator¬ spannung U noch nicht die nach Gleichung (1) vorbestimmte Ab- schaltspannung Ua erreicht, wird der Transistor 3 und damit auch der Transistor 4 gesperrt, das heißt, der aus den Transistoren 3 und 4 gebildete Komparator kippt in den Sperrzustand zurück. Durch den gesperrten Transistor 3 wird Transistor 2 ebenfalls gesperrt, so daß der Transistor 1 für einen neuen Einschaltvor¬ gang freigegeben wird.
Wenn jedoch die Akkumulatorspannung U den Wert des Abschaltpunk¬ tes (Abschaltspannung U,) am Ende der Übertrager-Entladephase erreicht oder überschritten hat, bleibt der Transistor 3 und da¬ mit auch die Transistoren 2 und 4 leitend, das heißt der Kompara¬ tor bleibt im leitenden Zustand. Durch den leitend geschalteten Transistor 2 kann der Transistor 1 nicht einschalten. Das nur während der Sekundärstromflußphase am Punkt Pl anliegende nega¬ tive Potential ist jetzt nicht mehr vorhanden und damit auch nicht mehr der dadurch über den Widerstand 20 und die Diode 36 erzeugte Spannungsabfall am Widerstand 50.
Dadurch kippt die aus den Transistoren 3 und 4 gebildete Kipp¬ stufe (bzw. Komparator) erst dann wieder in den Sperrzustand und gibt somit den Transistor 1 erst dann wieder für einen neuen Ein- schaltvorgang frei, wenn die Akkumulatorspannung U die Einschalt¬ spannung U , das heißt einen unteren Spannungswert Ein (vgl. Fig.2), unterschritten hat. Dieser untere Spannungswert ist
Ue " UCE4 + BZä^21 tUBE3 * *C3 * R50) (2)
Die Bezeichnungen dieser Gleichung (2) haben die gleiche Bedeu¬ tung wie die von Gleichung (1).
Die Differenz zwischen der (oberen) Abschaltspannung U_ und der (unteren) Einschaltspannung U (in Fig. 2 mit "Ab" und "Ein" bezeichnet) stellt die gewollte Hysterese der Kippstufe dar. Diese Hysterese ist in weiten Grenzen dimensionierbar.
Der Vorteil einer solchen Schaltungsanordnung mit Hysterese der Kippstufe soll im Vergleich mit der Schaltungsanordnung nach der EP 0 162 341 Bl (Fig. 1), deren Kippstufe bzw. Komparator keine Hystereseeigenschaften aufweist, anhand von Fig. 2, 3 und 4 näher erläutert werden.
Der Abschaltund Einschaltpunkt des Komparators der Schaltungsan¬ ordnung nach der EP 0 162 341 Bl ist auf der Kurve in Fig. 2 (typischer Verlauf der Akkumulatorspannung beim Laden in Abhän¬ gigkeit der eingeladenen Kapazität) mit M bezeichnet. Diese Ab¬ schalt- und Einschaltspannung UM des Akkumulators der bekannten Schaltungsanordnung liegt zwischen der Abschaltspannung Ua und der Einschaltspannung U der vorliegenden Schaltungsanordnung. Die Spannung UM kann bei einer Schaltungsanordnung ohne Hyste¬ rese nicht beliebig erhöht werden (beispielsweise auf Ua), da sonst der Erhaltungsladestrom nach Volladung des Akkumulators zu groß wäre, was dem Akkumulator schadet.
Beim Vergleich der Figuren 3 und 4 (typischer Verlauf der Ab¬ schaltkennlinie, das heißt die Abhängigkeit des Ladestromes I, angegeben in Prozent des Anfangsstromes bei leerem Akkumulator, von der Ladezeit t) sieht man, daß der Ladestrom der vorliegenden Anordnung (Fig. 4) bis zur Volladung des Akkumulators nahezu kon¬ stant hoch ist und dadurch die Volladung bereits nach ca. 33 Mi¬ nuten erreicht ist (ausgeprägter Knick der Abschaltkennlinie), während bei der bekannten Anordnung (Fig. 3) der Ladestrom be¬ reits von Anfang an kontinuierlich abnimmt, so daß hier die Volladung des Akkumulators erst nach ca. 60 Minuten erreicht ist. Die in den Akkumulator eingelagerte Ladungsmenge entspricht dem Integral des Ladestroms I über die Ladezeit t. Auch hier sieht man, daß die in den Akkumulator eingelagerte Ladungsmenge (ent¬ spricht der Fläche unter den Kurven), die in Fig. 3 nach 60 Mi¬ nuten erreicht ist, in Fig. 4 bereits nach ca. 33 Minuten er¬ reicht ist.
Aus den Figuren 3 und 4 ist auch ersichtlich, daß trotz des höhe¬ ren Ladestromes der vorliegenden Schaltungsanordnung (Fig. 4) der Erhaltungsladestrom nach Volladung des Akkumulators nicht höher ist als bei der bekannten Anordnung (Fig. 3).
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Anordnung ist, daß infolge der einstellbaren Hysterese mittels des Spannungsteilers 20/50 die Leuchtdiode 10 bei Annäherung an den Volladezustand des Akku¬ mulators sichtbar und definiert zu blinken beginnt.
Es ist noch anzumerken, daß die Hysterese der aus den Transisto¬ ren 3 und 4 gebildeten Kippstufe nicht von internen Rückkopplun¬ gen abhängig ist, sondern von dem sich ändernden Potential am Punkt Pl des Sperrwandlers.

Claims

Patentansprüche
Elektronisches Schaltnetzteil zur Stromversorgung eines Akkumulators (61) aus einer Nechsel- oder Gleichspannungs¬ quelle mit einem primär getakteten Sperrwandler, der einen Übertrager (5) enthält, dessen Sekundärwicklung (52) in Rei¬ he zum Akkumulator (61) und einer ersten Diode (31) und dessen Primärwicklung (51) in Reihe zur Kollektor-Emit¬ ter-Strecke eines ersten Transistors (1) geschaltet ist, dessen Basis sowohl über einen Rückkopplungswiderstand (27) und einen Kondensator (11) an das eine Nicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung (52) des Übertragers (5) angeschlossen ist, deren anderes Nicklungsende (P4) mit dem Akkumulator (61) verbunden ist, als auch über einen ersten Niderstand (21) mit dem einen Pol der Eingangsspannungsquelle und mit dem Kollektor eines zweiten Transistors (2) verbunden ist, dessen Emitter an Massepotential gelegt ist, wobei der Emitter des ersten Transistors (1) sowohl über einen zweiten Niderstand (22) und den Akkumulator (61) mit Massepotential verbunden als auch über eine Zenerdiode (41) an die Basis des zweiten Transistors (2) angeschlossen ist, wobei eine Kippstufe vorgesehen ist, die den ersten Transistor (1) bei
Erreichen einer vorgegebenen oberen Abschaltspannung (Ua3) am Akkumulator (61) sperrt und bei Unterschreiten einer vor-
gegebenen unteren Einschaltspannung (U ) freigibt, wobei die Kippstufe aus einem dritten Transistor (3) und einem vierten Transistor (4) besteht, der Emitter des dritten Transistors (3) an den Verbindungspunkt (P5) eines zwischen dem einen Wi klungsende (Pl) der Sekundärwicklung (52) und dem Akkumulator (61) angeordneten ersten Spannungsteiler (20, 50) angeschlossen ist, die Basis des dritten Tran¬ sistors (3) an den Verbindungspunkt (P6) eines zwischen dem Akkumulator (61) und dem Kollektor (P7) des vierten Tran¬ sistors (4) angeordnete zweiten Spannungsteilers (25, 23) angeschlossen ist, der Kollektor (P7) des vierten Tran¬ sistors (4), dessen Emitter mit Bezugspotential verbunden ist, des weiteren über eine zweite Diode (32) mit dem einen Wicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung (52) in Verbindung steht und sowohl der zweite Transistor (2) als auch der vierte Transistor (4) vom dritten Transistor (3) angesteuert werden.
2. Elektronisches Schaltnetzteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im ersten Spannungsteiler (20, 50) zwischen dem Emitter (P5) und dem einen Nicklungsende (Pl) der Sekundärwicklung (52) eine dritte Diode (36) angeordnet ist.
3. Elektronisches Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Niderstand (23) des zweiten Spannungsteilers (25,23) temperaturabhängig ausgebildet ist.
4. Elektronisches Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Widerstand (25) des zweiten Spanungsteilers (25, 23) einstellbar ausgebildet ist.
5. Elektronisches Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das der Sekundärwicklung (52) abgewandte Ende (P2) des Rückkopplungskondensators (11) über eine Entladediode (71) mit dem Akkumulator (61) in Verbindung steht.
6. Elektronisches Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß parallel zur Sekundärwicklung eine Leuchtdiode (10) in
Reihe mit einer Schutzdiode (81) geschaltet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997020380A1 (en) * 1995-11-27 1997-06-05 Philips Electronics N.V. Power-supply circuit
DE4405370C2 (de) * 1994-02-19 2002-11-07 Helmut Prager Netzversorgung für einfache Elektroniken - wie Haushaltskleingeräte

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4241065C1 (de) * 1992-12-05 1994-03-31 Braun Ag Elektronisches Schaltnetzteil zur Speisung eines Akkumulators
ATE190781T1 (de) * 1995-11-27 2000-04-15 Koninkl Philips Electronics Nv Stromversorgungsschaltung
DE19614816C1 (de) * 1996-04-15 1997-06-19 Braun Ag Elektronisches Schaltnetzteil und dessen Verwendung
DE19617947C1 (de) * 1996-05-04 1997-07-03 Braun Ag Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Elektromotors
DE69814073T2 (de) * 1998-09-23 2004-01-22 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Vollständig integrierte Einschaltregelschleife eines Hochspannungsleistungstransistors eines quasiresonanten Sperrwandlers
FR2786338B1 (fr) * 1998-11-24 2001-02-09 St Microelectronics Sa Alimentation continue haute et basse tension
EP1223655A1 (de) * 2000-06-09 2002-07-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Äusserliches stromversorgungssteuerungssystem für mobiltelefon
US10111287B2 (en) * 2015-09-15 2018-10-23 Semiconductor Components Industries, Llc Synchronous switching circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983003722A1 (en) * 1982-04-16 1983-10-27 Baxter Travenol Lab Battery charging and testing circuit
EP0162341A1 (de) * 1982-05-17 1985-11-27 Braun Aktiengesellschaft Elektronisches Schaltnetzteil
EP0383383A1 (de) * 1989-02-14 1990-08-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Speiseschaltung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376263A (en) * 1980-11-06 1983-03-08 Braun Aktiengesellschaft Battery charging circuit
US4464619A (en) * 1981-02-05 1984-08-07 Braun Aktiengesellschaft Circuit arrangement for the controlled supply to a load
DE3545324A1 (de) * 1985-12-20 1987-06-25 Braun Ag Elektronisches schaltnetzteil
DE3618221C1 (de) * 1986-05-30 1993-02-11 Braun Ag Schaltnetzteil mit einem primaer getakteten Gleichspannungswandler
US5239459A (en) * 1990-02-05 1993-08-24 General Research Corporation Automated assessment processor for physical security system
DE4212472B4 (de) * 1992-04-14 2006-02-09 Deutsche Thomson-Brandt Gmbh Freischwingendes Schaltnetzteil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983003722A1 (en) * 1982-04-16 1983-10-27 Baxter Travenol Lab Battery charging and testing circuit
EP0162341A1 (de) * 1982-05-17 1985-11-27 Braun Aktiengesellschaft Elektronisches Schaltnetzteil
EP0383383A1 (de) * 1989-02-14 1990-08-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Speiseschaltung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405370C2 (de) * 1994-02-19 2002-11-07 Helmut Prager Netzversorgung für einfache Elektroniken - wie Haushaltskleingeräte
WO1997020380A1 (en) * 1995-11-27 1997-06-05 Philips Electronics N.V. Power-supply circuit

Also Published As

Publication number Publication date
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DE4122544C1 (de) 1992-07-16
EP0593518A1 (de) 1994-04-27
ATE122506T1 (de) 1995-05-15
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ES2072149T3 (es) 1995-07-01
HK93596A (en) 1996-06-07

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