DE102018006611A1 - Variable clocked push-pull flow converter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen variabel getakteten Gegentaktflusswandler mit Halbbrückenansteuerung, umfassend einen mit einem Gleichspannungsversorgungseingang (V15) verbindbaren Primärschaltkreis (P) und einen mit dem Primärschaltkreis (P) magnetisch gekoppelten Sekundärschaltkreis (S) zur Versorgung eines Spannungsausgangs (V+) mittels einer gewandelten Gleichspannung, wobei eine Primärspule (LP) des Primärschaltkreises (P) wechselweise mit positiven und negativen Spannungsblöcken entsprechend einem durch einen steuerbaren Steueroszillator (IC2) vorgebbaren Takt über eine an den Gleichspannungsversorgungseingang (V15) anlegbare Gleichspannung bestrombar ist, wobei der Sekundärschaltkreis (S) zumindest zwei mit der Primärspule (LP) magnetisch gekoppelte Spulen aufweist, nämlich eine erste Sekundärspule (LS1) und eine zweite Sekundärspule (LS2), über die der Spannungsausgang (V+) wechselweise elektrisch versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung (IC4, IC1, IC7-A) zur Erfassung der Ströme durch die erste und zweite Sekundärspule (LS1, LS2) vorgesehen ist, wobei die Überwachungseinrichtung bei Feststellen von Stromfreiheit der beiden Spulen (LS1, LS2) ein Steuersignal (control) an den Steueroszillator (IC2) ausgibt, das den Steueroszillator (IC2) zum Wechseln des Vorzeichens des vorliegenden Spannungsblockes veranlässt.The invention relates to a variably clocked push-pull flux converter with half-bridge drive, comprising a primary circuit (P) connectable to a DC power input (V15) and a secondary circuit (S) magnetically coupled to the primary circuit (P) for supplying a voltage output (V +) by means of a converted DC voltage a primary coil (LP) of the primary circuit (P) can be energized alternately with positive and negative voltage blocks according to a presettable by a controllable control oscillator (IC2) clock via a voltage applied to the DC voltage input (V15) DC voltage, wherein the secondary circuit (S) at least two with the Primary coil (LP) has magnetically coupled coils, namely a first secondary coil (LS1) and a second secondary coil (LS2), via which the voltage output (V +) is alternately electrically supplied, characterized in that a Überwachungsseinrich tion (IC4, IC1, IC7-A) for detecting the currents through the first and second secondary coil (LS1, LS2) is provided, wherein the monitoring device upon detection of current freedom of the two coils (LS1, LS2) a control signal (control) to the Control oscillator (IC2) outputs, which causes the control oscillator (IC2) to change the sign of the present voltage block.

Description

Die Erfindung betrifft einen variabel getakteten Gegentaktflusswandler mit Halbbrückenansteuerung, umfassend einen mit einem Gleichspannungsversorgungseingang verbindbaren Primärschaltkreis und einen mit dem Primärschaltkreis magnetisch gekoppelten Sekundärschaltkreis zur Versorgung eines Spannungsausgangs mittels einer gewandelten Gleichspannung, wobei eine Primärspule des Primärschaltkreises wechselweise mit positiven und negativen Spannungsblöcken entsprechend einem durch einen steuerbaren Steueroszillator vorgebbaren Takt über eine an den Gleichspannungsversorgungseingang anlegbare Gleichspannung bestrombar ist, wobei der Sekundärschaltkreis zumindest zwei mit der Primärspule magnetisch gekoppelte Spulen aufweist, nämlich eine erste Sekundärspule und eine zweite Sekundärspule, über die der Spannungsausgang wechselweise elektrisch versorgbar ist.The invention relates to a variably clocked Gegentaktflusswandler with half-bridge drive comprising a connectable to a DC power input primary circuit and a magnetically coupled to the primary circuit secondary circuit for supplying a voltage output by means of a converted DC voltage, wherein a primary coil of the primary circuit alternately with positive and negative voltage blocks according to a controllable by a controllable Control oscillator predetermined clock can be energized via an applied to the DC voltage input DC voltage, the secondary circuit has at least two magnetically coupled to the primary coil coils, namely a first secondary coil and a second secondary coil, via which the voltage output is alternately electrically supplied.

Herkömmliche Gegentaktflusswandler arbeiten mit einer festgelegten Taktrate. Dabei wird durch einen Steueroszillator die Zeitdauer einer Halbwelle vorgegeben, innerhalb der ein positiver oder negativer Spannungsblock zur Versorgung einer Primärspule herangezogen wird, über die Energie an die Sekundärseite des Gegentaktflusswandlers abgegeben.Conventional push-pull flow converters operate at a fixed clock rate. In this case, the duration of a half-wave is specified by a control oscillator, within which a positive or negative voltage block is used to supply a primary coil, delivered via the energy to the secondary side of the push-pull flow converter.

Der durch die Primärspule aufgenommene Strom setzt sich dabei durch den Magnetisierungsstrom und den sekundärseitig abgegebenen Laststrom zusammen. Durch die festgelegte Taktrate tritt die Situation ein, dass die sekundärseitige Ladung eines den Ausgang stützenden Kondensators bereits abgeschlossen ist und eingangsseitig nur noch Magnetisierungsstrom fließt. Dies führt zu erhöhten Stromamplituden bzw. zur Erhöhung des Effektivwertes des durch den Gegentaktflusswandler aufgenommenen Stromes, wodurch beträchtliche Wandlungsverluste entstehen.The current absorbed by the primary coil is thereby composed by the magnetizing current and the load current discharged on the secondary side. Due to the specified clock rate, the situation arises that the secondary-side charge of a capacitor supporting the output has already been completed and only magnetizing current flows on the input side. This leads to increased current amplitudes or to increase the effective value of the current absorbed by the push-pull flow converter, resulting in considerable conversion losses.

Bisher wurde davon ausgegangen, dass Gegentaktflusswandler nur noch durch Verbesserung der eingesetzten Materialien und der Auslegung der Paramater, wie Streuinduktivität, Brückenkapazität und Ausgangskapazität hinsichtlich ihres Wirkungsgrades verbessert werden können.So far, it has been assumed that push-pull flow transducers can be improved in terms of their efficiency only by improving the materials used and the interpretation of the Paramater, such as leakage inductance, bridge capacity and output capacity.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Gegentaktflusswandler zu schaffen, der hinsichtlich seines Wirkungsgrades verbessert ist.It is an object of the invention to provide a push-pull type flux converter which is improved in terms of its efficiency.

Diese Aufgabe wird mit einem Gegentaktflusswandler der eingangs genannt Art gelöst, der erfindungsgemäß eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Ströme durch die erste und zweite Sekundärspule aufweist, wobei die Überwachungseinrichtung bei Feststellen von Stromfreiheit der beiden Spulen ein Steuersignal an den Steueroszillator ausgibt, das den Steueroszillator zum Wechseln des Vorzeichens des vorliegenden Spannungsblockes veranlasst. Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale wird vermieden, dass die Zeitdauer eines positiven oder negativen Spannungsblockes zur Versorgung der Primärspule nur solange andauert, solange Laststrom durch die Primärspule an die Sekundärspulen geliefert wird. Sobald primärseitig nur noch Magnetisierungsstrom fließt (und die Sekundärspulen daher stromfrei sind), wird dies durch die Überwachungsvorrichtung festgestellt und ein Vorzeichenwechsel des die Primärspule versorgenden Spannungsblockes veranlasst. Dadurch kann der Effektivwert des durch den Gegentaktflusswandler aufgenommenen Stromes möglichst gering gehalten werden, wodurch Wandlungsverluste wie beispielsweise Kupferverluste, Hysteresverluste etc. minimiert werden können.This object is achieved with a Gegentaktflusswandler of the type mentioned above, which according to the invention comprises a monitoring device for detecting the currents through the first and second secondary coil, wherein the monitoring device outputs a control signal to determine the absence of current of the two coils control signal to the control oscillator, the control oscillator for changing of the sign of the present voltage block. By these features of the invention it is avoided that the duration of a positive or negative voltage block for supplying the primary coil only lasts as long as load current is supplied through the primary coil to the secondary coils. As soon as only magnetizing current flows on the primary side (and the secondary coils are therefore current-free), this is detected by the monitoring device and causes a change of sign of the voltage block supplying the primary coil. As a result, the rms value of the current absorbed by the push-pull flux converter can be kept as low as possible, whereby conversion losses such as copper losses, hysteresis losses, etc. can be minimized.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Primärschaltkreis und der Sekundärschaltkreis galvanisch getrennt sind, wobei die Überwachungseinrichtung dem Sekundärkreis elektrisch verbunden ist, und das Steuersignal über einen Optokoppler K1 an den Steueroszillator der Primärseite übertragen wird.Preferably, it can be provided that the primary circuit and the secondary circuit are galvanically isolated, wherein the monitoring device is electrically connected to the secondary circuit, and the control signal via an optocoupler K1 is transmitted to the control oscillator of the primary side.

Zudem kann vorgesehen sein, dass der Spannungsausgang durch einen Kondensator gestützt ist.In addition, it can be provided that the voltage output is supported by a capacitor.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der durch den Steueroszillator vorgegebene Takt in einem Taktbereich zwischen 50 kHz und 1 MHz liegt.In particular, it can be provided that the predetermined by the control oscillator clock is in a clock range between 50 kHz and 1 MHz.

Zudem kann vorgesehen sein, dass eine an dem Gleichspannungseingang angelegte Spannung mittels zweier in Serie und gegen Masse geschalteter Kondensatoren im Sinne der Halbbrückenschaltung im Wesentlichen halbiert und einem Wicklungsende der Primärspule zugeführt ist, wobei die Kondensatoren gleiche Kapazität aufweisen, wobei das verbleibende Wicklungsende der Primärspule über zwei zwischen Gleichspannungseingang und Masse in Serie liegende Transistoren, insbesondere Mosfet-Transistoren, wechselweise mit Masse oder dem Gleichspannungseingang verbindbar ist.In addition, it can be provided that a voltage applied to the DC input voltage is substantially halved by means of two series-connected and grounded capacitors in the sense of half-bridge circuit and a coil end of the primary coil, wherein the capacitors have the same capacity, wherein the remaining coil end of the primary coil via two transistors connected in series between the DC voltage input and the ground, in particular mosfet transistors, can be connected alternately to ground or to the DC voltage input.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die wechselweise Versorgung des Spannungsausgangs mittels der Sekundärspulen jeweils mit einen mit der jeweiligen Sekundärspule in Serie geschalteten Transistor, insbesondere Mosfet-Transistor, erfolgt.Preferably, it may be provided that the alternating supply of the voltage output by means of the secondary coils in each case with a transistor connected in series with the respective secondary coil, in particular Mosfet transistor.

Zudem kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung zwei integrierte Schaltkreisbausteine umfasst, wobei jedem Schaltkreisbaustein ein zu einem Strom einer jeweiligen Sekundärspule korrespondierendes Signal zugeführt ist.In addition, it can be provided that the monitoring device comprises two integrated circuit modules, wherein each circuit module is supplied with a signal corresponding to a current of a respective secondary coil.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt

  • 1 ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung,
  • 2 Strom- und Spannungsverläufe eines herkömmlichen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung im Leerlauf,
  • 3 Strom- und Spannungsverläufe eines herkömmlichen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung im Lastfall, und
  • 4 Strom- und Spannungsverläufe des erfindungsgemäßen Gegentaktwandlers im Lastfall.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary and non-limiting embodiment, which is illustrated in the figures. It shows
  • 1 an equivalent circuit diagram of a push-pull converter according to the invention with half-bridge control,
  • 2 Current and voltage characteristics of a conventional push-pull converter with half-bridge control at idle,
  • 3 Current and voltage curves of a conventional push-pull converter with half-bridge control in the load case, and
  • 4 Current and voltage curves of the push-pull converter according to the invention in the load case.

1 zeigt ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung. Der Gegentaktflusswandler umfasst einen mit einem Gleichspannungsversorgungseingang V15 verbindbaren Primärschaltkreis P und einen mit dem Primärschaltkreis P magnetisch gekoppelten Sekundärschaltkreis S zur Versorgung eines Spannungsausgangs V+ mittels einer gewandelten Gleichspannung. 1 shows an equivalent circuit diagram of a push-pull converter according to the invention with half-bridge control. The push-pull flux converter includes one with a DC power input V15 connectable primary circuit P and a magnetically coupled to the primary circuit P secondary circuit S for supplying a voltage output V + by means of a converted DC voltage.

Hierzu wird eine Primärspule LP des Primärschaltkreises P wechselweise mit positiven und negativen Spannungsblöcken entsprechend einem durch einen steuerbaren Steueroszillator IC2 vorgebbaren Takt über eine an den Gleichspannungsversorgungseingang V15 anlegbare Gleichspannung bestromt. Der Sekundärschaltkreis S weist zumindest zwei mit der Primärspule LP magnetisch gekoppelte Spulen auf, nämlich eine erste Sekundärspule LS1 und eine zweite Sekundärspule LS2, über die der Spannungsausgang V+ wechselweise elektrisch versorgt wird.For this purpose, a primary coil LP of the primary circuit P alternately with positive and negative voltage blocks corresponding to one through a controllable control oscillator IC2 specifiable clock via a to the DC power supply input V15 applied DC voltage energized. The secondary circuit S has at least two with the primary coil LP magnetically coupled coils, namely a first secondary coil LS1 and a second secondary coil LS2 , via which the voltage output V + is alternately supplied with electrical power.

Im Gegensatz zu herkömmlichen halbrückengesteuerten Gegentaktflusswandlern weist der vorliegende erfindungsgemäße Gegentaktflusswandler eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung der durch die erste und zweite Sekundärspule LS1 und LS2 fließenden Ströme auf, indem die hierzu korrespondierende Spannung an den den Spulen zugeordneten Leistungsschaltern T8 und T9 (diese werden zum Zwecke des Energieflusses durch die jeweilige Spule entsprechend durchgeschaltet) über entsprechende integrierte Schaltkreise IC4 und IC1 erfasst wird, wobei Feststellen von Stromfreiheit durch den jeweiligen Schaltkreis ein Freigabesignal an einen nachgeschalteten „Und“-Baustein IC7-A geliefert wird, der die Signale von IC4 und IC1 miteinander logisch in Form einer Und-Funktion verknüpft und im Falle des zeitgleichen Vorliegens beider Freigabesignale über den Optokoppler K1 ein Steuersignal „control“ an den Steueroszillator IC2 ausgibt, das den Steueroszillator IC2 zum Wechseln des Vorzeichens des vorliegenden Spannungsblockes veranlässt. Hierzu werden wechselweise die Transistoren T1 oder T3 durchgeschaltet, mit der ein Anschluss der Primärspule LP entweder gegen Masse oder gegen die Eingangsspannung V15 geschaltet wird. Der verbleibende Anschluss der Primärspule LP ist durch eine Kondensatorbrückenschaltung gebildet aus den Kondensatoren C11 und C13 versorgt, mit der die Eingangsspannung an VZ im Wesentlichen halbiert wird (siehe Spannungsniveau Up1).In contrast to conventional half-bridge controlled push-pull flow transducers, the present push-pull flux converter according to the invention has a monitoring device for detecting the current through the first and second secondary coils LS1 and LS2 flowing currents, by the corresponding thereto voltage on the coil associated power switches T8 and T9 (These are switched through for the purpose of energy flow through the respective coil accordingly) via appropriate integrated circuits IC4 and IC1 is detected, wherein detection of de-energizing by the respective circuit an enable signal to a downstream "And" -Baustein IC7-A is delivered, the signals from IC4 and IC1 logically linked in the form of an AND function and in the case of the simultaneous presence of both enable signals via the optocoupler K1 a control signal "control" to the control oscillator IC2 that outputs the control oscillator IC2 to change the sign of the present voltage block. For this purpose, the transistors are alternately T1 or T3 switched through, with a connection of the primary coil LP either against ground or against the input voltage V15 is switched. The remaining connection of the primary coil LP is formed by a capacitor bridge circuit of the capacitors C11 and C13 supplied with the input voltage VZ essentially halved (see stress level up1 ).

Die Überwachungseinrichtung wird im vorliegenden Fall durch die Schaltkreise IC3, IC1 sowie IC7 ausgebildet. Natürlich kann die Überwachungsvorrichtung aber ebenso in anderer Form ausgebildet sein.The monitoring device is in the present case by the circuits IC3 . IC1 such as IC7 educated. Of course, however, the monitoring device may also be designed in a different form.

Der Spannungsausgang V+ wird durch einen Kondensator CV+ gestützt und versorgt im vorliegenden Beispiel eine Last RL. The voltage output V + is supported by a capacitor CV + and supplies a load RL in the present example.

2 zeigt Strom- und Spannungsverläufe eines herkömmlichen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung gemäß dem Stand der Technik im Leerlauf. Dieser herkömmliche Gegentaktwandler weist im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung keine Überwachungseinrichtung auf und ist in den Figuren nicht näher dargestellt. Er weist allerdings analog zur vorliegenden Erfindung eine Halbbrückenansteuerung, einen Primärkreis und einen Sekundärkreis auf, weshalb die zugehörigen Bezeichnungen der Spannungen und Ströme analog zu den Bezeichnungen in der vorliegenden Erfindung in den Zeitdarstellungen gemäß 2 und 3 übernommen wurden und zur Unterscheidung mit einem einfachen Hochkomma ' versehen wurden. Die Spannung am Spannungseingang VZ kann beispielsweise 300 V Gleichspannung betragen und wird durch die Kondensatoren in Brückenschaltung halbiert. Die Spannung Up1' beträgt demnach in etwa 150 V Gleichspannung. Durch den Stromfluss durch die Kondensatoren während des Betriebes der Primärspule weist die Spannung UP1' einen Wechselspannungsanteil auf, der beispielsweise in etwa 10% der Gleichspannung betragen kann. Im Leerlauf fließt lediglich der Magnetisierungsstrom IM'. Die Spannung ULP1' liegt an der Primärspule an und legt gemeinsam mit der Induktivität des Wandlers die zeitliche Änderungsrate des Magnetisierungsstroms IM' fest, der im Leerlauf in Folge der positiven und negativen Spannungsblöcke von ULP1' einen dreieckförmigen Verlauf aufweist. 2 shows current and voltage waveforms of a conventional push-pull converter with half-bridge drive according to the prior art in idle. This conventional push-pull converter, in contrast to the present invention has no monitoring device and is not shown in detail in the figures. However, it has, analogously to the present invention, a half-bridge drive, a primary circuit and a secondary circuit, which is why the associated designations of the voltages and currents analogous to the designations in the present invention in the timing diagrams 2 and 3 were adopted and provided for distinction with a simple apostrophe '. The voltage at the voltage input VZ may for example be 300 V DC and is halved by the capacitors in bridge circuit. The voltage up1 'is therefore about 150 V DC. The current flow through the capacitors during operation of the primary coil indicates the voltage UP1 'An AC voltage component, which may be, for example, about 10% of the DC voltage. At idling, only the magnetizing current flows I M ' , The voltage Ulp1 ' is applied to the primary coil and, together with the inductance of the converter, sets the rate of change of the magnetizing current I M ' stuck idling as a result of the positive and negative voltage blocks of Ulp1 ' has a triangular course.

3 zeigt die Strom- und Spannungsverläufe des herkömmlichen Gegentaktwandlers mit Halbbrückenansteuerung im Lastfall. Darin ist erkennbar, dass mit Beginn eines jeden Spannungsblocks von ULP1' die Primärspule mit einem Strom ILP' bestromt wird, der sich aus dem Laststrom IL und dem Magnetisierungsstrom IM zusammensetzt. Der Zeitpunkt des Beginns einzelner Spannungsblöcke wurde in 3 beispielhaft jeweils als tLadebeginn bezeichnet. Der Laststrom IL ist zum Zeitpunkt tLadeende gleich null - es fließt nunmehr keine Energie von der Primärseite hin zur Sekundärseite. Der vorliegende herkömmliche Gegentaktwandler speist dennoch weiterhin Magnetisierungsstrom in die Primärspule, bis das Ende der festgelegten Zeitdauer eines Spannungsblocks erreicht wird und durch Wechsel auf den nächsten Spannungsblock ein erneuter Ladevorgang eingeleitet wird. 3 shows the current and voltage curves of the conventional push-pull converter with half-bridge control in the load case. It can be seen that with the beginning of each voltage block of Ulp1 ' the primary coil with a current I LP ' is energized, resulting from the load current I L and the magnetizing current I M composed. The time of beginning of individual voltage blocks was in 3 by way of example in each case designated as start of charging . The load current I L is at time t end of charge equal to zero - it now flows no energy from the primary side to the secondary side. The present conventional push-pull converter still continues to feed magnetizing current into the primary coil until the end of the fixed period of one voltage block is reached and a recharge is initiated by changing to the next voltage block.

Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass unmittelbar nach Erreichen des Zeitpunkts tLadeende ein Wechsel des Spannungsblockes eingeleitet wird, wodurch die Zeitdauer zwischen Ladeende und Ladebeginn (in 3 und 4 als tTotzeit bezeichnet) minimiert wird, wodurch ein zwischenzeitlicher Leerlauf des Gegentaktwandlers, in dem kein Energiefluss an die Sekundärseite erfolgt, vermieden wird und dadurch der Effektivwert des Stromes gesenkt werden kann. 4 zeigt hierzu einen Ausschnitt eines Spannungsblockes der Spannung ULP1 an der Primärspule LP bzw. eines zugehörigen Stromverlaufes ILP durch die Primärspule LP im Lastfall. Erfindungsgemäß wird dabei der Zeitpunkt tLadeende aufgrund von Stromfreiheit der Sekundärspulen erkannt und mittels der Überwachungseinrichtung ein vorzeitiger Wechsel des Vorzeichens des Spannungsblockes veranlasst, sodass die zwischen Ladeende und Ladebeginn liegende Zeitdauer tTotzeit minimiert wird und dadurch ein zeitlich weitgehend unterbrechungsfreier Energiefluss von der Primärseite hin zur Sekundärseite realisiert ist, sodass der Effektivwert von ILP gesenkt wird und damit Verluste minimiert werden. Damit ist die Taktdauer des erfindungsgemäßen Gegentaktwandlers variabel, wobei zur Festlegung der tatsächlichen Taktdauer ein Feststellen der Beendigung des Energieflusses von Primär- zu Sekundärseite innerhalb eines Spannungsblockes herangezogen wird. Die Frequenz des Gegentaktflusswandlers kann dabei beispielsweise um bis zu 20% variieren. Im vollständigen Leerlaufbetrieb (also ohne vorhergehenden Lastfluss innerhalb eines Spannungsblockes) hingegen kann eine Ansteuerung des aktiven Gleichrichters entfallen - eine Optimierung des Wirkungsgrades ist in diesem Zustand auch nicht erforderlich.In contrast, it is provided in the present invention that immediately after reaching the time t end of loading a change of the voltage block is initiated, whereby the time period between end of charge and charge start (in 3 and 4 as t dead time ) is minimized, whereby an intermediate idling of the push-pull converter in which no energy flow to the secondary side is avoided, and thereby the rms value of the current can be reduced. 4 shows a section of a voltage block of the voltage U LP1 at the primary coil LP or an associated current profile I LP through the primary coil LP in the load case. According to the invention, the time t end of charge is detected due to current freedom of the secondary coil and caused by the monitoring device premature change of the sign of the voltage block, so that the time between charging end and charging time t dead time is minimized and thereby a temporally largely uninterrupted energy flow from the primary side towards Secondary side is realized, so that the effective value of I LP is lowered and thus losses are minimized. Thus, the cycle time of the push-pull converter according to the invention is variable, wherein determining the actual cycle time, a determination of the termination of the energy flow from primary to secondary side is used within a voltage block. The frequency of the push-pull flow converter can vary, for example, by up to 20%. In complete idle mode (ie without previous load flow within a voltage block), however, a control of the active rectifier can be omitted - an optimization of the efficiency is not required in this state.

Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Erfindung um die Schaffung eines optimierten Betriebszustand eines elektronischen Transformators in halbbrücken Ausführung, wobei die Halbbrückenkapazität und die Streuinduktivität des Transformators und die Betriebsfrequenz so gewählt werden können, dass der sekundäre Strom jeweils vor Ende der Halbperiode den Nullpunkt erreicht. Um dies über die Temperatur, allen Lastfällen und Bauteiltoleranzen zu erreichen ist, kann eine Auswertung und logische Verknüpfung der Ventil Steuersignale und Übertragung dieser Information an den primären Steueroszillator vorgesehen sein. Durch diese vom Synchrongleichrichter abgeleitete Steuerung der Betriebsfrequenz wird ein Maximum des Stromeffektivwertes erreicht damit verbunden ist ein Minimum an Kupferverlusten im Trafo bei gleichzeitig spannungsfreiem Schalten der Halbbrückentransistoren und stromfreiem Schalten des Gleichrichters.In other words, the invention is to provide an optimized operating condition of an electronic transformer in a half-bridge configuration, wherein the half-bridge capacitance and the leakage inductance of the transformer and the operating frequency can be chosen so that the secondary current reaches zero before the end of the half-cycle. In order to achieve this via the temperature, all load cases and component tolerances, an evaluation and logical combination of the valve control signals and transmission of this information to the primary control oscillator can be provided. By this derived from the synchronous rectifier control of the operating frequency, a maximum of the effective current value is achieved with a minimum of copper losses in the transformer is connected with simultaneous voltage-free switching of the half-bridge transistors and current-free switching of the rectifier.

In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsform aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. In view of this teaching, one skilled in the art will be able to arrive at other, not shown embodiments of the invention without inventive step. The invention is therefore not limited to the embodiment shown. Also, individual aspects of the invention or the embodiment can be taken up and combined with each other.

Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.Essential are the ideas underlying the invention, which can be performed by a person skilled in the knowledge of this description in a variety of ways and still remain maintained as such. Any reference numbers in the claims are exemplary and are only for ease of reading the claims without limiting.

Claims (7)

Variabel getakteter Gegentaktflusswandler mit Halbbrückenansteuerung, umfassend einen mit einem Gleichspannungsversorgungseingang (V15) verbindbaren Primärschaltkreis (P) und einen mit dem Primärschaltkreis (P) magnetisch gekoppelten Sekundärschaltkreis (S) zur Versorgung eines Spannungsausgangs (V+) mittels einer gewandelten Gleichspannung, wobei eine Primärspule (LP) des Primärschaltkreises (P) wechselweise mit positiven und negativen Spannungsblöcken entsprechend einem durch einen steuerbaren Steueroszillator (IC2) vorgebbaren Takt über eine an den Gleichspannungsversorgungseingang (V15) anlegbare Gleichspannung bestrombar ist, wobei der Sekundärschaltkreis (S) zumindest zwei mit der Primärspule (LP) magnetisch gekoppelte Spulen aufweist, nämlich eine erste Sekundärspule (LS1) und eine zweite Sekundärspule (LS2), über die der Spannungsausgang (V+) wechselweise elektrisch versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung (IC4, IC1, IC7-A) zur Erfassung der Ströme durch die erste und zweite Sekundärspule (LS1, LS2) vorgesehen ist, wobei die Überwachungseinrichtung bei Feststellen von Stromfreiheit der beiden Spulen (LS1, LS2) ein Steuersignal (control) an den Steueroszillator (IC2) ausgibt, das den Steueroszillator (IC2) zum Wechseln des Vorzeichens des vorliegenden Spannungsblockes veranlässt.A variable clocked push-pull type flux converter with half-bridge drive, comprising a primary circuit (P) connectable to a DC power input (V) and a secondary circuit (S) magnetically coupled to the primary circuit (P) for supplying a voltage output (V +) by means of a converted DC voltage, a primary coil (LP ) of the primary circuit (P) alternately with positive and negative voltage blocks according to a predetermined by a controllable control oscillator (IC2) clock can be energized via a voltage applied to the DC voltage input (V15) DC voltage, the secondary circuit (S) at least two with the primary coil (LP) magnetically coupled coils, namely a first secondary coil (LS1) and a second secondary coil (LS2), via which the voltage output (V +) is alternately electrically supplied, characterized in that a monitoring device (IC4, IC1, IC7-A) to E the currents through the first and second secondary coil (LS1, LS2) is provided, wherein the monitoring device outputs a control signal (control) to the control oscillator (IC2) upon detection of current freedom of the two coils (LS1, LS2), the control oscillator (IC2 ) for changing the sign of the present voltage block. Gegentaktflusswandler nach Anspruch 1, wobei der Primärschaltkreis (P) und der Sekundärschaltkreis (S) galvanisch getrennt sind, wobei die Überwachungseinrichtung (IC4, IC1, IC7-A) mit dem Sekundärkreis elektrisch verbunden ist, und das Steuersignal (control) über einen Optokoppler (K1) an den Steueroszillator (IC2) des Primärschaltkreises (P) übertragen wird.Push-pull flow converter according to Claim 1 , wherein the primary circuit (P) and the Secondary circuit (S) are electrically isolated, wherein the monitoring device (IC4, IC1, IC7-A) is electrically connected to the secondary circuit, and the control signal (control) via an optocoupler (K1) to the control oscillator (IC2) of the primary circuit (P) is transmitted. Gegentaktflusswandler nach Anspruch 1, wobei der Spannungsausgang durch einen Kondensator (CV+) gestützt ist.Push-pull flow converter according to Claim 1 , wherein the voltage output is supported by a capacitor (CV +). Gegentaktflusswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der durch den Steueroszillator (IC2) vorgegebene Takt in einem Taktbereich zwischen 50 kHz und 1 MHz liegt.Push-pull flow converter according to one of Claims 1 to 3 , wherein the predetermined by the control oscillator (IC2) clock is in a clock range between 50 kHz and 1 MHz. Gegentaktflusswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine an dem Gleichspannungseingang (VZ) angelegte Spannung mittels zweier in Serie und gegen Masse geschalteter Kondensatoren (C11, C13) im Sinne der Halbbrückenschaltung im Wesentlichen halbiert und einem Wicklungsende der Primärspule (LP) zugeführt ist, wobei die Kondensatoren (C11, C13) gleiche Kapazität aufweisen, wobei das verbleibende Wicklungsende der Primärspule (LP) über zwei zwischen Gleichspannungseingang (VZ) und Masse (GNDZ) in Serie liegende Transistoren (T1, T3), insbesondere Mosfettransistoren, wechselweise mit Masse (GNDZ) oder dem Gleichspannungseingang (V15) verbindbar ist.Push-pull flow converter according to one of Claims 1 to 4 in which a voltage applied to the DC voltage input (VZ) is substantially halved by means of two capacitors (C11, C13) connected in series and to ground in the sense of the half-bridge circuit and fed to a coil end of the primary coil (LP), the capacitors (C11, C13 ) have the same capacity, wherein the remaining winding end of the primary coil (LP) via two between DC input (VZ) and ground (GNDZ) in series transistors (T1, T3), in particular Mosfettransistoren, alternately to ground (GNDZ) or the DC voltage input (V15 ) is connectable. Gegentaktflusswandler nach Anspruch 5, wobei die wechselweise Versorgung des Spannungsausgangs (V+) mittels der Sekundärspulen (LS1, LS2) jeweils mit einen mit der jeweiligen Sekundärspule (LS1, LS2) in Serie geschalteten Transistor (T8, T9), insbesondere Mosfettransistor, erfolgt.Push-pull flow converter according to Claim 5 , wherein the alternate supply of the voltage output (V +) by means of the secondary coils (LS1, LS2) each with a respective secondary coil (LS1, LS2) connected in series transistor (T8, T9), in particular Mosfettransistor takes place. Gegentaktflusswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Überwachungseinrichtung (IC4, IC1, 1C7-A) zumindest zwei integrierte Schaltkreisbausteine (IC4, IC1) umfasst, wobei jedem Schaltkreisbaustein (IC4, IC1) ein zu einem Strom einer jeweiligen Sekundärspule (LS1, LS2) korrespondierendes Signal zugeführt ist.Push-pull flow converter according to one of Claims 1 to 6 wherein the monitoring device (IC4, IC1, 1C7-A) comprises at least two integrated circuit components (IC4, IC1), each circuit component (IC4, IC1) being supplied with a signal corresponding to a current of a respective secondary coil (LS1, LS2).
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