EP0239786A2 - Drossel für Hochleistungs-Schaltnetzteil - Google Patents

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EP0239786A2
EP0239786A2 EP87102636A EP87102636A EP0239786A2 EP 0239786 A2 EP0239786 A2 EP 0239786A2 EP 87102636 A EP87102636 A EP 87102636A EP 87102636 A EP87102636 A EP 87102636A EP 0239786 A2 EP0239786 A2 EP 0239786A2
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power supply
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spk
chokes
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P.N.R. Dipl.-Phys. Chadwick
Horst Dipl.-Ing. Morgott
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Wincor Nixdorf International GmbH
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Siemens AG
Wincor Nixdorf International GmbH
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

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Abstract

Die im Sekundärkreis des Leistungsübertragers nach einem Gleichrichterteil (D1, D2) vorgesehene Siebschaltung besteht aus zwei in den zu den beiden Ausgangsklemmen führenden Leitungen jeweils im Längszweig angeordneten Drosseln (LG1, LG2) und wenigstens einem Querkondensator (CG). Beide Drosseln (LG1, LG2) bestehen aus je einer als streifenförmige Leiterbahn ausgebildeten Windung, (W1, W2), wobei beide Windungen im gleichen Wicklungssinn durch einen gemeinsamen Magnetkern (SPK) geführt sind.

Description

    Hochleistungs-Schaltnetzteil
  • Die Erfindung betrifft ein Hochleistungs-Schaltnetzteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Schaltnetzteile haben gegenüber herkömmlichen Netzteilen den wesentlichen Vorteil, daß sie bei niedrigerem Gewicht und geringerem Volumen bei entsprechend geringerem Ko­stenaufwand einen höheren Wirkungsgrad haben. Dem stehen als Nachteile eine etwas kompliziertere Schalttechnik, eine stärkere HF-Störstrahlung und größere Schwierigkei­ten bei der Glättung der Ausgangsspannung gegenüber.
  • Stärkere HF-Störungen treten insbesondere bei Schaltnetz­teilen auf, die nur in einem der zu den beiden Ausgangs­klemmen führenden Leitungen eine Siebdrossel aufweisen mit der Folge, daß die HF-Störung über die jeweils andere drosselfreie Leitung bis zum Verbraucher gelangt. Der Einbau zusätzlicher HF-Drosseln in die beiden Ausgangs­leitungen, ggfs. in Verbindung mit Y-Entstörkondensato­ren, ist zwar grundsätzlich möglich, bedingt aber bei Hochleitungsgeräten einen erheblichen Aufwand, weil die­se HF-Drosseln wegen ihrer Größe sehr teuer sind.
  • Dies gilt auch für den Fall, daß in jeder der beiden Aus­gangsleitungen eine Leistungsdrossel zwischengeschaltet wird, weil die zweite Leistungsdrossel zwangsläufig einen zusätzlichen Raumbedarf und entsprechende Mehrkosten er­fordert. Bei Hochleistungs-Schaltnetzteilen kommt erschwe­rend hinzu, daß Leistungsdrosseln wegen des großen Leitungs­querschnitts praktisch nicht "bewickelt" werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun­de, für die Verbesserung der Glättung und HF-Entstörung bei Hochleistungs-Schaltkreisen eine auch im Hinblick auf den notwendigen Raum- und Materialbedarf möglichst opti­male Lösung zu finden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die erfin­dungsgemäße Anordnung entspricht einer Drossel mit zwei Windungen, ohne daß das Wicklungsmaterial mit seinem we­gen der hohen Stromstärken entsprechend großen Quer­schnitt gewickelt werden muß. Ein weiterer Vorteil sind die aufgrund des symmetrischen Aufbaus guten Entstörei­genschaften der Siebschaltung.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens er­geben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • FIG 1  das Prinzipschaltbild eines Schaltnetzteils mit einem im Ausgangskreis vorgesehenen LC-­Siebglied
    • FIG 2  eine Siebschaltung gemäß der Erfindung mit zwei Siebdrosseln
    • FIG 3, 4  den prinzipiellen Aufbau einer Siebdrosselan­ordnung nach Fig. 2
    • FIG 5  eine vorteilhafte Realisierung einer Siebdros­selanordnung nach den Fig. 3 und 4.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Prinzipschaltbild eines Schaltnetzteils zeigt eingangsseitig einen Netzgleich­richter NGL mit nachfolgender Schaltstufe SST, die aus der Gleichspannung durch Zerhacken eine Rechteckspannung erzeugt und diese mit Hilfe eines Transformators über­setzt. Auf der Sekundärseite des Transformators, der gleichzeitig für eine Netztrennung sorgt, erfolgt zunächst eine Gleichrichtung mit Hilfe der beiden Gleichrichter D1, D2 und anschließend eine Siebung. Die Siebschaltung besteht aus einer längs der einen Ausgangsleitung einge­schalteten Glättungsdrossel LG und aus einem im Querzweig liegenden Glättungskondensators CG. Eine derartige Sieb­schaltung hat den Nachteil, daß die durch die Schaltstu­fe SST verursachte und durch Blitzpfeile symbolisierte HF-Störstrahlung nur im Drosselzweig ausreichend redu­ziert wird. In der zweiten, zum Minuspol führenden Aus­gangsleitung, die keine Glättungsdrossel enthält, gelangt die HF-Störstrahlung nämlich ungehindert bis zum Ausgang.
  • Die Siebschaltung nach Fig. 2 begegnet diesen Schwierig­keiten in vorteilhafter Weise dadurch, daß nun in beiden Ausgangsleitungen je eine Glättungsdrossel LG1, LG2 ent­halten ist und daß beide Drosseln auf einem gemeinsamen Spulenkern angeordnet sind.
  • Wie der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Spulenaufbau zeigt, bestehen beide Drosseln LG1, LG2 aus je einer Win­dung und außerdem sind beide Windungen in gleichem Wick­lungssinn durch den Spulenkern SPK geführt. Dies bedeu­tet, daß sich die vom Punkt A zum Pluspol bzw. vom Minus­pol zum Punkt B jeweils durch den Spulenkern SPK fließen­den Ströme I addieren.
  • Ein für Hochleistungs-Schaltnetzteile besonders vorteil­hafter Aufbau für die Siebdrosseln nach den Fig. 3 und 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Sie zeigt in perspektivischer Darstellung eine der Drossel LG1 zugeordnete Leiterbahn in Form eines Kupferbandes. Dieses Kupferband ist in drei an einem Ende zusammenhängende Teilbahnen unterteilt, von denen die mittlere Teilbahn als erste Windung W1 durch die Bohrung eines rohrförmigen Spulenkerns SPK geführt ist, während die beiden äußeren Teilbahnen außen am Kern zurückgeführt sind. Diese beiden äußeren Teilbahnen sind über den Kern hinaus verlängert und mit ihren verlänger­ten rechtwinkelig zur Kernachse abgebogenen Enden mit einer der beiden Ausgangsklemmen - hier mit dem Pluspol -­verbunden. Der Anfang der mittleren Teilbahn ist eben­falls rechtwinkelig zur Kernachse und zwar vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung zu den beiden äußeren Teil­bahnen abgebogen.
  • Die der anderen Drossel LG2 zugeordnete Leiterbahn ist ebenfalls ein Kupferband und verläuft zunächst, ausgehend von der zweiten Ausgangsklemme, zwischen den beiden äuße­ren Teilbahnen der anderen Drossel LG1 und anschließend als zweite Windung W2 durch den Spulenkern SPK. Die abge­bogenen Enden der beiden äußeren Teilbahnen von Drossel LG1 und die dazwischen liegende Leiterbahn von Drossel LG2 dienen zweckmäßig als Montageflächen für einen oder mehrere parallel geschaltete Glättungskondensatoren CG.
    • Bezugszeichenliste
    • FIG 1 (Stand der Technik)
      NGL  Netzgleichrichter
      SST  Schaltstufe
      D1, D2  Gleichrichter
      LG  Glättungsdrossel
      CG  Glättungskondensator
    • FIG 2 - 5
      LG1,LG2  Glättungsdrossel
      SPK   Spulenkern
      A, B  Anschlüsse für LG1, LG2
      Wl, W2  Windungen der Glättungsdrosseln L1, LG2
      I  Strom

Claims (4)

1. Hochleistungs-Schaltnetzteil mit einem Leistungsüber­trager, dessen Primärzweig aus einem Netzgleichrichter und einer Schaltstufe besteht, in dessen Sekundärkreis nach einem Gleichrichterteil eine Siebschaltung vorgese­hen ist, die aus zwei in den zu den beiden Ausgangsklem­men führenden Leitungen jeweils im Längszweig angeordne­ten Drosseln und wenigstens einem Querkondensator be­steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosseln (LG1, LG2) aus je einer als streifenför­mige Leiterbahn ausgebildeten Windung (W1, W2) bestehen und daß beide Windungen (W1, W2) in gleichem Wicklungs­sinn durch einen gemeinsamen Magnetkern (SPK) geführt sind.
2. Hochleistungs-Schaltnetzteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Windung (W1) der einen Drossel (LG1) aus einer in drei Teilbahnen unterteilten Leiterbahn besteht, von denen die mittlere Leiterbahn durch den Magnetkern (SPK) geführt und die beiden äußeren Teilbahnen außen am Kern zurückge­führt und mit einer der beiden Ausgangsklemmen verbunden sind.
3. Hochleistungs-Schaltnetzteil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit der anderen Ausgangsklemme verbundene Leiterbahn der anderen Drossel (LG2) zwischen den beiden Teilbahnen der einen Drossel (LG1) und anschließend durch den Magnetkern (SPK) geführt ist.
4. Hochleistungs-Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerten Enden der beiden äußeren Teilbahnen der einen Drossel (LG1) und der zwischen diesen beiden Teilbahnen verlaufende Abschnitt der Leiterbahn für die andere Drossel (LG2) als Montageflache für einen oder mehrere parallel geschaltete Glättungskondensatoren (CG) dient.
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