AT513221B1 - DC converter - Google Patents
DC converter Download PDFInfo
- Publication number
- AT513221B1 AT513221B1 ATA50291/2012A AT502912012A AT513221B1 AT 513221 B1 AT513221 B1 AT 513221B1 AT 502912012 A AT502912012 A AT 502912012A AT 513221 B1 AT513221 B1 AT 513221B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- parallel
- converter
- resistor
- semiconductor switches
- capacitor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/34—Snubber circuits
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/618—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series and in parallel with the load as final control devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
- H02M1/34—Snubber circuits
- H02M1/348—Passive dissipative snubbers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, in welchem mittels zweier Halbleiterschalter (3, 4), etwa Transistoren, zyklisch ein aktiver Energiespeicher, wie eine Induktivität (5), aufladbar und entladbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Überspannungen zu jedem der beiden Halbleiterschalter (3, 4) ein paralleler Zweig mit zumindest zwei in Serie geschalteten Bauteilen vorgesehen ist, nämlich mit einem Kondensator (6, 9) und einer Diode (7, 10), sowie ein beiden Halbleiterschaltern gemeinsamer Widerstand (12), der mittels eines Schalters (13) wahlweise parallel zum - vom Energiespeicher (5) aus gesehen - ersten Bauteil des einen oder des anderen parallelen Zweiges schaltbar ist.The invention relates to a DC-DC converter, in which by means of two semiconductor switches (3, 4), such as transistors, cyclically an active energy storage, such as an inductor (5), is chargeable and dischargeable. The invention is characterized in that in order to avoid overvoltages to each of the two semiconductor switches (3, 4) a parallel branch is provided with at least two components connected in series, namely with a capacitor (6, 9) and a diode (7, 10 ), as well as a two resistors common resistance (12), by means of a switch (13) optionally parallel to - seen from the energy storage (5) - the first component of the one or the other parallel branch switchable.
Description
Beschreibungdescription
GLEICHSPANNUNGSWANDLER TECHNISCHES GEBIETDC VOLTAGE TRANSFORMER TECHNICAL AREA
[0001] Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, in welchem mittels eines oder mehrerer Halbleiterschalter, etwa IGBT oder MosFET, zyklisch zumindest ein aktiver Energiespeicher, wie eine Induktivität, aufladbar und entladbar ist, wobei zur Vermeidung von Überspannungen zu jedem der beiden Halbleiterschalter ein paralleler Zweig mit zumindest zwei in Serie geschalteten Bauteilen vorgesehen ist, nämlich mit einem Kondensator und einer Diode.The invention relates to a DC-DC converter, in which by means of one or more semiconductor switches, such as IGBT or MOSFET cyclically at least one active energy storage, such as an inductor, is rechargeable and dischargeable, wherein to avoid overvoltages to each of the two semiconductor switches, a parallel branch is provided with at least two components connected in series, namely with a capacitor and a diode.
[0002] Ein Gleichspannungswandler, auch DC-DC-Wandler genannt, bezeichnet eine elektrische Schaltung, welche eine am Eingang zugeführte Gleichspannung (Eingangsspannung) in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt (Ausgangsspannung). Die Umsetzung erfolgt mithilfe eines periodisch arbeitenden elektronischen Schalters und eines oder mehrerer Energiespeicher. Die zur Zwischenspeicherung der Energie benutzte Induktivität (induktiver Wandler) besteht aus einer Spule oder einem Wandler-Transformator. Im Gegensatz dazu werden Wandler mit kapazitiver Speicherung (kapazitiver Wandler) als Ladungspumpen bezeichnet.A DC-DC converter, also called DC-DC converter, denotes an electrical circuit which converts a DC input voltage supplied to the input (input voltage) into a DC voltage with a higher, lower or inverted voltage level (output voltage). The implementation is carried out by means of a periodically operating electronic switch and one or more energy storage devices. The inductance used to buffer the energy (inductive converter) consists of a coil or a transformer transformer. In contrast, transducers with capacitive storage (capacitive transducer) are referred to as charge pumps.
[0003] Die gegenständliche Erfindung wird vorzugsweise auf Aufwärtswandler und/oder Abwärtswandler angewendet. Beide Ausführungsformen verwenden eine Induktivität, etwa eine Speicherdrossel, als Zwischenspeicher für die Energie. Bei einem Aufwärtswandler ist die Ausgangsspannung stets größer als oder gleich wie die Eingangsspannung, bei einem Abwärtswandler ist die Ausgangsspannung stets kleiner als oder gleich wie die Eingangsspannung.The subject invention is preferably applied to boost converter and / or buck converter. Both embodiments use an inductance, such as a storage choke, as a buffer for the energy. In a boost converter, the output voltage is always greater than or equal to the input voltage, in a buck converter the output voltage is always less than or equal to the input voltage.
[0004] Solche Aufwärts- und/oder Abwärtswandler werden etwa in Ladegeräten verwendet, zum Beispiel in Ladegeräten für Elektroautos.Such up and / or down converters are used approximately in chargers, for example in chargers for electric cars.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
[0005] Weil die Schaltgeschwindigkeiten der meist als Halbleiterschalter verwendeten Transistoren (z.B. IGBT, FET, SIC-FET) immer größer werden, verursachen die parasitären Induktivitäten in den Zuleitungen zum Gleichspannungswandler immer größere Überspannungen in Form von Spannungsspitzen am Transistor. Um diese Überspannungen zu reduzieren, ist es notwendig, die Schaltungen zu verändern und/oder Zusatzschaltungen einzubauen.Because the switching speeds of the transistors (for example, IGBT, FET, SIC-FET), which are mostly used as semiconductor switches, are increasing, the parasitic inductances in the leads to the DC-DC converter cause ever greater overvoltages in the form of voltage spikes on the transistor. In order to reduce these overvoltages, it is necessary to modify the circuits and / or install additional circuits.
[0006] Eine mögliche Veränderung der bestehenden Schaltung besteht darin, den Gate-Widerstand am Transistor zu erhöhen. Dadurch wird jedoch der Vorteil des schnellen Transistors vernichtet und die Schaltverluste steigen.One possible modification of the existing circuit is to increase the gate resistance at the transistor. As a result, however, the advantage of the fast transistor is destroyed and the switching losses increase.
[0007] Eine erste Zusatzschaltung besteht in der Beschaltung des Transistors mit einem RC-Glied, also einem Widerstand R und einem Kondensator C. Die Ausschaltverluste des Transistors werden damit teilweise auf das RC-Glied übertragen, die Einschaltverluste und Leitverluste steigen aber, weil das RC- Glied schnell entladen wird.A first additional circuit consists in the wiring of the transistor with an RC element, that is, a resistor R and a capacitor C. The turn-off of the transistor are thus partially transferred to the RC element, the start-up losses and conduction losses increase because of RC element is discharged quickly.
[0008] Eine zweite Zusatzschaltung besteht in der Beschaltung des Transistors mit einem RCD-Glied (auch als RCD-Snubberschaltung bezeichnet), welches zusätzlich zum RC-Glied eine Diode D umfasst. Diese Diode ermöglicht es, die Verluste im Widerstand des RCD-Glieds zu verringern. Durch Erhöhen des Widerstands des RCD-Glieds können die Verluste, die durch das Entladen des Kondensators des RCD-Glieds im Schalter entstehen, verringert werden.A second additional circuit consists in the wiring of the transistor with an RCD element (also referred to as RCD snubber circuit), which in addition to the RC element comprises a diode D. This diode makes it possible to reduce the losses in the resistance of the RCD member. By increasing the resistance of the RCD member, the losses resulting from the discharge of the capacitor of the RCD member in the switch can be reduced.
[0009] Bekannte Ausführungen des RCD-Glieds haben zumindest den Nachteil, dass sie in einem Gerät, welches sowohl als Abwärtswandler (Tiefsetzer), etwa zum Laden einer Batterie, als auch als Aufwärtswandler (Hochsetzer) dient, etwa zum Stützen des Stromnetzes aus einer Batterie, zum Beispiel bei einem rückspeisefähigen Ladegerät, doppelt angeordnet werden müssen.Known embodiments of the RCD member have at least the disadvantage that in a device which serves both as a buck converter (buck converter), such as for charging a battery, as well as a boost converter (boost converter), such as to support the power grid from a Battery, for example, in a regenerative charger, must be arranged twice.
[0010] Dasselbe gilt für andere Zusatzschaltungen. So ist beispielsweise aus der US 2005226011 AI ein Gleichspannungswandler mit einer Startup-Schaltung bekannt. Diese Star-tup-Schaltung umfasst für jeden Transistor einen eigenen Widerstand, welcher während eines Startvorgangs zum jeweiligen Transistor parallel schaltbar ist.The same applies to other additional circuits. For example, from US 2005226011 AI a DC-DC converter with a start-up circuit is known. This star-tup circuit comprises a separate resistor for each transistor, which can be connected in parallel to a respective transistor during a start-up process.
[0011] Zum weichen Schalten (soft switching) eines Gleichspannungswandlers offenbart die US 6924630 Bl eine Zusatzschaltung, bei der zu jedem Transistor eine jeweilige Spule parallel schaltbar ist.For smooth switching (soft switching) of a DC-DC converter, US 6924630 Bl discloses an additional circuit in which a respective coil is connected in parallel to each transistor.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
[0012] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleichspannungswandler zur Verfügung zu stellen, welcher die Bedämpfung der Überspannung eines Halbleiterschalters, insbesondere eines Transistors, mit einem RCD-Glied sowohl beim Betrieb als Abwärtswandler als auch beim Betrieb als Aufwärtswandler gewährleistet und welcher mit weniger Bauteilen als herkömmliche Gleichspannungswandler auskommt.It is an object of the present invention to provide a DC-DC converter, which ensures the attenuation of the overvoltage of a semiconductor switch, in particular a transistor, with an RCD element both during operation as a buck converter and during operation as a boost converter and which with fewer components than conventional DC-DC converter manages.
[0013] Diese Aufgabe wird durch einen Gleichspannungswandler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a DC-DC converter having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are defined in the respective dependent claims.
[0014] Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass zur Vermeidung von Überspannungen zu jedem der beiden Halbleiterschalter ein paralleler Zweig mit zumindest zwei in Serie geschalteten Bauteilen vorgesehen ist, nämlich mit einem Kondensator und einer Diode, sowie ein beiden Halbleiterschaltern gemeinsamer Widerstand, der mittels eines Schalters wahlweise parallel zum - vom Energiespeicher aus gesehen - ersten Bauteil des einen oder des anderen parallelen Zweiges schaltbar ist.According to claim 1, it is provided that to avoid overvoltages to each of the two semiconductor switches, a parallel branch is provided with at least two series-connected components, namely with a capacitor and a diode, and a two semiconductor switches common resistance, by means of a Switches optionally parallel to - seen from the energy storage - the first component of the one or the other parallel branch is switchable.
[0015] Damit kann im Vergleich zu herkömmlichen Gleichspannungswandlern ein Widerstand, etwa ein Leistungswiderstand im Bereich von 10 W, eingespart werden und damit Bauvolumen, Bauteilkosten und Verlustleistung.This can be compared to conventional DC-DC converters, a resistor, such as a power resistor in the range of 10 W, can be saved and thus construction volume, component costs and power loss.
[0016] Je nachdem, ob vom Energiespeicher aus gesehen der erste Bauteil in beiden parallelen Zweigen der Kondensator oder die Diode ist, wird der gemeinsame Widerstand entweder einem der Kondensatoren oder einer der Dioden parallel geschaltet.Depending on whether the energy storage from the first component in both parallel branches of the capacitor or the diode, the common resistor is connected either one of the capacitors or one of the diodes in parallel.
[0017] Die Diode des parallelen Zweigs ist - vom Energiespeicher aus gesehen - in Durchlassrichtung angeordnet, also entgegen der Durchlassrichtung der Freilaufdiode des Halbleiterschalters.The diode of the parallel branch is - viewed from the energy storage - arranged in the forward direction, ie opposite to the forward direction of the freewheeling diode of the semiconductor switch.
[0018] Eine einfache Ausführungsform der Erfindung bezieht sich darauf, dass der Widerstand mit einem Punkt verbunden ist, der zwischen dem Energiespeicher einerseits und dem Verzweigungspunkt der beiden Leitungen zu den Halbleiterschaltern andererseits liegt.A simple embodiment of the invention relates to the fact that the resistor is connected to a point which lies between the energy storage on the one hand and the branch point of the two lines to the semiconductor switches on the other.
[0019] Bei einem kombinierten Auf- und Abwärtswandler (Hoch- und Tiefsetzer) gibt es zwei steuerbare Halbleiterschalter, einen zwischen Pluspol und Spule (Tiefsetzschalter) für die Funktion als Abwärtswandler (Tiefsetzer), einen zwischen dem Verbindungspunkt von Tiefsetzschalter und Spule und Minuspol (parallel zur Spule mit Kondensator) für die Funktion als Aufwärtswandler (Hochsetzer). Der Schalter zum Umschalten des Widerstands kann als Relais ausgeführt sein, was den Vorteil hat, dass die Ansteuerung eines Relais einfacher zu realisieren ist als eine Ansteuerung für einen Transistor.In a combined up and down converter (step-up and step down) there are two controllable semiconductor switches, one between the positive pole and coil (Tiefsetzschalter) for the function as down converter (buck), between the connection point of Tiefsetzschalter and coil and negative pole ( parallel to the coil with capacitor) for the function as boost converter (boost converter). The switch for switching the resistor can be designed as a relay, which has the advantage that the control of a relay is easier to implement than a drive for a transistor.
[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Gleichspannungswandlers mit zwei steuerbaren Halbleiterschaltern, nämlich einen Tiefsetzschalter und einen Hochsetzschalter, sieht vor, dass für den Betrieb als Tiefsetzer (Abwärtswandler) nur der Tiefsetzschalter eingeschaltet wird und der Widerstand jenem parallelen Zweig zugeschaltet wird, der parallel zum Tiefsetzschalter angeordnet ist.The inventive method for operating a DC-DC converter with two controllable semiconductor switches, namely a Tiefsetzschalter and a Hochsetzschalter, provides that for the operation as a buck converter (buck converter) only the Tiefsetzschalter is turned on and the resistor that parallel branch is connected, the parallel is arranged to Tiefsetzschalter.
[0021] Für den Betrieb als Hochsetzer (Aufwärtswandler) ist vorgesehen, dass nur der Hochsetzschalter eingeschaltet wird und der Widerstand jenem parallelen Zweig zugeschaltet wird, der parallel zum Hochsetzschalter angeordnet ist.For operation as a boost converter (boost converter) is provided that only the boost switch is turned on and the resistor is connected to that parallel branch, which is arranged parallel to the Hochsetzschalter.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[0022] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen: [0023] Figur 1 einen schematisch dargestellten Gleichspannungswandler nach dem Stand der Technik mit Widerständen parallel zu den Kondensatoren, [0024] Figur 2 einen schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Gleichspannungs wandler mit einem Widerstand, der parallel zu den Kondensatoren geschaltet werden kann, [0025] Figur 3 einen schematisch dargestellten Gleichspannungswandler nach dem Stand der Technik mit Widerständen parallel zu den Dioden, [0026] Figur 4 einen schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Gleichspannungs wandler mit einem Widerstand, der parallel zu den Dioden geschaltet werden kann.To further explain the invention, reference is made in the following part of the description to the figures, from the further advantageous embodiments, details and further developments of the invention can be found. 1 shows a schematically illustrated DC-DC converter according to the prior art with resistors in parallel to the capacitors, FIG. 2 shows a schematically illustrated DC converter according to the invention with a resistor which can be connected in parallel with the capacitors. [0025] FIG ] Figure 3 shows a schematically illustrated DC-DC converter according to the prior art with resistors parallel to the diodes, Figure 4 shows a schematically illustrated inventive DC voltage converter with a resistor that can be connected in parallel with the diodes.
AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION
[0027] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Hoch- und Tiefsetzer (Auf- und Abwärtswandler) dargestellt. Ein herkömmlicher Hoch- und Tiefsetzer in seiner Grundschaltung umfasst lediglich den Eingangskondensator 1, den Ausgangskondensator 2, den als sogenannter Tiefsetzertransistor 3 ausgebildeten Tiefsetzschalter, den als sogenannter Hochsetzertransistor 4 ausgebildeten Hochsetzschalter, sowie die Spule (Induktivität) 5 als aktiven Energiespeicher.In Fig. 1, an inventive up and down converter (up and down converter) is shown. A conventional step-up and step-down converter in its basic circuit comprises only the input capacitor 1, the output capacitor 2, the step-down switch designed as a so-called step-down transistor 3, the step-up switch designed as a so-called step-up transistor 4, and the coil (inductance) 5 as the active energy store.
[0028] Zum Tiefsetzertransistor 3 und zum Hochsetzertransistor 4 ist jeweils eine Freilaufdiode antiparallel geschaltet. Im Tiefsetzbetrieb wechselt (kommutiert) der Strom vom Tiefsetzertransistor 3 auf die Freilaufdiode, die antiparallel zum Hochsetzertransistor 4 ist. Im Hochsetzbetrieb wechselt (kommutiert) der Strom vom Hochsetzertransistor 4 auf die Freilaufdiode, die antiparallel zum Tiefsetzertransistor 3 ist. Diese Freilaufdioden sind meistens im Gehäuse eines IGBT-s integriert, können aber auch antiparallel zum IGBT angeordnet sein und ein eigenes Gehäuse haben.For Tiefsetzertransistor 3 and the Hochsetzertransistor 4 each have a freewheeling diode is connected in anti-parallel. In the step-down mode, the current from commutating transistor 3 changes (commutates) to the free-wheeling diode, which is antiparallel to the step-up transistor 4. In boost mode, the current from commutating transistor 4 transitions (commutates) to the free-wheeling diode, which is antiparallel to buck converter transistor 3. These freewheeling diodes are usually integrated in the housing of an IGBT-s, but can also be arranged in anti-parallel to the IGBT and have their own housing.
[0029] Das erfindungsgemäße CD-Glied, also der zum Transistor parallele Zweig, ist in unmittelbarer Nähe des zu schützenden Transistors angeordnet.The CD element according to the invention, ie the branch parallel to the transistor, is arranged in the immediate vicinity of the transistor to be protected.
[0030] Der parallele Zweig, der den Tiefsetzertransistor 3 schützt, besteht aus den Bauteilen Kondensator 6 und Diode 7 und ist parallel zum Hochsetzertransistor 4 geschaltet, bzw. parallel zur Serienschaltung aus Spule 5 und Ausgangskondensator 2. Dabei sind Kondensator 6 und Diode 7 in Serie zueinander geschaltet, der Kondensator 6 ist in Stromflussrichtung des Hochsetztransistors 4 (hier vom oberen Pluspol zum unteren Minuspol) nach der Diode 7 angeordnet. Parallel zum Kondensator 6 ist der Widerstand 8 angeschlossen. In einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Widerstand 8 parallel zur Diode 7 geschaltet.The parallel branch which protects the Tiefsetzertransistor 3, consists of the components capacitor 6 and diode 7 and is connected in parallel to the Hochsetzertransistor 4, or parallel to the series circuit of coil 5 and output capacitor 2. Here are capacitor 6 and diode 7 in Series connected to each other, the capacitor 6 is arranged in the current flow direction of the step-up transistor 4 (here from the upper positive pole to the lower negative pole) after the diode 7. Parallel to the capacitor 6, the resistor 8 is connected. In another embodiment, which is shown in Fig. 3, the resistor 8 is connected in parallel with the diode 7.
[0031] Der parallele Zweig, der den Hochsetzertransistor 4 schützt, besteht aus den Bauteilen Kondensator 9 und Diode 10 und ist parallel zum Tiefsetzertransistor 3 geschaltet. Dabei sind Kondensator 9 und Diode 10 in Serie zueinander geschaltet, der Kondensator 9 ist in Stromflussrichtung des Tiefsetztransistors 3 (vom Emitter zum Kollektor) nach der Diode 10 angeordnet. Zwischen Kondensator 9 und Diode 10 ist der Widerstand 11 angeschlossen. In einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Widerstand 11 parallel zur Diode 10 geschaltet.The parallel branch, which protects the Hochsetzertransistor 4, consists of the components capacitor 9 and diode 10 and is connected in parallel to the Tiefsetzertransistor 3. In this case, the capacitor 9 and diode 10 are connected in series with each other, the capacitor 9 is arranged in the current flow direction of the step-down transistor 3 (from the emitter to the collector) after the diode 10. Between capacitor 9 and diode 10, the resistor 11 is connected. In another embodiment, which is shown in Fig. 3, the resistor 11 is connected in parallel with the diode 10.
[0032] Wenn der Gleichspannungswandler wie in Fig. 1 oder 3 dargestellt als Abwärtswandler (Tiefsetzer) arbeitet, etwa, wenn eine am Ausgang angeschlossene Batterie geladen werden soll, so arbeitet er von rechts nach links. Dabei wird nur der Tiefsetzertransistor 3 getaktet (eingeschaltet), der Hochsetzertransistor 4 bleibt ausgeschaltet. Soll der Gleichspannungs-When the DC-DC converter as shown in Fig. 1 or 3 as a down-converter (buck) works, such as when a battery connected to the output is to be loaded, it works from right to left. In this case, only the Tiefsetzertransistor 3 is clocked (turned on), the Hochsetzertransistor 4 remains off. If the DC voltage
Wandler aus Fig. 1 oder 3 als Aufwärtswandler (Hochsetzer) arbeiten, so arbeitet er von links nach rechts. Dabei wird nur der Hochsetzertransistor 4 getaktet (eingeschaltet).Transducer of Fig. 1 or 3 as a boost converter (jack-up) work, he works from left to right. In this case, only the boosting transistor 4 is clocked (turned on).
[0033] Bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 2 wird im Unterschied zu Fig. 1 nur ein einziger Widerstand 12 vorgesehen, dessen Zuleitung von einem Punkt abzweigt, der zwischen der Spule 5 einerseits und dem Verzweigungspunkt der beiden Leitungen zu den Halbleiterschaltern 3,4 andererseits liegt. Er ist mit einem Schalter 13 verbunden, der den Widerstand mit einer von zwei Leitungen 14,15 verbinden kann. Die erste Leitung 14 führt zum parallelen Zweig, der parallel zum Tiefsetzertransistor 3 angeordnet ist, nämlich zu einem Punkt, der nach dem Kondensator 9 liegt, also zwischen Diode 10 und Kondensator 9. Der Widerstand 12 kann somit parallel zum Kondensator 9 geschaltet werden.2, in contrast to FIG. 1, only a single resistor 12 is provided, the supply line branches off from a point between the coil 5 on the one hand and the branch point of the two lines to the semiconductor switches 3.4 on the other hand. It is connected to a switch 13 which can connect the resistor to one of two lines 14, 15. The first line 14 leads to the parallel branch, which is arranged parallel to the step-down transistor 3, namely to a point which lies after the capacitor 9, that is, between diode 10 and capacitor 9. The resistor 12 can thus be connected in parallel with the capacitor 9.
[0034] Die zweite Leitung 15 führt zum parallelen Zweig, der parallel zum Hochsetzertransistor 4 angeordnet ist, nämlich zu einem Punkt, der nach dem Kondensator 6 liegt, also zwischen Diode 7 und Kondensator 6. Der Widerstand 12 kann somit parallel zum Kondensator 6 geschaltet werden.The second line 15 leads to the parallel branch, which is arranged parallel to the Hochsetzertransistor 4, namely to a point which is after the capacitor 6, that is, between the diode 7 and capacitor 6. The resistor 12 can thus be connected in parallel to the capacitor 6 become.
[0035] Bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 4 sind im Vergleich zu Fig. 2 die Positionen von Diode 10 und Kondensator 9 vertauscht. Ebenso sind die Positionen von Diode 7 und Kondensator 6 vertauscht. Somit kann gemäß Fig. 4 der Widerstand 12 mit dem Schalter 13 entweder parallel zur Diode 10 oder parallel zur Diode 7 geschaltet werden. Gegenüber der Ausführung in Fig. 3 kann einer der beiden Widerstände 8, 11 eingespart werden.In the embodiment of FIG. 4 according to the invention, the positions of diode 10 and capacitor 9 are reversed compared to FIG. Likewise, the positions of diode 7 and capacitor 6 are reversed. Thus, as shown in FIG. 4, the resistor 12 may be connected to the switch 13 either parallel to the diode 10 or parallel to the diode 7. Compared to the embodiment in Fig. 3, one of the two resistors 8, 11 can be saved.
[0036] Grundsätzlich können die Schalter 13 für die Widerstände 12 in allen erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten als elektromechanische Schalter (Relais) oder als elektronische Schalter ausgeführt werden. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Eingangskondensator 2 Ausgangskondensator 3 Tiefsetzertransistor 4 Hochsetzertransistor 4 5 Spule 6 Kondensator 7 Diode 8 Widerstand 9 Kondensator 10 Diode 11 Widerstand 12 Widerstand 13 Schalter 14 erste Leitung 15 zweite LeitungIn principle, the switches 13 for the resistors 12 in all embodiments according to the invention can be designed as electromechanical switches (relays) or as electronic switches. REFERENCE LIST: 1 input capacitor 2 output capacitor 3 step-down transistor 4 step-up transistor 4 5 coil 6 capacitor 7 diode 8 resistor 9 capacitor 10 diode 11 resistor 12 resistor 13 switch 14 first line 15 second line
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50291/2012A AT513221B1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | DC converter |
| DE201310213854 DE102013213854A1 (en) | 2012-07-24 | 2013-07-16 | Direct current (DC)-DC converter for charger for electric car, has semiconductor switches that are parallely connected with respective capacitors and diodes which are respectively connected in series to prevent over-voltage of switches |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50291/2012A AT513221B1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | DC converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT513221A1 AT513221A1 (en) | 2014-02-15 |
| AT513221B1 true AT513221B1 (en) | 2016-06-15 |
Family
ID=50029704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50291/2012A AT513221B1 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | DC converter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT513221B1 (en) |
| DE (1) | DE102013213854A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107947535B (en) * | 2017-12-22 | 2024-02-20 | 清华四川能源互联网研究院 | Power electronic branch unit of ultrahigh voltage direct current circuit breaker |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6924630B1 (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-02 | Lockheed Martin Corporation | Buck-boost power factory correction circuit |
| US20050226011A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method and apparatus for starting power converters |
-
2012
- 2012-07-24 AT ATA50291/2012A patent/AT513221B1/en not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-07-16 DE DE201310213854 patent/DE102013213854A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6924630B1 (en) * | 2004-02-03 | 2005-08-02 | Lockheed Martin Corporation | Buck-boost power factory correction circuit |
| US20050226011A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method and apparatus for starting power converters |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102013213854A1 (en) | 2014-02-20 |
| AT513221A1 (en) | 2014-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102008032876B4 (en) | Method, circuit arrangement and bridge circuit | |
| EP2828964B1 (en) | Dc/dc converter | |
| DE102008049677B4 (en) | Power supply in a circuit arrangement with a semiconductor switching element | |
| EP3024130A1 (en) | DC/DC converter | |
| DE102018001032A1 (en) | Motor driving device | |
| DE102016103041A1 (en) | Power conversion device | |
| WO2010079066A1 (en) | Voltage supply device for a load | |
| DE102013209556A1 (en) | DC converter | |
| DE102012216691A1 (en) | Converter circuit and method for controlling the converter circuit | |
| EP3230115B1 (en) | Device for charging a battery unit and operating a load unit via an inverter | |
| EP3163733A1 (en) | Inverter for an electric machine, electric drive device for a motor vehicle and method for operating an inverter | |
| DE102020007840A1 (en) | Boost converter for charging an electrical energy store of an electrically powered vehicle, as well as vehicle and method | |
| DE102010052808A1 (en) | Method for operating vehicle e.g. hybrid vehicle, involves setting switch of one bridge branch of quasi-Z-source inverter such that outputs are shorted together in one time period and not short-circuited in another time period | |
| DE102011079214B4 (en) | Converter circuit with two converters, which can be switched between a parallel connection and a serial connection depending on a state of the converter circuit | |
| DE102010025266A1 (en) | Transport vehicle with a plurality of electrical machines | |
| AT513221B1 (en) | DC converter | |
| DE102010038511A1 (en) | Overvoltage protection circuit for at least one branch of a half-bridge, inverter, DC-DC converter and circuit arrangement for operating an electrical machine | |
| DE102008040719A1 (en) | Multi-phase clocked DC / DC converter | |
| EP3192173B1 (en) | Half bridge having two semiconductor switches for operating a load | |
| DE102014003732A1 (en) | Electrical circuit comprising a half-bridge | |
| DE102013212229A1 (en) | Voltage converter and method for operating a voltage converter | |
| WO2018091697A1 (en) | Hybrid energy storage system | |
| EP2238674A2 (en) | Load control circuit in a motor vehicle control device | |
| WO2009074143A2 (en) | Device and method for converting a voltage | |
| DE102021212024A1 (en) | Method of operating a charger to charge a battery, charger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20170724 |