Die Erfindung betrifft einen Spannungsversorgungsschaltkreis zur Versorgung zumindest eines und vorzugsweise mehrerer Verbraucher. Ein solcher Verbraucher kann beispielsweise eine Steuereinrichtung, ein Batterieladegerät, ein elektronisches Vorschaltgerät oder dergleichen sein.

Aus der Praxis sind Spannungsversorgungsschaltkreise zur Versorgung solcher Verbraucher bekannt, wobei wenigstens einer der Verbraucher ein- und ausschaltbar ist und wobei der Span- nungsversorgungsschaltkreis einen Spannungsanschluss für eine Netzspannung aufweist. Dem Spannungsanschluss sind eine Filtereinrichtung und ein Gleichrichter nachgeordnet. Die verschiedenen Verbraucher oder Schaltungen werden mit der gleichgerichteten Spannung versorgt und sind über Entkopplungsdioden entkoppelt, wobei über die Entkopplungsdioden die jeweiligen Verbraucher mit der gleichgerichteten Spannung versorgbar sind.

Die Versorgungsspannung kann länderspezifische Spannungen und Frequenzen aufweisen, wie beispielsweise 1 10 V, 230 V, 60 Hz, 50 Hz und dergleichen. Die Filtereinrichtung verhindert ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte, durch die die Verbraucher oder auch andere Geräte gestört werden könnten. Außerdem kann die Filtereinrichtung natürliche oder technische externe Störquellen herausfiltern, wobei dies sowohl für dynamische als auch statische Störungen gilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsversorgungsschaltung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, diese bei einfachem und platzsparendem Aufbau die entsprechenden Verbraucher in Form von elektronischen Vorschaltgeräten, Steuereinrichtungen, Batterieladegeräten oder dergleichen nicht nur zur Spannungsversorgung mit höheren Spannungen, sondern auch zum Schalten einsetzen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zumindest einem ersten Verbraucher ein Sperrwandler zugeordnet ist, welcher beim Schalten eines Sperrwandler- Transformators eine Schaltspannung höher als die Versorgungsspannung erzeugt. Zusätzlich wird diese Schaltspannung über zumindest einen einem zweiten Verbraucher vorgeschalteten N- MOSFET (n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) zu dessen Ein-/Ausschalten zugeführt. Aus der Praxis sind schon Vorschaltgeräte mit einem p-Kanal-MOSFET bekannt. Allerdings ist ein solcher p-Kanal-MOSFET bei einer gleichgerichteten Versorgungsspannung allgemein teurer als ein entsprechender n-Kanal-MOSFET für die gleiche Spannung oder den gleichen Strom. Weiterhin ist bei einem p-Kanal-MOSFET der Drain-Source-Widerstand im eingeschalteten Zustand erheblich höher als bei einem n-Kanal-MOSFET, so dass die Verlustwärme entsprechend hoch ist. Würde beispielsweise ein p-Kanal-MOSFET mit ungefähr gleichem Drain-Source-Widerstand wie bei einem n-Kanal-MOSFET verwendet, so müsste dieser erheblich größer im Aufbau sein, um den Anforderungen an die Wärmeabfuhr zu genügen. Aus der Praxis zeigt sich, dass beispielsweise ein p-Kanal-MOSFET ungefähr viermal so viel Raum einnimmt, wie ein äquivalenter n-Kanal-MOSFET.

Dies ist erfindungsgemäß nicht mehr nötig, da ein entsprechender n-Kanal-MOSFET durch die Versorgung mit einer Schaltspannung vom Sperrwandler des ersten Verbrauchers erfolgt.

Diese Anordnung ist für alle Netzspannungen mit länderspezifischen Spannungswerten oder - frequenzen einsetzbar.

Um in einfacher Weise in der Filtereinrichtung sich störende Spannungen zu verhindern, kann die Filtereinrichtung einen Entstörkondensator, insbesondere in Form eines Y-Kondensators, aufweisen. Entsprechende Funk-Endstörkondensatoren sind je nach Anforderungsprofil in den Klassen X und Y definiert. Klasse- Y-Kondensatoren nach IEC 60384-1 sind Kondensatoren, die zwischen Phase- respektive Neutralleiter und berührbarem, schutzgeerdetem Apparategehäuse angeschlossen werden und damit eine Basisisolierung überbrücken. Der Neutralleiter entspricht dabei dem Schutzleiter PE von beispielsweise einem industriell genutzten Steckverbinder zum An- schluss der Netzspannung an den Spannungsversorgungsschaltkreis.

Ein entsprechender Sperrwandler (Hoch-Tief-Setzsteller) oder Flyback-Converter, ist eine spezifische Bauform von Gleichspannungswandlern. Er dient zur Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite galvanisch getrennter Gleichspannungen. Gemäß der vorliegenden Erfindungen ist eine entsprechende Schalteinrichtung des Sperrwandlers ein Bauteil aus der Gruppe von Bipolartransistor, MOSFET oder Sperrwandler-IC (integrierte Schaltung). Der Sperrwandler weist eine entsprechende Sperrphase und eine entsprechende Leitphase auf. In diesem Zusammenhang ist es inbesondere günstig, wenn beim Ausschalten der Schalteinheit ein Polaritätswechsel eines Sperrwandlertransformators mit einem Spannungsanstieg am Bau- teilanschluss verursacht wird. Die Spannung kann bei üblichen Komponenten mehrere hundert Volt und beispielsweise 600 V, 700 V oder 800 V betragen.

Durch diese Spannung wird erfindungsgemäß eine erforderliche Gatespannung für den N-MOS- FET, der dem zweiten oder auch weiteren Verbrauchern vorgeschaltet ist, zur Verfügung gestellt. Der Bauteilanschluss kann bei einem Transistor als entsprechendem Bauteil der Drain-Anschluss sein. Bei einem Bipolartransistor wäre der Bauteilanschluss der Kollektor-Anschluss.

Um ggf. den Spannungswert zu reduzieren, kann der Bauteilanschluss bzw. der Drain-Anschluss des Sperrwandler-Transistors mit einem Snubber-Schaltkreis zur Spannungsverminderung verbunden sein. Dadurch werden zu hohe Spannungen verhindert und der entsprechende Spannungsanstieg gegenüber der Versorgungsspannung wird dann zum Einschalten des N-MOSFET im Pluskreis verwendet.

In diesem Zusammenhang kann es weiterhin als vorteilhaft betrachtet werden, wenn der Snubber- Schaltkreis im Sperrwandler integriert ist und durch Zufuhr der entrsprechenden Spannung zum N-MOSFET mit einem Gate-Anschluss von diesem zu dessen Einschalten verschaltet ist.

Der entsprechende dem N-MOSFET zugeordnete Verbraucher kann beispielsweise ein elektronisches Vorschaltgerät sein.

Der Snubber-Schaltkreis kann beispielsweise zwei parallel geschaltete Widerstände mit einem mit den Widerständen in Serie geschalteten Kondesator umfassen.

Das heißt, die entsprechende Gate-Spannung für den N-MOSFET wird durch den Sperrwandler bzw. dessen Schalteinheit in Zusammenhang mit dem Sperrwandlertransformator erzeugt und dann zum Einschalten des N-MOSFET verwendet.

Um ggf. einen entsprechenden Gate-Strom zu begrenzen, kann dem Gate-Anschluss ein Begrenzungswiderstand vorgeordnet sein. Das heißt, dieser ist zwischen Snubber-Schaltkreis und Gate- Anschluss angeordnet. Es kann sich weiterhin als vorteilhaft erweisen, wenn die entsprechende Spannung am Gate von einer Drain-Spannung der Schalteinheit des Sperrwandlers entkoppelt ist, wozu beispielsweise eine Entkopplungsdiode zwischen Begrenzungswiderstand und Gate- Anschluss verschaltet ist. Um ausreichend Energie zum Einschalten des N-MOSFET in einfacher Weise bereitsstellen zu können, kann außerdem zumindest ein Energiespeicherkondensator zwischen einem Source-An- schluss und dem Gate-Anschluss des N-MOSFET verschaltet sein.

Um eine maximale Gate-Spannung nicht zu überschreiten, kann eine Begrenzungsdiode zwischen Source- und Drain-Anschluss parallel zum Energiespeicherkondensator verschaltet sein.

Um den N-MOSFET wieder ausschalten zu können, kann eine Kurzschlusseinrichtung zwischen Gate- und Source-Anschluss vorgesehen sein. Ein Beispiel für eine solche Kurzschlusseinrichtung ist ein Optokoppler, der durch eine IC-Schaltung oder einen Micro-Controller schaltbar ist. Die entsprechende IC-Schaltung kann außerdem unterschiedliche Zustände des Vorschaltgerä- tes steuern, wie beispielsweise eine Notbeleuchtung oder dergleichen.

Um auch beim Ausschalten den Strom entsprechend begrenzen zu können, kann ein Strombegrenzungswiderstand zwischen Gate-Anschluss und Energiespeicherkondensator verschaltet sein.

Es besteht natürlich die Möglichkeit, dass weitere Verbraucher durch dieses Schalten mittels N- MOSFET und zugeordneten Bauteilen ebenfalls geschaltet werden. In diesem Fall wären mehrere Verbraucher entsprechend mit dem N-MOSFET verschaltet. Ebenso ist es denkbar, dass jeder weitere Verbraucher einen entsprechenden N-MOSFET und eine Kurzschlusseinrichtung wie einen Optokoppler oder dergleichen aufweisen. Dadurch ist jeder Verbraucher einzeln schaltbar, wobei dies beispielsweise auch über einen gemeinsamen oder auch eine Anzahl von Micro-Controllern oder IC-Schaltungen erfolgen kann.

Weiterhin als günstig kann betrachtet werden, wenn dem Sperrwandler eine Einschalt-Strombe- grenzungseinrichtung zur Begrenzung des Einschaltstroms zugeordnet ist oder dieser eine solche Einrichtung aufweist. Im einfachsten Fall ist dieser aus einem Kondensator und einem Widerstand gebildet.

Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand der in der Zeichnung beigefügten Figur weiter erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Spannungsversorg-ungsschalt- kreises mit drei Verbrauchern. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltkrei- ses 1 zur Spannungsversorgung und zum Schalten entsprechender Verbraucher 2, 3, 4 und 32 dargestellt. Der Spannungsversorgungsschaltkreis 1 weist einen Spannungsanschluss 5 für eine Versorgungsspannung auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Anschlüsse für Schutzleiter 15, Außenleiter 33 bzw. Neutralleiter 34 aufweist. Über den entsprechenden Spannungsanschluss 5 wird die Versorgungsspannung bzw. Netzspannung einer Filtereinrichtung 6 zugeführt. Ein Teil der Filtereinrichtung kann ein Entstörkondensator und insbesondere Y-Kondensator 14 sein, der sich störende Spannungen zum Schutzleiter 15 abgibt.

Anschließend an die Filtereinrichtung ist ein Gleichrichter 7 verschaltet. In diesem wird die Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt und anschließend an entsprechende Zweige des Spannungsversorgungsschaltkreises zu unterschiedlichen Verbrauchern 2, 3, 4 oder auch 32 übermittelt. Zwischen Gleichrichter und den verschiedenen Zweigen ist jeweils eine Entkopplungsdiode 8,9 bzw. 10 angeordnet.

Im ersten Zweig, siehe Versorgung über die Entkopplungsdiode 8, ist ein Sperrwandler 1 1 angeordnet, der einen Verbraucher 2 in Form einer Steuerung, eines Batterieladegeräts oder dergleichen versorgt. Der Sperrwandler bildet im Wesentlichen ein Schaltnetzteil für den entsprechenden Verbraucher und weist als Schalteinrichtung 12 ein Bauteil 16 in Form eines Bipolartransistors, eines MOSFETs oder einer IC-Schaltung für spezifische Anwendungen des Sperrwandlers auf. Der Sperrwandler wird durch die Schalteinrichtung 12 entsprechend geschaltet, wobei bei einem Ausschalten der Schalteinrichtung 12 eine Polarität eines entsprechenden Sperrwandlertransformators 17 sich ändert und dadurch die Spannung am Drain-Anschluss 19 der Schalteinrichtung 12 in Form eines Transistors ansteigt. Diese hohe Spannung wird durch einen nachgeordneten Snubber-Schaltkreis 20 reduziert.

Ein solcher Snubber-Schaltkreis kann auch als Dämpfungseinrichtung bezeichnet werden, da durch eine solche elektrische Schaltung störende Hochfrequenzen oder Spannungsspitzen neutralisiert werden. Diese treten meist beim Schalten induktiver Lasten auf, wenn der Stromfluss abrupt unterbrochen wird. In dem dargestellten Beispiel ist der Snubber-Schaltkreis 20 ein RC- Snubberglied aus einer Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand und einem zu diesen beiden parallel geschalteten weiteren Widerstand.

Durch den Snubber-Schaltkreis 20 wird die hohe Spannung von der Schalteinrichtung 12 reduziert auf einen Wert, der allerdings noch höher als der entsprechende Spannungswert der Netzspannung ist. Beispielsweise kann die Spannung noch einige hundert Volt, 600 V, 700 V oder 800 V betragen. Die entsprechende Spannung wird über den Snubber-Schaltkreis 20 einem N-MOSFET 13 bei einem weiteren zweiten Verbraucher 3 zugeführt. Dieser Verbraucher 3 ist über die Entkopplungsdiode 9 mit dem Gleichrichter 7 verbunden. Zwischen Entkopplungsdiode 9 und Verbraucher 3 ist der N-MOSFET 13 angeordnet. Ein entsprechender Drain-Anschluss 26 ist der Entkopplungsdiode 9, ein entsprechender Source-Anschluss 25 dem Verbraucher 3 und ein Gate-Anschluss 21 dem Snubber-Schaltkreis 20 zugeordnet. Der zweite Verbraucher s ist beispielsweise ein elektronisches Vorschaltgerät, das durch den N-MOSFET 13 einschaltbar ist. Die entsprechende Gate- Spannung wird vom Sperrwandler 1 1 über den Snubber-Schaltkreis 20 dem Gate-Anschluss 21 zugeführt.

Um einen entsprechenden Gate-Strom zu begrenzen, ist ein Begrenzungswiderstand 22 dem Gate-Anschluss 10 vorgeordnet sowie ebenfalls eine Entkopplungsdiode 23, die eine Entkopplung einer entsprechenden Spannung von der Drain-Spannung ermöglicht.

Es ist weiterhin ein Energie-Speicherkondensator 24 vorgesehen, der ausreichend Energie zum Einschalten des N-MOSFET 13 speichert. Weiterhin wird mittels einer Begrenzungsdiode 27 eine maximale Gate-Spannung festgelegt.

In Reihe mit dem Energie-Speicherkondensator 24 ist weiterhin ein Strombegrenzungswiderstand 30 verschaltet, der einen entsprechenden Strom begrenzt.

Um den N-MOSFET wieder ausschalten zu können, ist eine Kurzschlusseinrichtung 28 zwischen Gate-Anschluss 21 und Source-Anschluss 25 des N-MOSFET 13 vorgesehen. Diese kann beispielsweise ein Optokoppler sein, der durch eine IC-Schaltung geschaltet wird. Kurzschlusseinrichtung 28 und Optokoppler 29 sind nur prinzipiell in Fig. 1 dargestellt.

Bezüglich der IC-Schaltung sei noch angemerkt, dass diese nicht nur den Optokoppler, sondern ggf. auch unterschiedliche Zustände des Vorschaltgerates schalten kann, wie beispielsweise eine Notbeleuchtung oder dergleichen. Für diesen Fall ist insbesondere der Strombegrenzungswiderstand 30 vorgesehen, der auftretende Ströme begrenzt.

Erfindungsgemäß besteht die Möglichkeit, dass nicht nur ein Verbraucher 3 wie vorangehend beschrieben geschaltet wird, sondern dass noch ein weiterer Verbraucher 32 ebenfalls mit dem N- MOSFET 13 verschaltet ist. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass auch der Verbraucher 4 entsprechend geschaltet wird oder aber selbst in seinem Zweig einen entsprechenden N-MOSFET mit den weiteren zugehörigen Bauteilen aufweist, siehe Begrenzungswiderstand 22, Entkopplungsdiode 23, Energie-Speicherkondensator 24 oder Begrenzungsdiode 27 sowie Kurzschlusseinrichtung 28.

Es besteht in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, dass alle Optokoppler beispielsweise durch eine IC-Schaltung oder auch durch separate IC-Schaltungen oder einen Micro-Controller gesteuert werden.

Um bei dem Sperrwandler 1 1 beim Einschalten der Netzspannung zu hohe Ströme zu verhindern, kann diesem noch eine Einschaltstrom-Begrenzungseinrichtung 31 zugeordnet oder in diesem enthalten sein. Diese weist vorzugsweise einen Widerstand und einen Kondensator auf.

Erfindungsgemäß ergibt sich ein Spannungsversorgungsschaltkreis, der auch bei hohen Spannungen wenig Platzbedarf aufweist und sicher und schnell zur Spannungsversorgung und zum Schalten entsprechender Verbraucher eingesetzt werden kann. Einem der Verbraucher ist dabei ein Sperrwandler zugeordnet, von welchem eine Spannung höher als die Netzspannung zum Schalten eines N-MOSFET eines weiteren Verbrauchers verwendet wird.