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GDV 100 D
Beschreibung
D
Beschreibung
Netzteil
Funktionsbeschreibung
Der MOSFET T7105 ist ein Leistungsschaltransistor, der vom IC7115
angesteuert wird. Während der Sperrphase des Schalttransistors wird
Energie vom Netz in den Trafo übertragen. Diese Energie wird in der
Leitphase an die Last abgegeben. Mittels der Einschaltzeit wird die
Energie, die in jedem Zyklus übertragen wird, so geregelt, daß die
Ausgangsspannungen unabhängig von den Änderungen der Last
oder der Eingangsspannung sind. Der Steuer-IC UC3842 ist ein
Pulsweitenmodulator. Ein Taktsignal erzeugt Impulse mit einer festen
Frequenz. Die Impulse sind zu Ende, wenn der Induktionsstrom die
Schwelle des Error-Signals überschreitet. Auf diese Weise regelt das
Error-Signal den Spitzeninduktionsstrom.
6
8
2.5V
ERROR
AMP
I
SENSE
COMP
S
1
R
7
7105
UC3842
5
+16V
4
OSC
Rt/ct
GND
Vcc
2
Vfb
COMP
OUTPUT
V
ref
LATCH
I
sense
1
3
2R
R
1V
-
+
-
6V
+
BIAS
S/R
5V
2.5V
REF
+
-
Beschreibung des UC3842
Die Betriebsspannung V
CC
(Pin 7) wird von einem Komparator mit
Hysterese überwacht, der den Schaltkreis bei einer Spannung von
16V aktiviert und bei einer Spannung unter 10V abschaltet. Der
Differenzverstärker (ERROR AMP) vergleicht die Spannung Vfb (Pin 2),
die von der Ausgangsspannung des Netzteils abhängig ist, mit einer
internen 2,5V Referenzspannung. Der Stromkomparator vergleicht
den Ausgang des Differenzverstärkers (ERROR AMP) mit dem
Meßstrom I
sense
aus dem Netzteil (Pin 3). Der Ausgang des
Stromkomparators setzt ein Flip-Flop (LATCH) zurück, welches bei
jedem Zyklus vom Oszillator gesetzt wird. Die Ausgangsstufe ist ein
niederohmiger Gegentaktausgang, der den MOSFET direkt ansteu-
ert.
Anlaufphase
t1: Aufladen des Kondensators auf V
CC
C2121 ist mit Pin7 verbunden und wird über den Vorwiderstand R3123
aufgeladen. Der Ausgang ist während der Zeit t1 abgeschaltet.
t2: Aufladen der Ausgangskondensatoren
Wenn die Eingangsspannung am IC 16V überschreitet, ist der IC
betriebsbereit und beginnt, Impulse auszugeben. Die Stromaufnahme
des ICs steigt bis auf ca.
20mA, abhängig von der
äußeren Belastung. Zu-
nächst entlädt sich der
Kondensator am Pin V
CC
,
weil die Ausgangskon-
densatoren auf der
Sekundärseite noch nicht
geladen sind. Während t2
erreicht V
CC
einen Min-
destspannungspegel, der
von der Kapazität von
C2121 bestimmt wird.
t3: Normalbetrieb
Die Ausgangsspannung
des Netzteils ist konstant.
t4: Überlast
Liegt ein Kurzschluß am
Ausgang vor, sinkt die
Versorgungsspannung
des ICs und unterschreitet nach einer Zeit den unteren Schwellwert. In
diesem Moment wird der Ausgang abgeschaltet und der Kondensator
lädt sich wieder auf V
CC
auf. Wird in der nächsten t2-Phase wieder ein
Kurzschluß festgestellt, wiederholt sich die komplette Start-Stop-
Sequenz. Das Netzteil kommt in den Überlastbetrieb.
Regelung
Die folgenden Diagramme zeigen die wichtigsten Signale des Netz-
teils im Regelbetrieb.
Die Oszillatorspannung wechselt zwischen V1 und V2. Die Spannung
am Strommeßanschluß (I
sense
) wird in jedem Zyklus mit dem Ausgang
des Differenzverstärkers (ERROR AMP) verglichen. Der Ausgang
wird abgeschaltet, wenn der Meßstrom den Wert des Differenz-
verstärkerausgangs überschreitet.
1. Die Leitphase (T
on
): Der Drainstrom fließt von Kontakt 9 durch die
Primärwicklung des Trafos über den MOSFET und die Widerstände
R3110 und R3111 nach Masse. Da die positive Spannung an
Kontakt 9 des Trafos konstant ist, steigt der Strom linear. Seine
Stärke ist abhängig von der Netzspannung und der Induktivität der
Primärwicklung. Im Trafo bildet sich ein magnetisches Feld, wel-
ches einer bestimmten Energiemenge entspricht. Die Sekundär-
spannungen sind so ge-
polt, daß die Dioden
sperren.
2. Die Umkehrphase T
diode
:
Nach dem Abschalten
des MOSFET-Schalt-
transistors wird keine
Energie mehr in den Tra-
fo übertragen. Die Induk-
tivität des Trafos ver-
sucht nun, den Pegel
des Stromflusses im Tra-
fo konstant zu halten.
Die Polarität der Span-
nung vom Trafo wird
deshalb umgekehrt.
Durch diese Umkehrung
fließt ein Strom durch die
Dioden, Elkos und die
Last. Dieser Strom ist
rampenförmig sinkend.
3. Die Sperrphase T
dead
: Ist
die gesamte im Trafo
gespeicherte Energie an
die Last abgegeben, fällt
die Spannung an den
Sekundärwicklungen
unter die Ausgangsspannung (konstant gehalten von den Elkos)
plus der Schwellenspannung der Dioden. Der Stromfluß durch die
Sekundärwicklung wird gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Drain-
spannung des MOSFET-Schalttransistors noch nicht Null, da zwi-
schen dem Drain- und Source-Anschluß noch eine gewisse Ladung
vorhanden ist. Diese Ladungsträger lösen ein sinusförmiges Nach-
schwingen zusammen mit einer Selbstinduktion des Trafos aus.
Der Oszillator startet einen neuen Zyklus bestehend aus den drei oben
beschriebenen Phasen.
Die Dauer der verschiedenen Phasen richtet sich nach der Netzspan-
nung und der Last.
Die Phase Time
dead
ist bei einer Eingangsspannung von 400V
DC
und
minimaler Last maximal, bei einer Eingangsspannung von 100V
DC
und
Überlast ist sie Null.
Schaltungsbeschreibung
Eingangskreis
Der Eingangskreis besteht aus einem Eingangsfilter (EMI).
Dieses Filter wird gebildet aus L5101, C2101, C2102 und C2103. Es
verhindert die Einwirkung von Störungen ins bzw. vom Netz.
Gleichrichter-/Glättungsschaltung der Primärseite
Die Eingangswechselspannung wird im Brückengleichrichter D7101
gleichgerichtet und mit dem Kondensator C2105 geglättet. Die Span-
nung an C2105 beträgt ca. 300V. Sie kann zwischen 100V und 390V
variieren.
Anlaufschaltung und Versorgungsspannung V
CC
Der Kreis wird gebildet aus R3105, R3106, D6120, R3123, C2121,
D6122, C2125, R3125, und D6125.
Beim Anschließen des Gerätes an das Netz wird C2121 über R3123
mit der stabilisierten Spannung von D6120 (20V) geladen. Erreicht die
Spannung an C2121 16V, beginnt der Steuerkreis des IC7115 zu
arbeiten und die Regelung setzt ein. Während der Regelung wird die
Spannungsversorgung des IC7115 von der gleichgerichteten Span-
nung aus der Wicklung 3-4 (D6122, C2121) übernommen.
0V
1mA
20mA
t1
t2
t3
t4
short
0
10V
U
t
Vcc
Icc
t
OUTPUT
t
Vo
t
T
on
T
dead
T
diode
V
2
V
1
0V
t
V
o
V
comp
V
sense
t
V
gate
t
V
drain
t
I
drain
t
t
I
diodes
