DE102012219526A1 - Sperrwandler - Google Patents

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DE102012219526A1
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sperrwandler mit einem Speichertransformator, der zwei magnetisch gekoppelte Spulen (L1, L2) aufweist, wobei einerseits eine Reihenschaltung aus einer der Spulen (L1, L2) und einem Schalttransistor (T) gebildet ist, die an zwei Eingangsklemmen (E1, E2) zur Versorgung mit einer Eingangsspannung (Ue) angeschlossen ist und andererseits eine Reihenschaltung aus der anderen der Spulen (L1, L2) und einer ersten Diode (Vg) gebildet ist, die an zwei Ausgangsklemmen (A1, A2) zur Ausgabe einer Ausgangsspannung (Ua) angeschlossen ist. Zur ersten Diode (Vg) ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (Cg) und einer zweiten Diode (Vd) parallel geschaltet und zwischen dem Verbindungspunkt (X), der zwischen dem Kondensator (Cg) und der Diode (Vd) liegt, einerseits und einer der Ausgangsklemmen (A1, A2) andererseits liegt eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule (Ld) und einer dritten Diode (Vl).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperrwandler mit einem Speichertransformator, der zwei magnetisch gekoppelte Spulen aufweist, wobei einerseits eine Reihenschaltung aus einer der Spulen und einem Schalttransistor gebildet ist, die an zwei Eingangsklemmen zur Versorgung mit einer Eingangsspannung angeschlossen ist und andererseits eine Reihenschaltung aus der anderen der Spulen und einer ersten Diode gebildet ist, die an zwei Ausgangsklemmen zur Ausgabe einer Ausgangsspannung angeschlossen ist.
  • Derartige Sperrwandler sind bekannt. Um die Verluste im Schalttransistor gering zu halten, wird zur Diode Vg gemäß 2 ein Kondensator Cg parallel geschaltet. Dieser nimmt während des Ausschaltens des Schalttransistors T einen Teil des Stroms auf, der sonst durch den Schalttransistor T geflossen wäre. Um dadurch nicht gleichzeitig die Einschaltverluste zu erhöhen, ist es sinnvoll, ein quasi-resonantes Schalten zu realisieren. Das bedeutet, dass der Schalttransistor T erst dann wieder eingeschaltet wird, wenn der durch die Spulen L1, L2 gebildete Speichertransformator entmagnetisiert ist und die Spannung am Schalttransistor T ein Minimum erreicht hat. Trotz des optimalen Schaltzeitpunktes ist die Schaltung nicht unproblematisch. Der Kondensator Cg bildet zusammen mit der Streuinduktivität des Speichertransformators einen Schwingkreis. Die durch das Einschalten des Schalttransistors T angeregten Schwingungen klingen in der Regel bis zum Ende der Einschaltzeit nicht ab. Da dieser Effekt einen zuverlässigen Betrieb (exakte Erkennung des Stromsollwertes im Current Mode) fast unmöglich macht, konnte diese Schaltungstechnik sich bisher nicht durchsetzen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sperrwandler der oben genannten Art derart zu verbessern, dass die durch das Einschalten des Schalttransistors angeregten Schwingungen gedämpft werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dabei ist zur ersten Diode eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und einer zweiten Diode parallel geschaltet und zwischen dem Verbindungspunkt, der zwischen dem Kondensator und der zweiten Diode liegt, einerseits und der einen der Ausgangsklemmen andererseits liegt eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule und einer dritten Diode.
  • Die Energie zum Umladen des Kondensators wird hierbei vorteilhafterweise in der Drosselspule gespeichert und über die zweite Diode zur Ausgangsklemme gespeist, wenn die Spannung an dem oben beschriebenen Verbindungspunkt den Wert der Ausgangsspannung erreicht hat.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand einer Zeichnung nähert erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine elektrische Schaltung eines erfindungsgemäßen Sperrwandlers und
  • 2 eine elektrische Schaltung eines Sperrwandlers gemäß dem Stand der Technik.
  • In 1 ist ein Sperrwandler mit einem Speichertransformator dargestellt, der zwei magnetisch gekoppelte Spulen L1, L2 aufweist. Einerseits ist eine Reihenschaltung aus der Spule L1 und einem Schalttransistor T gebildet, die an zwei Eingangsklemmen E1, E2 zur Versorgung mit einer Eingangsspannung Ue angeschlossen ist. Andererseits ist eine Reihenschaltung aus der anderen Spule L2 und einer ersten Diode Vg gebildet, die an zwei Ausgangsklemmen A1, A2 zur Ausgabe einer Ausgangsspannung Ua angeschlossen ist. Zur ersten Diode Vg ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator Cg und einer zweiten Diode Vd parallel geschaltet. Zwischen dem Verbindungspunkt X, der zwischen dem Kondensator Cg und der Diode Vd liegt, einerseits und einer der Ausgangsklemmen A1, A2, hier der Ausgangsklemme A2, andererseits liegt eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule Ld und einer dritten Diode Vl.
  • Diese erfindungsgemäße Lösung wurde unter Zugrundelegung folgender Überlegungen entwickelt.
  • Der Kondensator Cg bildet zusammen mit der Streuinduktivität des Speichertransformators einen Schwingkreis. Die durch das Einschalten des Schalttransistors T angeregten Schwingungen klingen in der Regel bis zum Ende der Einschalzeit nicht ab. Da dieser Effekt einen zuverlässigen Betrieb nahezu unmöglich macht, ist diese Schalttechnik praktisch nicht anwendbar. Zur Umgehung dieses Problems könnte eine Parallelschaltung aus einem Widerstand und einer Diode dienen, die in Reihe zum Kondensator Cg liegt. Die zusätzliche Diode wäre beim Ausschalten des Schalttransistors T leitend, und der Kondensator Cg könnte, wie beschrieben, seine Wirkung zeigen.
  • Beim Einschalten des Schalttransistors T liegt der Widerstand in Reihe zum Kondensator Cg und bedämpft die störenden Schwingungen. Es treten hierbei allerdings Verluste in dem Widerstand auf, die einen hohen Wirkungsgrad zunichte machen würden. Zur Lösung dieses Problems wird daher erfindungsgemäß die Energie zum Umladen des Kondensators Cg zunächst in der in Reihe liegenden Spule L2 gespeichert und wenn die Spannung am Knotenpunkt X den Wert der Ausgangs Spannung Ua erreicht hat, über die Diode Vd gemäß 1 in den Ausgang gespeist.
  • Zwischen den zwei Eingangsklemmen E1, E2 liegt ein Eingangskondensator Ce, zwischen den beiden Ausgangsklemmen A1, A2 ein Ausgangskondensator Ca.

Claims (1)

  1. Sperrwandler mit einem Speichertransformator, der zwei magnetisch gekoppelte Spulen (L1, L2) aufweist, wobei einerseits eine Reihenschaltung aus einer der Spulen (L1, L2) und einem Schalttransistor (T) gebildet ist, die an zwei Eingangsklemmen (E1, E2) zur Versorgung mit einer Eingangsspannung (Ue) angeschlossen ist und andererseits eine Reihenschaltung aus der anderen der Spulen (L1, L2) und einer ersten Diode (Vg) gebildet ist, die an zwei Ausgangsklemmen (A1, A2) zur Ausgabe einer Ausgangsspannung (Ua) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur ersten Diode (Vg) eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (Cg) und einer zweiten Diode (Vd) parallel geschaltet ist und zwischen dem Verbindungspunkt (X), der zwischen dem Kondensator (Cg) und der Diode (Vd) liegt, einerseits und einer der Ausgangsklemmen (A1, A2) andererseits eine Reihenschaltung aus einer Drosselspule (Ld) und einer dritten Diode (Vl) liegt.
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DE102014108532A1 (de) 2014-06-17 2015-12-17 Vossloh-Schwabe Deutschland Gmbh Sperrwandlervorrichtung und Verfahen zum Betreiben einer Sperrwandlervorrichtung
CN110057473A (zh) * 2019-04-30 2019-07-26 南京信息职业技术学院 一种单线圈振弦传感器的激振电路及其测量电路

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