Bei einem Schaltnetzteil wird bekanntlich der durch die Pri- märwicklung des Schaltnetzteil-Tansformators fließende Strom mittels des Schalttransistors zerhact. Die auf der Sekundär- seite des Transformators induzierten Spannungsimpulse werden gleichgerichtet und geglättet, um eine Last mit der Gleich- spannung zu versorgen. Die Ein- und Ausschaltphasen des Schalttransistors werden in Abhängigkeit von der Belastung derart gesteuert, daß eine möglichst lastunabhängige, kon- stant ausgeregelte Sekundärspannung vorliegt.

Ein gattungsgemäßes Schaltnetzteil ist beispielsweise aus der US 5, 420, 776 bekannt. Die Ansteuereinheit enthält dort einen integrierten Schaltkreis mit der Bezeichnung TDA 4605, der zur Betriebsspannungsversorgung über Spannungsteiler mit ei- nem Brückengleichrichter, der die Eingangswechselspannung gleichrichtet, verbunden ist. Ein Ausgang der Ansteuereinheit ist an die Steuerelektrode des mit der Primärwicklung gekop- pelten Schalttransistors angeschlossen. Die Spannungsfestig- keit der Ansteuereinheit muß sich nach der Höhe der Eingangs- wechselspannung richten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schaltungsauf- wand auf der Primärseite eines zuvor beschriebenen Schalt- netzteils zu verringern.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Schaltnetzteil mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß zur Ansteuerung des Schalttransistors handelsübliche Mikroprozessoren eingesetzt werden können. Die Auslegung der Ansteuereinheit muß nicht für die Netzspannung, sondern kann für die niedrigere Span- nung an der Sekundärwicklung erfolgen.

Die Funktion des Mikroprozessors zur Ansteuerung kann von ei- nem in dem durch das Schaltnetzteil mit Energie zu versorgen- den Gerät bereits vorhandenen Prozessor, beispielsweise dem Ablenkprozessor bei Fernsehgeräten, übernommen werden.

Die Ansteuerung des Schalttransistors durch den Mikroprozes- sor ist sehr flexibel und kann durch Änderung der Software mit relativ geringem Aufwand und auch für kleinere Stückzah- len angepaßt werden. Die Ansteuerung erfolgt bevorzugt digi- tal, sie kann jedoch auch analog erfolgen.

Da der gesamte Steueraufwand auf der Primärseite entfällt, enthält diese im Wesentlichen nur noch den Leistungstransi- stor, den Brückengleichrichter, das Netzfilter, sowie eventu- ell eine Strompumpe zur sinusförmigen Stromaufnahme.

Netzspannungsüberwachung, Kurzschlußabschaltung und weitere Sonderfunktionen, wie beispielsweise Burstbetrieb im Standby, können ebenfalls als Software verwirklicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu- tert. Es zeigen : Figur 1 das Prinzipschaltbild eines prozessorgesteuerten Schaltnetzteils und Figur 2 den Verlauf der Ansteuerspannung VG bei unterschied- licher Last.

Der Erfindung liegt das Prinzip zu Grunde, ein Schaltnetzteil nicht primärseitig, sondern sekundärseitig über einen Prozes- sor anzusteuern. Ein Prinzipschaltbild eines prozessorgesteu- erten Schaltnetzteils ist in Figur 1 dargestellt. Ein Netz- filter F, dem eine Eingangswechselspannung UE zugeführt wer- den kann, ist mit dem Eingang einer Gleichrichteranordnung BR verbunden. Die Gleichrichteranordnung BR ist üblicherweise ein Brückengleichrichter. Sein Ausgang ist mit einer Primar- wicklung Ll eines Transformators Trl verbunden. Zwischen dem Ausgang und einem Primärbezugszugspotential VSSlist eine Pri- märkapazität Cl geschaltet. Ein weiterer Anschluß der Primar- wicklung L1 ist über die Drain-Source-Strecke eines Schalt- transistors Tl mit dem Primärbezugszugspotential VSS1 verbun- den. Auf der Sekundärseite befinden sich eine erste Sekundär- wicklung L2 und eine zweite Sekundärwicklung L3 des Transfor- mators Trl. Die zweite Sekundärwicklung L3 bildet mit einer Ausgangsdiode D2 und einem Ausgangskondensator C4 eine Seri- enschaltung. Über dem Ausgangskondensator C4 kann eine Aus- gangsspannung V2 abgegriffen werden. Die erste Sekundärwick- lung L2 bildet ebenfalls mit einer Versorgungsdiode D1 und einem Versorgungskondensator C3 einen Serienkreis. Über dem Versorgungskondensator C3 fällt eine Versorgungsspannung V1 ab, die einem Prozessor pP zugeführt wird. Im Ausführungsbei- spiel ist parallel zur Versorgungskapazität C3 eine wieder- aufladbare Batterie ES geschaltet. Die Kapazitäten C3 und C4 dienen jeweils zur Glättung der sekundärseitig in den Wick- lungen L2 und L3 induzierten Spannungen.

Der Anodenanschluß der Versorgungsdiode Dl bildet mit einem Anschluß der ersten Sekundärwicklung L2 und einem ersten Wi- derstand R1 einen gemeinsamen Knotenpunkt. Über diesen Kno- tenpunkt ist der erste Widerstand R1 mit einem Eingangsan- schluß IN des Prozessors uP verbunden. Ein Ausgangsanschluß OUT des Prozessors uP ist über eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand R2, einer Serienkapazität C2 und einer er- sten Wicklung L5 eines Übertragers TR2 mit einem Sekundärbe-

zugspotential VSS2 verbunden. Das Primärbezugspotential VSS1 ist über eine zweite Wicklung L4 des Übertragers Tr2 mit der Steuerelektrode des Schalttransistors Tl verbunden. Über der zweiten Wicklung L4 des Übertragers Tr2 liegt eine Ansteuer- spannung VG an.

Das Eingangsfilter F, der Brückengleichrichter BR, die Pri- märkapazität Cl und der Schalttransistor T1 bilden die Pri- märseite des Schaltnetzteils. Die Sekundärseite wird von dem Prozessor uP, dem ersten und zweiten Widerstand Rl, R2, der Serienkapazität C2 und den zwei Ausgangskreisen mit jeweils einer Sekundärwicklung des Transformators Trl gebildet. Zwi- schen Primär- und Sekundärseite befinden sich der Transforma- tor Trl und der Übertrager Tr2.

Die Versorgungsspannung V1 über dem Versorgungskondensator C3 wird dem Prozessor über Versorgungsanschlüsse VA zugeführt.

Eine Klemme der Versorgungsanschlüsse VA ist mit dem Sekun- därbezugspotential VSS2 verbunden. Der Prozessor wertet die Versorgungsspannung Vl aus und gibt an seinem Ausgang OUT in Abhängigkeit von dieser Spannung Vl ein impulsförmiges Aus- gangssignal AS aus. Dieses wird über den zweiten Widerstand R2 und die Serienkapazität C2 an die erste Wicklung L5 des Übertragers Tr2 gegeben. In der zweiten Wicklung L4 des Über- tragers Tr2 werden dementsprechend Impulse induziert, die an die Steuerelektrode des Schalttransistors T1 weitergegeben werden. Entsprechend diesen Impulsen wird der Schalttransi- stor T1 ein- und ausgeschaltet. Auf Grund der Änderungen des magnetischen Flusses wird in den Sekundärwicklungen L2, L3 jeweils eine Spannung induziert. Die in der ersten Sekundär- wicklung L2 induzierte Spannung liegt vermindert um den Span- nungsabfall an der Versorgungsdiode Dl als Versorgungsspan- nung V1 an den Versorgungsanschlüssen VA des Prozesses uP an.

Er regelt also über die Strecke mit Übertrager Tr2, Schalt- transistor T1 und Transformator Trl seine Versorgungsspannung V1. Es ist ebenfalls möglich, eine andere Ausgangsspannung als V1 zu regeln, wenn diese über einen Spannungsteiler dem

Prozessor ,uP zugeführt wird. Durch die magnetische Kopplung der Sekundärwicklungen L2 und L3 wird auch eine Spannung über einer Last, die zum Kondensator C4 parallelgeschaltet wird, geregelt.

Der Übertrager Tr2 ersetzt den im Rückkopplungszweig bei Schaltnetzteilen sonst üblichen Optokoppler zur galvanischen Trennung von Primär- und Sekundärseite. Zudem sorgt er für eine Transformation der impulsförmigen Ausgangssignale AS des Prozessors uP, die beispielsweise einen Scheitelwert von 3, 3 V oder 5 V aufweisen, zu der höheren Spannung der Impulse VG, die beispielsweise 12 V betragen. Durch den Übertrager Tr2 wird erreicht, daß der Schalttransistor T1 mit einer höheren Spannung angesteuert wird, als sie der Prozessor uP liefert.

Damit in der zweiten Wicklung L5 des Übertragers Tr2 der Strom nicht die Sättigungsgrenze überschreiten kann, ist zwi- schen dem Eingang der Wicklung L5 und dem Ausgang OUT des Prozessors uP die Serienschaltung aus dem zweiten Widerstand R2 und der Serienkapazität C2 geschaltet. Je nach Tastver- hältnis der impulsförmigen Ausgangssignale AS stellt sich dann ein entsprechender Gleichspannungspegel des Ansteuersi- gnals VG ein.

In Figur 2 ist der Spannungsverlauf für eine sehr kleine und eine sehr große Ausgangsleistung des Schaltnetzteils gezeigt.

Die zusammenhängenden schraffierten Flächen sind Spannungs- Zeit-Produkte. Der Flächeninhalt der linken schraffierten Flächen ist etwa gleich dem Flächeninhalt der rechten schraf- fierten Flächen. Die Ansteuersignale VG liegen dann im rich- tigen Spannungsbereich, wenn das Verhältnis zwischen der kleinstmöglichen (linker Impulsverlauf in Figur 2) und der größtmöglichen (rechter Impulsverlauf) Spannung der Ansteuer- signale etwa 2 beträgt. Im Ausführungsbeispiel bewegen sich die kleinste und die größte Spannung des Ansteuersignals VG etwa zwischen 10 V und 20 V. Die Tastverhältnisse der Ansteu-

ersignale VG bewegen sich bei Schaltnetzteilen üblicherweise zwischen 0 % und 50 %.

Die Ansteuerleistung, die der Prozessor uP für die Ansteue- rung des Schalttransistors Tl über den Übertrager Tr2 auf- bringen muß, ist nicht wesentlich höher als die Leistung, die zur direkten Ansteuerung des Schalttransistors T1 ohne Über- trager notwendig ist, da der Übertrager einen hohen Wirkungs- grad besitzt. Die Ansteuerleistung des Schalttransistors, beispielsweise eines Power-MOSFET, ergibt sich aus der peri- odischen Umladung seiner Gatekapazität. Beträgt beispielswei- se die Gatekapazität lnF und die Spannung des Ansteuersi- gnals 12 V und liegt die Schaltfrequenz des Schalttransistors T1 bei 50 kHz, so liegt die Ansteuerleistung bei 0, 5 * lnF * (12V) 2 * 50 kHz = 3, 6 mW. Diese geringe Ansteuer- leistung wird beispielsweise von einer integrierten Treiber- stufe des Prozessors uP bereitgestellt. Neue sogenannte "Cool-MOS"-Leistungstransistoren weisen bei gleichem Ein- schaltwiderstand wie herkömmliche SIPMOS-Transistoren nur et- wa 1/5 der Gatekapazität auf.

Auch der Anlauf des Schaltnetzteiles muß von der Sekundärsei- te aus geschehen, da primärseitig kein Schaltungsaufwand mehr vorhanden ist. Zur sekundärseitigen Bereitstellung der Be- triebsspannung für den Prozessor uP gibt es mehrere Möglich- keiten. Die Energie für das erste Anlaufen des Schaltnetztei- les, also wenn auf der Sekundärseite vom Transformator Trl noch keine Spannung induziert wird, kann von der wiederauf- ladbaren Batterie ES, einem entsprechend groß dimensionierten Elektrolytkondensator, der durch regelmäßige Schaltimpulse vor dem Entladen im Standby-Betrieb geschützt wird, oder von einem eventuell bereits vorhandenen Standby-Netzteil zur Ver- fügung gestellt werden. Da ein Elektrolytkondensator vor dem ersten Einschalten eines Gerätes völlig leer ist und das Netzteil nicht anlaufen könnte, wäre eine mit dem Netzschal- ter des Gerätes gekoppelte Spule sinnvoll, in der beim Betä- tigen des Schalters eine genügend große Spannung für den An-

lauf induziert wird. Der Vorteil wäre, daß beim Einstecken des Netzsteckers des Gerätes mit bereits gedrücktem Netz- schalter das Gerät sich nicht selbst einschalten kann.

Auch eine Netzspannungs-Überwachung kann sekundärseitig er- folgen. Beim Einschalten des Schalttransistors T1 wird in der ersten Sekundärwicklung L2 des Transformators Trl eine nega- tive Spannung induziert. Diese ist der Spannung über der Pri- märkapazität Cl proportional. Es werden Netz-, Unter- oder Überspannungen erfaßt und entsprechende Steuerungsmaßnahmen vom Prozessor uP eingeleitet.

Der Prozessor uP übernimmt auch die Überwachung auf einen Se- kundärkurzschluß. Ihm wird über die Versorgungsanschlüsse VA die Vergleichsspannung VI zugeführt. Am Eingangsanschluß IN erhält der Prozessor uP über den ersten Widerstand R1 die Nulldurchgänge des Transformators Tri. Diese werden auch im Kurzschlußfall ausgewertet und so wird eine Übersättigung des Trafos Trl und eine Zerstörung von Bauteilen verhindert. Der Prozessor ,uP gibt dann entsprechende Ausgangssignale, um den Schalttransistor T1 auszuschalten.

Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil kann gegenüber herkömmli- chen Schaltnetzteilen kostengünstiger aufgebaut und zugleich bezüglich seiner Sonderfunktionen flexibler eingesetzt wer- den. Da die Sonderfunktionen softwaremäßig implementiert sind, können mit einem einzigen Schaltungsaufbau verschiedene Regelspezifikationen erzielt werden.

Bei einem auftretenden Schaden kann das Schaltnetzteil sehr einfach überprüft werden, indem an die Steuerelektrode des Schalttransistors T1 ein Impulsgenerator angeschlossen und die Verbindung zu dem Übertrager Tr2 getrennt wird. Es kann dann festgestellt werden, ob der Fehler im Schaltnetzteil selbst, auf der Sekundärseite oder im Prozessor liegt.