AT522182B1 - Hochsetzsteller mit hohem Spannungsübersetzungsverhältnis und gekoppelter Spule auf der Ausgangsseite - Google Patents
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- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/62—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using bucking or boosting dc sources
Abstract
Die Aufgabe eine großes Spannungsübersetzungsverhältnis bei HochsetzsteHern zu erreichen wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, die zweite (L2) und die dritte Spule (L3) miteinander magnetisch verkoppelt sind, die Kathode der zweiten Diode mit dem ersten Anschluss der zweiten Spule (L2) verbunden ist, und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) mit dem ersten Anschluss der dritten Spule (L3) und der Anode der dritten Diode (D3) verschaltet ist oder der erste Anschluss der zweiten Spule (L2) an den ersten Anschluss der dritten Spule (L3) geschaltet ist und der zweite Anschluss der dritten Spule (L3) mit der Anode der dritten Diode (D3) verschaltet ist und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) an den positiven Anschluss des aktiven Schalters (S) geschaltet ist.
Description
HOCHSETZSTELLER MIT HOHEM SPANNUNGSÜBERSETZUNGSVERHÄLTNIS UND GEKOPPELTER SPULE AUF DER AUSGANGSSEITE
[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochsetzsteller, bestehend aus einer positiven (1) und einer negativen Eingangsklemme (2), an die die Eingangsspannung (U+) angeschlossen ist, einer positiven (3) und einer negativen Ausgangsklemme (4), an denen die Last (R) angeschlossen ist, einem aktiven Schalter (S), drei passiven Schaltern (D+4, D2, Ds), drei Spulen (L+ ‚L2, L3), einem ersten (C+) und einen zweiten Kondensator (C2), wobei die positive Eingangsklemme (1) an den ersten Anschluss der ersten Spule (L+) geschaltet ist, an den zweiten Anschluss der ersten Spule (L+) die Anode der ersten (D+) und die Anode der zweiten Diode (D>2) geschaltet sind, die Kathode der ersten Diode (D+4) mit dem positiven Anschluss des aktiven Schalters (S) verschaltet ist, die Kathode der zweiten Diode (D2) an den ersten Anschluss des ersten Kondensators (C+) geschaltet ist, die Kathode der dritten Diode (Ds) an die positive Ausgangsklemme (3) und den ersten Anschluss des Ausgangangskondensators (C2) geschaltet ist, und der zweite Anschluss des Ausgangskondensators (C»2), der negative Anschluss des aktiven Schalters (S), der zweite Anschluss des ersten Kondensators (C+), die negative Eingangsklemme (2) und die negative Ausgangsklemme (4) miteinander verschaltet sind.
[0002] Durch Kaskadieren von Hochsetzstellern kann man das Spannungsübersetzungsverhältnis erhöhen und höhere Ausgangspannungen erzielen. Man benötigt dazu zwei aktive und zwei passive elektronische Schalter, zwei Kondensatoren und zwei Spulen. Bei den hier dargestellten Konverterstrukturen wird nur ein aktiver Schalter und damit nur eine Treiberstufe benötigt und eine Spule wird durch zwei gekoppelte Spulen ersetzt.
[0003] Die Funktion wird für den eingeschwungenen Zustand, im kontinuierlichen Betrieb, mit idealen Bauelementen und entsprechend großen Kondensatoren, sodass sich die Spannung an ihnen innerhalb einer Taktperiode praktisch nicht ändert, beschrieben. Das Tastverhältnis d ist als das Verhältnis von Einschaltzeit des aktiven Schalters zur Periodendauer definiert.
[0004] Für die Schaltung nach Fig. 1 kann man daher das Spannungszeitgleichgewicht an der Spule L; anschreiben gemäß U, d = (Uc1 — U)(1—d). [0005] Damit ergibt sich für die Spannung am ersten Kondensator 1 Ve 57V [0006] Für die Spule L2 kann man schreiben
Va = We VA. [0007] Damit ergibt sich die Ausgangsspannung zu N +N,(1-—d)
27 DNEN
[0008] Wählt man als Windungsverhältnis eins zu eins, so vereinfacht sich die Gleichung zu 2-d
2(1-d)?
[0009] Für die Schaltung gemäß Fig. 2 kann man für die Wicklung L+; genau so ansetzen wie bei Fig. 1 und erhält damit denselben Wert für die Spannung an C+.
U, = U+.
[0010] Aus dem Spannungszeitgleichgewicht an L>
Nı Uc1d = (U, - Ve) 1 - d)
[0011] ergibt sich damit für die Ausgangsspannung N (1—-d)+dN, (1 d)2M [0012] Für gleiches Windungsverhältnis ergibt sich 1 U, = a-=ay Ur.
[0013] Dies ist dasselbe Spannungsübersetzungsverhältnis wie wenn man zwei Hochsetzsteller kaskadiert.
U,
[0014] Der Vorteil der beiden Konverterschaltungen liegt, neben dem relativ einfachen Aufbau (nur ein aktiver Schalter und damit nur eine Treiberstufe, die nur gegen Masse schalten muss), auch darin, dass die gekoppelten Spulen auf der Ausgangsseite liegen und dort der Strom geringer ist als auf der Eingangsseite.
[0015] Die hier dargestellten Konverter können neben der Anwendung als Hochsetzsteller mit hohem Spannungsübersetzungsverhältnis, zusammengeschaltet mit einem Brückengleichrichter als PFC verwendet werden. Die Ansteuerung und Regelung erfolgt dabei in bekannter Weise.
[0016] Die Aufgabe eine großes Spannungsübersetzungsverhältnis bei Hochsetzstellern zu erreichen wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass die zweite (L2) und die dritte Spule (L3) miteinander magnetisch verkoppelt sind, die Kathode der zweiten Diode mit dem ersten Anschluss der zweiten Spule (L2) verbunden ist, und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) mit dem ersten Anschluss der dritten Spule (L3) und der Anode der dritten Diode (Ds) verschaltet ist oder der erste Anschluss der zweiten Spule (L2) an den ersten Anschluss der dritten Spule (L3) geschaltet ist und der zweite Anschluss der dritten Spule (L3) mit der Anode der dritten Diode (Ds) verschaltet ist und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) an den positiven Anschluss des aktiven Schalters (S) geschaltet ist.
[0017] Weiter gilt, dass die verkopplten Spulen (L>, L3) als zwei getrennte Wicklungen auf einem Magnetkern oder als eine Wicklung mit Anzapfung ausgeführt sind. Um UÜberspannungen am Schalter, verursacht durch Streuinduktivitäten zu reduzieren kann der aktive Schalter mit einem Entlastungsnetzwerk versehen sein. Um Uberspannungen verursacht durch die Zuleitungsinduktivität zu vermeiden, kann parallel zu den Eingangsklemmen (1,2) ein Kondensator geschaltet werden. Um die Schaltung als PFC zu betreiben, muss die Eingangsspannung (U+) durch einen Brückengleichrichter aus einer Wechselspannung gebildet werden.
Claims (5)
1. Hochsetzsteller, bestehend aus einer positiven (1) und einer negativen Eingangsklemme (2), an die die Eingangsspannung (U+) angeschlossen ist, einer positiven (3) und einer negativen Ausgangsklemme (4), an denen die Last (R) angeschlossen ist, einem aktiven Schalter (S), drei passiven Schaltern (D+4, D2, Ds), drei Spulen (L+, L2, L3), einem ersten (C+) und einen zweiten Kondensator (C2), wobei die positive Eingangsklemme (1) an den ersten Anschluss der ersten Spule (L;) geschaltet ist, an den zweiten Anschluss der ersten Spule (L+) die Anode der ersten (D+) und die Anode der zweiten Diode (D»2) geschaltet sind, die Kathode der ersten Diode (D+4) mit dem positiven Anschluss des aktiven Schalters (S) verschaltet ist, die Kathode der zweiten Diode (D»2) an den ersten Anschluss des ersten Kondensators (C;) geschaltet ist, die Kathode der dritten Diode (Ds) an die positive Ausgangsklemme (3) und den ersten Anschluss des Ausgangangskondensators (C») geschaltet ist, und der zweite Anschluss des Ausgangskondensators (C»2), der negative Anschluss des aktiven Schalters (S), der zweite Anschluss des ersten Kondensators (C+), die negative Eingangsklemme (2) und die negative Ausgangsklemme (4) miteinander verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite (L2) und die dritte Spule (L3) miteinander magnetisch verkoppelt sind, die Kathode der zweiten Diode mit dem ersten Anschluss der zweiten Spule (L2) verbunden ist, und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) mit dem ersten Anschluss der dritten Spule (L3) und der Anode der dritten Diode (Ds) verschaltet ist oder der erste Anschluss der zweiten Spule (L>) an den ersten Anschluss der dritten Spule (L3) geschaltet ist und der zweite Anschluss der dritten Spule (L3) mit der Anode der dritten Diode (Ds) verschaltet ist und der zweite Anschluss der zweiten Spule (L>) an den positiven Anschluss des aktiven Schalters (S) geschaltet ist.
2. Hochsetzsteller gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verkopplten Spulen (L2, L3) als zwei getrennte Wicklungen auf einem Magnetkern oder als eine Wicklung mit Anzapfung ausgeführt sind.
3. 3. Hochsetzsteller gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Schalter mit einem Entlastungsnetzwerk versehen ist.
4. Hochsetzsteller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Eingangsklemmen (1,2) ein Kondensator geschaltet ist.
5. Hochsetzsteller gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsspannung (U+) durch einen Brückengleichrichter aus einer Wechselspannung gebildet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA105/2019A AT522182B1 (de) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Hochsetzsteller mit hohem Spannungsübersetzungsverhältnis und gekoppelter Spule auf der Ausgangsseite |
Applications Claiming Priority (1)
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| ATA105/2019A AT522182B1 (de) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Hochsetzsteller mit hohem Spannungsübersetzungsverhältnis und gekoppelter Spule auf der Ausgangsseite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT522182B1 true AT522182B1 (de) | 2020-09-15 |
| AT522182A4 AT522182A4 (de) | 2020-09-15 |
Family
ID=72471067
Family Applications (1)
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| ATA105/2019A AT522182B1 (de) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Hochsetzsteller mit hohem Spannungsübersetzungsverhältnis und gekoppelter Spule auf der Ausgangsseite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT522182B1 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654626A (en) * | 1992-10-22 | 1997-08-05 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Boost-converter with low losses |
| US20060012348A1 (en) * | 2000-04-27 | 2006-01-19 | Qun Zhao | Coupled inductor DC/DC converter |
-
2019
- 2019-03-21 AT ATA105/2019A patent/AT522182B1/de active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654626A (en) * | 1992-10-22 | 1997-08-05 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Boost-converter with low losses |
| US20060012348A1 (en) * | 2000-04-27 | 2006-01-19 | Qun Zhao | Coupled inductor DC/DC converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| AT522182A4 (de) | 2020-09-15 |
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