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Netzteile

0 W Standby-Leistungsaufnahme

20. Juni 2011, 9:54 Uhr | Von Silvestro Fimiani

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Funktionsweise von LinkZero-AX im Detail

Die Funktionsweise von LinkZero-AX lässt sich am besten anhand einer vollständigen Stromversorgungsschaltung (Bild 5) erläutern.

Das LinkZero-AX-IC (IC₁) enthält einen Oszillator, einen Ein/Aus-Controller, eine Regelschaltung, eine Starter- und Schutzschaltung, einen 5,85-V-Regler und einen 700-V-Leistungs-MOSFET. Alle diese Funktionsblöcke sind monolithisch integriert. Das IC eignet sich für AC/DC-Wandler mit und ohne galvanischer Trennung. In beiden Fällen ermöglicht die eng spezifizierte Spannungsreferenz für den Soll-Ist-Komparator eine primärseitige Regelung des Netzteiles mit Universaleingang. Die Schaltung kann ungeregelte lineare Netzteile mit großen Transformatoren wie auch andere Schaltnetzteile kostengünstig ersetzen.

Eine der Besonderheiten von LinkZero-AX besteht darin, dass es durch ein externes Signal, das den FB-Anschluss für mindestens 2,5 ms (mindestens 160 Schaltzyklen) auf „High“-Pegel zieht, in den Aus-Modus (Power Down, PD) versetzt werden kann. Im Aus-Modus benötigt das IC weniger als 3 mW. Der Controller wird „geweckt“, wenn der BP/M-Anschluss auf „Low“ - eine Spannung unter 1,5 V - gezogen wird und sich danach der Kondensator am BP/M-Anschluss (C₁₀ in Bild 5) über den intern am Drain-Pin angeschlossenen 5,85-V-Reglerblock wieder auflädt.

Sobald die Spannung am BP/M-Kondensator die Schwellenspannung (U_BP/M) erreicht, beginnt der Controller den internen Leistungs-MOSFET zu schalten, und das Netzteil arbeitet wieder im Normalbetrieb. Zwischen Brückengleichrichter (D₁ bis D₄, Bild 5) und Transformator (Tr₁) ist ein π-Filter (L₃, C₁ und C₂) zur Unterdrückung der Gegentaktstörspannung geschaltet.

Der Widerstand R₂ dient zur Hochfrequenzdämpfung. Der Controller im LinkZero-AX arbeitet mit Frequenz-Jitter und erzielt dadurch - in Verbindung mit proprietären Abschirmtechniken (E-Shield) beim Transformator Tr₁ - auch ohne einen Y-Kondensator oder eine primärseitige RCD-Klemmschaltung ein sehr gutes EMI-Verhalten.

Der im LinkZero-AX enthaltene Leistungs-MOSFET hat eine Sperrspannung von 700 V. Bei der Produktion des LinkZero-AX wird die Strombegrenzung auf enge Toleranzen getrimmt. Dadurch und durch eine spezielle Transformatorkonstruktion wird die Drain-Spannung auf Werte von weniger als 500 V bei 265 V(AC) begrenzt. Dies erlaubt es, auf eine Klemmschaltung zu verzichten.

Ein Ende der Transformatorwicklung ist mit dem positiven Anschluss von C₂ verbunden, das andere mit dem Drain-Anschluss von IC₁. Zu Beginn eines Schaltzyklus schaltet der Controller im LinkZero-AX den MOSFET ein, und in der Primärwicklung beginnt ein Strom zu fließen, der Energie im Transformatorkern speichert. Sobald die Stromstärke in der Wicklung den vorgegebenen Schwellenwert erreicht, schaltet der Controller im LinkZero-AX den MOSFET ab. Die im Trafo gespeicherte Energie induziert nun eine Spannung in der Sekundärwicklung, deren Polarität durch die Phasenlage der Transformatorwicklungen bestimmt wird. Die Ausgangsdiode D₆ (in Durchlassrichtung für diese Spannung) leitet die gespeicherte Energie zum Ausgangskondensator. R₈ und C₄ dienen als ausgangsseitiges EMV-Filter.

Das LinkZero-AX-IC enthält eine Auto-Restart-Funktion, die im Kurzschlussfall die Ausgangsstromstärke auf weniger als 1 A begrenzt. Als D₆ kann daher eine preisgünstige, für kleine Stromstärken ausgelegte Diode verwendet werden.

Die Ausgangsspannung wird über den Spannungsteiler R₃/R₉ erfasst und dem Istwert-Eingang (FB) von IC₁ zugeführt. Überschreitet die an diesem Anschluss gemessene Spannung die „Disabled“-Schwellenspannung von 1,7 V lässt der Controller Schaltzkylen aus. Erst wenn die Spannung am FB-Anschluss unter die 1,7-V-Schwelle sinkt, wird der Leistungs-MOSFET wieder geschaltet. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt über das Verhältnis von „Enabled“ zu „Dis- abled“-Zyklen.

Im Netzteil nach Bild 5 wird der Aus-Modus initiiert, indem der „Aus“-Eingang für mindestens 2,5 ms auf „Low“-Pegel gesetzt wird. Der FB-Eingang von IC₁ wird während dieser Zeit von T₁ über R₁₆ auf „High“ gezogen. Die Kapazität des Kondensators am BP-Anschluss (C₁₀) muss groß genug sein, um für die Dauer von 2,5 ms einen Strom durch R₁₆ aufrechtzuerhalten, damit der Aus-Modus auch eingeleitet wird. Nach dem Wechsel in den Aus-Modus unterbricht das LinkZero-AX-IC das Schalten des Leistungs-MOSFET, und der interne Controller kann nicht „aufwachen“ („Ein“-Eingang), bevor die Spannung über dem Kondensator C₁₀ unter 1,5 V gezogen wird und der Kondensator sich anschließend wieder auflädt. Der Aus-Modus kann durch ein entsprechendes Signal am „Ein“-Eingang über den Transistor T₂ oder mithilfe des mechanischen Schalters S₁ beendet werden

In Anwendungen, in denen schnelle Lastwechsel von Volllast auf sehr geringe Last möglich sind, muss eine Fehltriggerung des Aus-Modus verhindert werden. Bild 5 enthält zwei Elemente, die das bewirken: R₁₃ stellt eine Grundlast für den Ausgang dar und der parallel zum Widerstand R₉liegende Kondensator C₉ verbessert das Hochfrequenzverhalten des Regelkreises. Alternativ können auch niederohmige Widerstände im Rückkopplungs-Spannungsteiler (R₃, R₉) als Grundlast fungieren.