AT525013A1 - Combined flyback-forward converters with square buck preamp - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft zwei Varianten eines kombinierte Sperr-Durchflusswandler mit quadratischer hoch-tiefsetzender Vorstufe, bestehend aus einem positiven (1) und einem negativen Anschluss (2) zur Zuführung der Eingangsspannung (U), einem positiven (3) und einem negativen Anschluss (4) zur Verbindung mit der Last (R), einem aktiven Schalter (S1), einer ersten Diode (D), einer zweiten Diode (D), einer dritten Diode (D3) und fakultativ einer vierten Diode (Da), einer ersten (Li) und einer zweiten Spule (L), einer magnetisch gekoppelten Spule (T) mit einer ersten (Nu) und einer zweiten Wicklung (NM), einem ersten (Ci), einem zweiten (C) und fakultativ einem dritten Kondensator (C3). Der Energietransfer an die Sekundärseite erfolgt sowohl im leitenden wie im sperrenden Zustand der Taktperiode des aktiven Schalters.The invention relates to two variants of a combined flyback-forward converter with a quadratic step-up/step-down preliminary stage, consisting of a positive (1) and a negative connection (2) for supplying the input voltage (U), a positive (3) and a negative connection (4 ) for connection to the load (R), an active switch (S1), a first diode (D), a second diode (D), a third diode (D3) and optionally a fourth diode (Da), a first (Li ) and a second coil (L), a magnetically coupled coil (T) with a first (Nu) and a second winding (NM), a first (Ci), a second (C) and optionally a third capacitor (C3). The energy transfer to the secondary side takes place both in the conducting and in the blocking state of the clock period of the active switch.
Description
Die Erfindung betrifft einen kombinierte Sperr-Durchflusswandler mit quadratischer hochtiefsetzender Vorstufe, bestehend aus einem pösitiven (1) und einem negativen Anschluss {2} zur Zuführung der Eingangsspannung (U4), einem positiven (3) und einem negativen Anschluss (4) zur Verbindung mit der Last {R}, einem aktiven Schalter (Sı}, einer ersten Diode (Di), einer zweiten Diode {D2), einer dritten. Diode (Da) und fakultativ einer vierten Diode (Da), einer ersten {L;) und einer zweiten Spule {L2}, einer magnetisch gekoppelten Spule {T} mit einer ersten (N14) und einer zweiten Wicklung (N2), einem ersten (C,), einem zweiten (C,) und fakultativ einem dritten Kondensator (C3), wobei an den positiven Anschluss {1} die Kathode der zweiten Diode (D,) und der erste Anschluss der ersten Spule (L.) geschaltet sind, an die Anode. der zweiten Diode (D:} die Kathode der ersten Diode (Da) und der zweite Anschluss des ersten Kondensators (C,) geschaltet sind, an den ersten Anschluss des ersten. Kondensatörs (C.) der zweite Anschluss der ersten Spule (Li) und der positive Anschluss des aktiven Schalters (Sı) geschaltet sind, und der negative Anschluss des aktiven Schalters (S;) und The invention relates to a combined flyback-forward converter with a square step-up pre-stage, consisting of a positive (1) and a negative connection {2} for supplying the input voltage (U4), a positive (3) and a negative connection (4) for connection to the load {R}, an active switch (Sı}, a first diode (Di), a second diode {D2), a third. diode (Da) and optionally a fourth diode (Da), a first {L;) and a second coil {L2}, a magnetically coupled coil {T} with a first (N14) and a second winding (N2), a first (C,), a second (C,) and optionally a third capacitor (C3), the cathode of the second diode (D,) and the first terminal of the first coil (L.) being connected to the positive terminal {1} , to the anode. the second diode (D:} the cathode of the first diode (Da) and the second connection of the first capacitor (C,) are connected, to the first connection of the first capacitor (C.) the second connection of the first coil (Li) and the positive terminal of the active switch (Sı) are connected, and the negative terminal of the active switch (S;) and
der negative Anschluss (2) verbunden sind, the negative terminal (2) are connected,
Sperr- und Durchflusswandler ermöglichen es durch das Windungsverhältnis der Wicklungen große Spannungsübersetzungen zu erzielen, Gleichzeitig ermöglichen sie auch eine Potentialtrennung zwischen Eingang und Ausgang. Beim Sperrwandier erfolgt die Energieaufnahrme aus der Quelle, wenn der aktive Schalter eingeschaltet ist; die Energie wird dabei im Magnetkreis der gekoppelten Spulen gespeichert und dann, wenn der aktive Schalter sperrt, wird diese Energie über die zweite Wicklung an den Ausgangskreis abgegeben, Bedingt durch die erforderliche Zwischenspeicherung im Magnetfeld eignet sich das Sperrwandlerkönzept nur für Leistungen bis etwa 150 W. Größere Leistungen werden dann mit dem Durchflusswandiler übertragen. Hier arbeiten die beiden gekoppelten Spulen wie bei einem Transformator. Ist.der aktive Schalter eingeschaltet, so wird Energie nach dem Transformatorprinzip auch gleich an den Sekundärkreis übertragen. Wie bei einem Transformator fließt auf der Primärseite, zusätzlich zu dem für den Strom auf der Sekundärseite erforderlichen Strom auch ein Magnetisierungsstrom. Dieser wird nach Abschalten des aktiven Ächalters mit Hilfe einer dritten magnetisch verkoppelten Wicklung abgebaut. Bei dem hier Flyback and forward converters make it possible to achieve large voltage conversions through the turns ratio of the windings. At the same time, they also enable potential isolation between input and output. In barrier mode, energy is drawn from the source when the active switch is on; the energy is stored in the magnetic circuit of the coupled coils and when the active switch blocks, this energy is released to the output circuit via the second winding. Due to the required intermediate storage in the magnetic field, the flyback converter concept is only suitable for outputs of up to around 150 W. Larger powers are then transmitted with the flow converter. Here the two coupled coils work like a transformer. If the active switch is switched on, energy is also immediately transferred to the secondary circuit according to the transformer principle. As with a transformer, a magnetizing current also flows on the primary side in addition to the current required for the current on the secondary side. After switching off the active switch, this is reduced with the help of a third magnetically coupled winding. With this one
vorgeschlagenen Konzeptist jedoch keine zusätzliche Wickfung für die Entmagnetisierung notwendig, However, the proposed concept does not require any additional winding for demagnetization,
Um die Flexibilität und das Spannungsübersetzungsverhältnis zu erweitern ist eine quadratische To extend the flexibility and the voltage transformation ratio is a quadratic
Stufe mit hoch-tiefsetzendem Verhalten hinzugefügt. Added stage with up-down behavior.
Die beiden vorgeschlagenen Wandlerstrukturen werden nun an Hand von Figuren beschrieben. Fig, 1 The two proposed converter structures will now be described with reference to figures. fig, 1
stellt Varlante 1 und Fig. 2 die Variante 2 dar. Die Figuren Fig, 3 bis Fig. 5 und Fig. 6 bis Fig, 8 stellen Variant 1 and FIG. 2 represent variant 2. FIGS. 3 to 5 and 6 to 8 represent
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unerwünschten Einschaltens der ersten Diode {D1} dar. undesired switching on of the first diode {D1}.
Fig, 1 zeigt Variante 1, Bei dieser Schaltung benötigt man vier Dioden und zwei Kondensatoren, Fig. Z stellt die Variante 2 dar. Hier benötigt man nur drei Dioden aber auch drei Kondensatoren, Beide Schaltungen haben sonst die gleiche Anzahl von Bauteilen: zwei Spülen {L;. L2}, eine gekoppelte Spule {T} mit zwei Wicklungen (N11, Nu) und einen aktiven Schalter {S;). Der aktive Schalter ist beispielhaft Fig. 1 shows variant 1. This circuit requires four diodes and two capacitors, Fig. Z represents variant 2. Here you only need three diodes but also three capacitors. Otherwise, both circuits have the same number of components: two sinks {L;. L2}, a coupled coil {T} with two windings (N11, Nu) and an active switch {S;). The active switch is an example
als MOSFET gezeichnet, drawn as MOSFET,
Die Funktion der Schaltungen wird nun für die beiden Varlanten zum leichteren Verständnis getrennt besprochen. Dabei werden eingeschwungener Betrieb und ideale Bauteile vorausgesetzt. Die Kondensatoren sind entsprechend graß, sodass die Spannung an Ihnen während einer Taktperiode The function of the circuits will now be discussed separately for the two variants for easier understanding. Steady-state operation and ideal components are assumed. The capacitors are suitably large, so the voltage across them during a clock period
als praktisch konstant angenommen werden kann. can be assumed to be practically constant.
Um die Funktion der Schaltung gemäß Fig, 1 Variante 1 zu beschreiben, werden nun die einzelnen Moden der Schaltung betrachtet. Fig, 3 stellt Modus M1 dar, Der aktive Schalter {S1) ist eingeschaltet, Damit Hegt die Eingangsspannung an der ersten Spule {L;) und der Strom durch diese nimmt. zu, Mit dem Einschalten des aktiven Schalters (5;) schaltet auch die erste Diode (Di) ein. Dadurch liegt die Spannung des ersten Kondensators (C,) an der primären Wicklung (N41) und erzeugt auf der sekundären Wicklung (N12) eine Spannung, die entsprechend dem Windungsverhältnis transformiert In order to describe the function of the circuit according to FIG. 1 variant 1, the individual modes of the circuit are now considered. Fig, 3 represents mode M1, the active switch {S1) is on, so that the input voltage on the first coil {L;) and the current through it decreases. to, When the active switch (5;) is switched on, the first diode (Di) also switches on. As a result, the voltage of the first capacitor (C1) is applied to the primary winding (N41) and generates a voltage on the secondary winding (N12) which transforms according to the turns ratio
ist, gemäß is, according to
Thy AD Thy AD
Dadurch schaltet die dritte. Diode (D2} ein und die Sekundärspannung liegt nun an der zweiten Spule {L:) und der Strom durch diese steigt an. Dieser Sekundärstrom verursacht nun auf der Primärseite einen entsprechenden Strom {gemäß dem Windungsverhältnis um den Faktor Nu/Nı: verändert}, der ebenfalls durch den Transistor fließt, Die Energie wird aus dem ersten Kondensator (C;) entnommen {die Spannung an C, nimmt daher praktisch etwas ab}. Die Last wird in diesem Madus This switches the third. Diode (D2} on and the secondary voltage is now on the second coil {L:) and the current through it increases. This secondary current now causes a corresponding current on the primary side {changed by the factor Nu/Nı: according to the turns ratio}, which also flows through the transistor. The energy is taken from the first capacitor (C;) {the voltage across C, increases therefore practically something ab}. The load will be in this Madus
vom Kondensator C, versorgt. powered by capacitor C.
Wird nun von der Steuervorrichtung der aktive Schalter (5;} abgeschaltet, so beginnt Modus MZ {Fig. 4). Der Strom durch die erste Spule {L.) kommuütiert nun in die zweite Diode (D,). Damit liegt eine negative Spannung (die Spannung an Ci} an der Spule und der Strom sinkt, Gleichzeitig schaltet die erste Diode (D1) aus und es kann auch kein Strom mehr in der Primärwicklung fließen. Der Magnetisierungsstrom kann sich aber über die Sekundärwicklung (N12} abbauen. Dazu schaltet die vierte Diode (Da) ein. Der Magnetisierungsström baut sich nun über den Stromkreis Sekundärwicklung (N;2), zweiter Kondensator (C2) und vierter Diode (Da) ab. Weiters baut sich der If the active switch (5;} is now switched off by the control device, mode MZ {FIG. 4) begins. The current through the first coil (L.) now commutes in the second diode (D,). This means that there is a negative voltage (the voltage at Ci} on the coil and the current drops. At the same time, the first diode (D1) switches off and current can no longer flow in the primary winding. However, the magnetizing current can flow through the secondary winding (N12 } dissipate. For this purpose, the fourth diode (Da) switches on. The magnetizing current now builds up via the circuit of the secondary winding (N;2), second capacitor (C2) and fourth diode (Da).
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am zweiten. Kondensator {C,) und wird von dort versorgt. on the second. capacitor {C,) and is supplied from there.
Erreichen die Ströme durch die Sekundärwicklung (N1z) und durch die zweite Spule (L,) null, so schaltet die dritte (Da) und die vierte Diode (Da) aus. Es beginnt nun der Modus M3 gemäß Fig. 5. Die erste Spule (L:) baut ihre Magnetisierung weiter ab und der zweite Kondensator (C,) versorgt die If the currents through the secondary winding (N1z) and through the second coil (L1) reach zero, the third (Da) and the fourth diode (Da) switch off. The mode M3 according to FIG. 5 now begins. The first coil (L:) continues to build up its magnetization and the second capacitor (C,) supplies the
Last. Load.
Erreicht der Strom in der ersten Spule {Li} auch den Wert null, so schaltet auch die zweite Diode (D») If the current in the first coil {Li} also reaches the value zero, the second diode (D») also switches.
aus, Dies ist Modus MA. Die Last wird weiter durch den zweiten Kondensator {C,) versorgt, off, This is MA mode. The load continues to be supplied by the second capacitor {C,),
Es sei auch angemerkt, dass es noch weiter Möglichkeiten gibt, Sa kann z.B. auch der Strom in der ersten Spule (L,} schon vor dem in der zweiten Spule {12} zu lücken beginnen, oder der aktive Schalter {S:) noch bevor die gekoppelten Spulen (T)} oder die zweite Spule {L,}) entmagnetisiert haben wieder It should also be noted that there are other possibilities, e.g. the current in the first coil (L,} can also start to gap before that in the second coil {12}, or the active switch {S:) even before the coupled coils (T)} or the second coil {L,}) have demagnetized again
eingeschaltet wird, is switched on,
Der Ablauf der Modi M1, M2, M3 ist aber der am leichtesten zu steuernde und die Gefahr einer Sättigung wird dabei vermieden, das heißt aber nicht, dass man die Schaltung nicht auch anders However, the sequence of modes M1, M2, M3 is the easiest to control and the risk of saturation is avoided, but that doesn't mean that the circuit can't be done differently
betreiben kann. can operate.
Das Gleichspannungsübersetzungsverhältnis im kontinuierlichen Betrieb lässt sich gemäß The DC voltage transformation ratio in continuous operation can be calculated according to
Me lb Z Me lb Z
EL Na | d U rare EL Na | d U rare
bestimmen, Man erkennt die Funktion eines quadratischen Höch-Tiefsetzsteller die nach über das determine, One recognizes the function of a quadratic buck converter which according to the
Windungsverhältnis angepasst werden kann, turns ratio can be adjusted,
Im diskontinuferlichen Betrieb wird die Formel natürlich nicht so einfach, Es gehen nun zusätzlich die Schaltfrequenz f, die Last {R} und die Größe der Primärwicklung (Lux) und der Wert der zweiten Spule {L;) ein. Der Wert der ersten Spule (L:} geht hier nicht ein, denn man wird die erste Spule (L,} auch in In discontinuous operation, the formula is of course not that simple. The switching frequency f, the load {R} and the size of the primary winding (Lux) and the value of the second coil {L;) are also included. The value of the first coil (L:} is not included here, because the first coil (L,} is also used in
diesem Fall besser im kontinulerlichen. Modus betreiben, Es ergibt sich this case better in continuous. Operate mode, It turns out
M = M =
DD A Kai U 1 DD A Kai U 1
mit. dem Faktor Koem, in dem die Parameter des Konverters zusammengefasst sind, Dieser ergibt sich With. the factor Koem, in which the parameters of the converter are summarized, This results
Zu to
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Nız Bf mm \ “al Nız Bf mm \”al
Die Schaltungsvarlante 2 gemäß der Abbildung Fig. 2 wird nun ebenfalls an Hand der Moden The circuit variant 2 according to FIG. 2 is now also based on the modes
Kpcar S Kpcar S
beschrieben. Mode M1 (Fig, 6) beginnt durch Einschalten des aktiven Schalters {Sy}. Dadurch wird die Eingangsspannung an die erste Spule (L.} gelegt und der Strom {in der Spule nimmt zu (bei konstanter Eingangsspannung ist der Anstieg near). Gleichzeitig schaltet auch die Diode (D4)} ein und an der Primärwicklung (Nas) der gekoppelten Spulen {T} Hegt dann die Spannung des ersten Kondensators {C:). Dadurch entsteht an der Sekundärwicklung {N} der gekoppelten Spulen {T} entsprechend dem Windungsverhältnis wieder die Spannung described. Mode M1 (Fig. 6) starts by turning on the active switch {Sy}. As a result, the input voltage is applied to the first coil (L.} and the current {in the coil increases (with a constant input voltage, the increase is near). At the same time, the diode (D4)} also turns on and at the primary winding (Nas) the coupled coils {T} is then the voltage of the first capacitor {C:). This creates the voltage again on the secondary winding {N} of the coupled coils {T} according to the turns ratio
7 =} Nız AA TSCE Rr N 7 =} Nız AA TSCE Rr N
Die dritte Diode {D:) sperrt und die Spannung The third diode {D:) blocks and the voltage
FE Ui SU De FE Ui SU De
Hegt nun an der zweiten Spule {L,} und führt zu einem Stromanstieg (wenn die Kondensatoren ausreichend groß dimensioniert sind, deren Spannung sich also während der Periodendauer kaum ändert, Ist auch dieser Anstieg linear), Der Strom in der Primärwicklung steigt nun um den Faktor Is now present in the second coil {L,} and leads to an increase in current (if the capacitors are dimensioned sufficiently large, so their voltage hardly changes during the period, this increase is also linear), the current in the primary winding now increases by the factor
Aa/Naz transformiert an. Aa/Naz transforms on.
Madus M2Z beginnt mit dem Ausschalten des aktiven Schalters (Sı}. Dadurch schaltet die zweite Diode (D2) ein und übernimmt den Strom der ersten Spule (Li}. Die Spannung an det ersten Spule {L:} ist nun die negative Spannung des ersten Kondensators (Ci) und der Strom in der ersten Spule {L,} sinkt. Gleichzeitig schaltet die erste Diode (Di) aus und unterbricht somit den Stromfluss in der Primärwicklung (Nur), Damit wird auch der Energietransfer nach dem Durchflusswandlerprinzig gestoppt. Die Magnetisierungsenergie der gekoppelten Spulen (T} wird nun gemäß dem Sperrwandierprinzip übertragen, Die dritte Diode (D:) schaltet ein, der Magnetisierungsstrom baut sich über den zweiten Kandensator (C,), die dritte Diode (Da) und die Sekundärwicklung (Nız) ab. Gleichzeitig läuft sich der Strom der zweiten Spule (L,) über die dritte Diode (Ds} und den dritten Madus M2Z starts turning off the active switch (Sı}. This turns on the second diode (D2) and takes over the current of the first coil (Li}. The voltage on the first coil {L:} is now the negative voltage of the first capacitor (Ci) and the current in the first coil {L,} decreases. At the same time, the first diode (Di) switches off and thus interrupts the current flow in the primary winding (Nur), This also stops the energy transfer to the forward converter principle of the coupled coils (T} is now transmitted according to the barrier principle. The third diode (D:) switches on, the magnetizing current builds up via the second capacitor (C,), the third diode (Da) and the secondary winding (Nız). At the same time, the current of the second coil (L,) runs through the third diode (Ds} and the third
Kondensator {C3} frei. Capacitor {C3} free.
Es ist dabei sinnvoll die Induktivität der zweiten Spule {L,} und die Induktivität (Lex) der Sekundärwicklung (N) gleich groß zu wählen, damit beide Spulen gleichzeitig entmagnetisiert werden. In diesem Modus werden sowohl der zweite (C;) wie der dritte Kondensator (C3} It makes sense to select the same size for the inductance of the second coil {L,} and the inductance (Lex) of the secondary winding (N) so that both coils are demagnetized at the same time. In this mode both the second (C;) and the third capacitor (C3}
nachgeladen. reloaded.
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so betreiben, dass die erste Spule (Li) im kontinulerlichen Betrieb bleibt. operate in such a way that the first coil (Li) remains in continuous operation.
Das Gleichspannungsübersetzungsverhältnis im kantinulerlichen Betrieb lässt sich gemäß The DC voltage transformation ratio in cantilever operation can be calculated according to
£ < 7 ar f \Ur Naf_d X £ < 7 ar f \Ur Naf_d X
Man ns Man ns
EU Nall-d) EU Nall-d)
bestimmen und zeigt das gleiche Ergebnis wie Varlante 1, Man erkennt die Funktion eines determine and shows the same result as varlante 1, you can see the function of a
quadratischen Hach-Tiefsetzsteller die noch über das Windungsverhältnis angepasst werden kann. square Hach step-down converter which can still be adjusted via the turns ratio.
Im diskontinulerlichen Betrieb wird die Formel natürlich nicht so einfach, Es gehen nun zusätzlich die Schaltfrequenz £, die Last {R} und die Größe der Primärwicklung (Ly:) und der Wert der zweiten Spule {L,) ein. Der Wert von {L,) geht hier nicht ein, denn man wird die erste Spule auch in diesem Fall besser im kantinulerlichen Modus betreiben, Es ergibt sich auch wieder dasselbe Of course, the formula is not that simple in discontinuous operation. The switching frequency £, the load {R} and the size of the primary winding (Ly:) and the value of the second coil {L,) are also included. The value of {L,) is not included here, because in this case it is better to operate the first coil in the cantilever mode. The result is again the same
Spannungsübersetzungsverhältnis wie bei Varjante 1. Voltage transformation ratio as in Variant 1.
Bekanntlich treten in Konvertern, die im diskontinuierlichen Mode betrieben werden, hachfrequente Schwingungen an. den Schaltern, bedingt. durch deren parasitären Kapazitäten, auf. Will man diese Schwingungen aus Entstörungsgründen unterdrücken, so bieten. sich zwei Möglichkeiten ar, Einerseits katın man die erste Wicklung (N41} der gekoppelten Spulen (T} während dem Modus M3 kurzschließen, oder man erweitert die zweite Spule {L,} mit einer zweiten Wicklung (dabei genügt ein dünner Draht, weil der dort fließende Strom nur einen geringen Effektivwert hat), und schließt diese It is known that high-frequency oscillations occur in converters that are operated in the discontinuous mode. the switches, conditionally. due to their parasitic capacitances. If you want to suppress these vibrations for reasons of interference suppression, then bid. There are two possibilities, on the one hand you can short-circuit the first winding (N41} of the coupled coils (T} during the M3 mode, or you can extend the second coil {L,} with a second winding (a thin wire is sufficient, because there flowing current has only a low effective value) and closes it
zweite Wicklung während M3 kurz. second winding short during M3.
Bei der ersten Varlante schaltet man zum Beispiel zu einem MOSFET, dessen Source mit dem ersten Anschluss der ersten Wicklung (Nu) der gekoppelten Spulen (T} verbunden ist, eine weitere Diode, deren Anode mit dem zweiten Anschluss der ersten Wicklung (Na) der gekoppelten Spulen {T} verbunden ist, Durch diese Anordnung benötigt man. keine potentialfreie Ansteuerung für diesen Hilfstransistor. Die in Serie geschaltete Diode verhindert ein Leitendwerden der Badydiade des In the first variant, for example, you switch to a MOSFET whose source is connected to the first terminal of the first winding (Nu) of the coupled coils (T}, another diode whose anode is connected to the second terminal of the first winding (Na) of the coupled coils {T}, This arrangement means that no potential-free control is required for this auxiliary transistor.The diode connected in series prevents the baddydiade of the
MOSFETS. MOSFETS.
Bei der zweiten Variante benötigt man auch keine potentialfreie Ansteuerung, Die beiden Wicklungsenden werden jeweils an einen positiven Anschluss eines aktiven Schalters geschaltet. In the second variant, no potential-free control is required either. The two winding ends are each connected to a positive connection of an active switch.
Diese zwei Hilfsschalter werden mit Ihren negativen Anschlüssen zusammengeschaltet, Dies ist dann These two auxiliary switches are connected together with their negative terminals, This is then
T57/fh/20210501 A 6/16 T57/fh/20210501A 6/16
Masse angesteuert werden. Mass can be controlled.
Es sei auch angemerkt, dass das es bei bestimmten Tastverhältnissen zu einem leitendwerden der ersten Diode (D1} außerhalb des Modus M1 kommen kann. Um dies zu vermeiden kann man einen weiteren aktiven Schalter (Fig. 9), der gleich dem Hauptschalter (S1) angesteuert Wird, in Serie zur It should also be noted that with certain duty cycles the first diode (D1} can become conductive outside of the M1 mode. To avoid this, another active switch (Fig. 9), which is identical to the main switch (S1), can be used. Is driven, in series to
ersten Diode (D1} schalten. switch on the first diode (D1}.
Die Aufgabe einen kombinierten Sperr-Durchflusswandler mit quadratischem hoch-tiefsetzenden Verhalten zu realisieren wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass an die Anode der ersten Diode (Di }) der zweite Anschluss der ersten Wicklung {N} der gekoppelten Spule (T) geschaltet ist und der erste Anschluss der ersten Wicklung (N4;) der gekoppelten Spule {T} an den negativen Anschluss des aktiven Schalters (S;) geschaltet ist, an den zweite Anschluss der zweiten Wicklung (Na2) der gekoppelten Spule {T} der zweite Anschluss der zweiten Spule {L,), der erste Anschluss des zweiten Kondensators {C,} und der positive Ausgangsanschluss {3} geschaltet sind, an den ersten Anschluss der zweiten Wicklung (N12)} der gekoppelten Spule {T} die Anode der dritten Diode (Da} und die Kathode der vierten Diode (Da) geschaltet sind, an die Kathode der dritten Diode (D3} der erste Anschluss der zweiten Spule (L;) geschaltet ist und an die Anode der vierten Diode {D}, der zweite Anschluss des zweiten Kondensators (C,} und der negative Ausgangsanschluss (4} geschaltet sind, oder dass an die Anode der ersten Diode (Di) der zweite Anschluss der ersten Wicklung (Nu) der gekoppelten Spule {T} geschaltet ist und der erste Anschluss der ersten Wicklung (Na) der gekoppelten Spule {T} ar den negativen Anschluss .des aktiven Schalters (S;} geschaltet ist, an den zweiten Anschluss der zweiten Wicklung {N42) der geköppelten Spule (T} der erste Anschluss des zweiten Köndensators (C;) geschaltet ist, der zweite Anschluss des zweiten Kondensators (C:} an.den zweiten Anschluss der zweiten Spule {L2} und die Anode der dritten Diode (D3} geschaltet ist, der erste Anschluss der zweiten Spule (L2) an den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators {C,} und den negative Ausgangsanschluss (4) geschaltet ist, und der erste Anschluss der zweiten Wicklung {Nx2) der gekoppelten Spule (T} an die Kathode der dritten Diode (D3}, den ersten Anschluss des The task of realizing a combined flyback-forward converter with a quadratic step-up/step-down behavior is achieved according to the invention in that the second terminal of the first winding {N} of the coupled coil (T) is connected to the anode of the first diode (Di }) and the first terminal of the first winding (N4;) of the coupled coil {T} is connected to the negative terminal of the active switch (S;), to the second terminal of the second winding (Na2) of the coupled coil {T} the second terminal of the second coil {L,), the first terminal of the second capacitor {C,} and the positive output terminal {3} are connected, to the first terminal of the second winding (N12)} of the coupled coil {T} the anode of the third diode (Da } and the cathode of the fourth diode (Da) are connected, to the cathode of the third diode (D3} the first terminal of the second coil (L;) is connected and to the anode of the fourth diode {D}, the second terminal of the secondCapacitor (C,} and the negative output terminal (4} are connected, or that the second terminal of the first winding (Nu) of the coupled coil {T} and the first terminal of the first winding are connected to the anode of the first diode (Di). (Na) of the coupled coil {T} is connected to the negative terminal of the active switch (S;}, to the second terminal of the second winding {N42) of the coupled coil (T} the first terminal of the second capacitor (C;) is connected, the second terminal of the second capacitor (C:} is connected to.the second terminal of the second coil {L2} and the anode of the third diode (D3}, the first terminal of the second coil (L2) to the second terminal of second capacitor {C,} and the negative output terminal (4), and the first terminal of the second winding {Nx2) of the coupled inductor (T} to the cathode of the third diode (D3}, the first terminal of
dritten Kondernisators (C3) und den positiven Ausgangsanschlüss (3} geschaltet ist, Der aktive Schalter kann auch mittels Entlastungsnetzwerk geschützt werden, third capacitor (C3) and the positive output terminal (3}, the active switch can also be protected by means of a snubber network,
Um den Einfluss der Zuleitungsinduktivität zu vermeiden wird man parallel zu den In order to avoid the influence of the lead inductance, parallel to the
Eingangsanschlüssen (1, 2} einen Kondensator (oder eine Kombination von Kondensatoren) schalten. Input terminals (1, 2} switch a capacitor (or a combination of capacitors).
Um störende Schwingungen an den Halbleitern zu vermeiden kann man parallef zur ersten Wicklung {N:1) der gekoppelten Spulen {T} die Serienschaltung einer weiteren Diode und eines weiteren In order to avoid disturbing oscillations in the semiconductors, parallel to the first winding {N:1) of the coupled coils {T}, a further diode and a further diode can be connected in series
aktiven Schalters schalten, wobei der negative Anschluss des weiteren aktiven Schalters an den Switch active switch, the negative terminal of the other active switch to the
T57/fh/20210501 T57/fh/20210501
gekoppelten Spulen {T} geschaltet ist. coupled coils {T}.
Man kann diese Schwingungen auch dadurch vermeiden, dass mit der Wicklung der zweiten Spule {L;} eine zweite Wicklung magnetisch gekoppelt vorhanden ist, wobei der erste Anschluss dieser zweiten Wicklung an die Serienschaltung einer weiteren Diode und eines weiteren aktiven Schalters geschaltet ist, wobei der negative Anschluss des weiteren aktiven Schalters an den zweiten Anschluss dieser zweiten Wicklung geschaltet ist und an den positiven (3) oder den negativen These oscillations can also be avoided by having a second winding magnetically coupled to the winding of the second coil {L;}, the first connection of this second winding being connected to the series circuit of a further diode and a further active switch, the negative connection of the further active switch is connected to the second connection of this second winding and to the positive (3) or the negative
Ausgangsanschluss (4} geschaltet ist. Output terminal (4} is switched.
Eine alternative Variante besteht darin, dass mit der Wicklung der zweiten Spule {L;} eine zweite Wicklung magnetisch gekoppelt vorhanden ist, wobel der erste Anschluss dieser zweiten Wicklung an die Serienschaltung einer weiteren Diode und eines weiteren aktiven Schalters geschaltet ist, wobel der negative Anschluss des weiteren aktiven Schalters an den zweiten Anschluss dieser zweiten Wicklung geschaltet ist und an den positiven {3} oder den negativen Ausgangsanschluss (4) An alternative variant is that there is a second winding magnetically coupled to the winding of the second coil {L;}, where the first connection of this second winding is connected to the series circuit of a further diode and a further active switch, where the negative connection of the further active switch is connected to the second terminal of this second winding and to the positive {3} or the negative output terminal (4)
geschaltet ist. is switched.
Um ein Leitendwerden der ersten Diode {D1} unter bestimmten Bedingungen zu vermeiden kann man. die Schaltung dadurch ergänzen, dass in die Serienschaltung der ersten Diode (Di) und der To prevent the first diode {D1} from conducting under certain conditions, one can. complement the circuit in that in the series connection of the first diode (Di) and the
ersten Wicklung (Nı,) der gekoppelten Spulen (T)} ein.aktiver Schalter (5,) geschaltet ist, first winding (Nı,) of the coupled coils (T)} an active switch (5,) is connected,
T57/fh/20210501 T57/fh/20210501
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- 2021-05-03 AT ATA88/2021A patent/AT525013A1/en unknown
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