DE1292236B - Gleichspannungswandler - Google Patents

Claims (4)

1. Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspan- schaltung, in deren Brückenzweigen vier Transistonungswandler mit einem Leistungstransformator und ren 1 bis 4 jeweils mit ihrer Emitter-Kollektor-Strecke vier Schaltelementen, die in den vier Zweigen einer - eingeschaltet sind. Die Eingangsspannüfig Ü_B liegt an von ihnen gebildeten Brücke angeordnet sind und der einen Diagonale 5,6 dieser Brückenschaltung, von denen jeweils gleichzeitig zwei in der Brücke ein- 5 während an ihrer anderen Diagonale ein als Sparander diagonal gegenüberliegende Schaltelemente, mit transformator mit symmetrischer Mittelanzapfung 9 dem anderen Schaltelementenpaar abwechselnd, peri- ausgebildeter Leistungstransformator 7,8 mit seinen odisch in den leitenden und sperrenden Zustand ge- beiden äußeren Wicklungsenden angeschlossen ist. steuert werden, bei welchem an die eine Diagonale die Die Ausgangsgleichspannung U wird dabei zwischen Eingangsspannung gelegt und an die andere Dia- io dieser Mittelanzapfung 9 des Spartransformators 7,8 gonale der Leistungstransformator angeschlossen ist. und dem einen Pol 5 der Eingangsspannung U_B ab-Ein solcher Gleichspannungswandler, der z. B. genommen.

   aus der Zeitschrift »Ionen und Elektronen«^ 1959, Zur Steuerung der Transistoren 1 bis 4 ist ein

   H. 9, S. 9 bis 13 (insbesondere Abb. 19) bekannt ist, Rückkopplungstransformator vorgesehen, dessen Priweist gegenüber Gleichspannungswandlem mit zwei 15 märwicklung 10 an den Spartransformator an-Schaltelementen und einem Transformator mit geschlossen ist, während seine vier Sekundärwicklunprimärseitiger Mittelanzapfung oder mit zwei Schalt- gen 11 bis 14 je mit der Emitter-Basis-Strecke eines elementen und zwei Kondensatoren, wie sie z. B. in zugehörigen Schalttransistors 1 bis 4 verbunden sind, einem Artikel in der Zeitschrift »ETZ-A«, 1959, Mit den Wicklungen 7 und 8 des Leistungstransfor-S. 520 bis 522 (insbesondere Bild 3 und 4) beschrie- so mators ergibt sich bei unbelastetem Ausgang 5, 9 ein ben sind, einige Vorteile auf. Einer dieser Vorteile Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangs- und Ausbesteht ζ. B. darin, daß im Gegensatz zu einem gangsspannung von 2:1.

   Gleichspannungswandler mit zwei Schaltelementen Zum Erhalt eines Übersetzungsverhältnisses zwi-

   und einem Transformator mit primärseitiger Mittel- sehen Eingangs- und Ausgangsspannung, das zwischen anzapfung an den als Schaltelemente dienenden 25 2:1 und 1:1 liegt, oder bei einem gewünschten Schalttransistoren nie höhere Spannungen auftreten Übersetzungsverhältnis von 2:1 zur Kompensation als die Eingangsspannung und sie also dementspre- des Spannungsabfalls für einen bestimmten Laststrom chen schwächer dimensioniert werden können, wäh- ._ sind in denjenigen beiden Brückenzweigen, deren rend im Gegensatz zu einem Gleichspannungswandler Verbindungspunkt mit dem einen Pol 5 sowohl der mit zwei Schaltelementen und zwei Kondensatoren 30 Eingangsspannung TJ_B als auch der Ausgangsspankeine Kondensatoren großer Kapazität benötigt wer- nung U verbunden ist, je eine zusätzliche Wicklung den. Trotz seiner Vorteile gegenüber früheren Lösun- 15, 16 des Spartransformators in Reihe mit den gen hat der eingangs beschriebene Gleichspanmrags- Emitter-Kollektor-Strecken der Schalttransistoren 1 wandler den Nachteil, daß außer vier Schaltelementen bis 4 geschaltet. Parallel zum Gleichspannungsausauch noch Dioden, und zwar zur Gleichrichtung der 35 gang ist ein Glättungskondensator 17 vorgesehen. Ausgangsspannung, erforderlich sind. Hierbei ist Die Wirkungsweise des Gleichspannungswandlers

   außer dem Schaltungsaufwand nachteilig, daß zusatz- ist folgende: Durch den Rückkopplungstransformator liehe Verluste und bei Laststromschwankungen zu- wird ein Selbstschwingen des Systems bewirkt, wosätzliche Schwankungen der Ausgangsspannung in- durch abwechselnd die Transistoren 2 und 3 und die folge des Spannungsabfalls an den Dioden entstehen. 40 Transistoren 1 und 4 leitend gemacht werden, wobei Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gleich- jeweils die zwei anderen Transistoren gesperrt sind. Spannungswandlers der eingangs genannten Art mit Während der esten Schaltphasen fließt ein Eingangseinem Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangs* Strom I₁ über den Transistor 3, die Wicklungen 15,7 und Ausgangsspannung im Bereich von 2:1 bis 1:1, und 8 des Spartransformators sowie den Transistor 2. der ohne besondere Dioden zur Gleichrichtung der 45 Dabei fließt ein Laststrom I₂ über die Wicklungen Ausgangsspannung auskommt und'damit die mit die- 7,15 und den Transistor 3 in entgegengesetzter Richsen Dioden verbundenen Nachteile vermeidet und tung zum Eingangsstrom I₁.

   insgesamt nur einen geringen Schaltungsaufwand In der zweiten Schaltphase fließt ein Eingangsbenötigt, strom// über den Transistor4, die Wicklungen

   Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung bei einem 50 16, 8 und 7 und den Tranistsor 1, während ein Last-Gleichspannungswandler der eingangs genannten Art' strom// über die Wicklungen8, 16 und den Trandadurch erreicht, daß der Leistungstransformator als sistor 4 in entgegengesetzter Richtung zum Strom I₁ Spartransformator mit symmetischer Mittelanzapfung fließt.

   ausgebildet und der Anschluß an die andere Brücken- Das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangsdiagonale an seinen beiden äußeren Wicklungsenden 55 spannung XJ_B und der Ausgangsspannung U ist im vorgenommen ist und daß die Ausgangsgleichspan- wesentlichen durch das Verhältnis der Windungsnung zwischen der Mittelanzapfung des Spartrans- zahlensummen der Wicklungen 8, 7,15 oder 7, 8,16 formators und dem einen Pol der Eingangsspannung zu jener der Wicklungen 7,15 bzw. 8,16 gegeben, abgenommen wird.

   Aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1956, S. 271 bis 60

   273, sind zwar Gleichspannungswandler bekannt, die Patentansprüche:

   Spartransformatoren verwenden. Sie erreichen aber

   nicht den weitgehenden technischen Effekt wie der 1. Gleichspannungswandler mit einem Lei-

   Gleichspannungswandler gemäß der Erfindung. stungstransformator und vier Schaltelementen, die

   Die Erfindung wird an Hand eines in der Figur 65 in den vier Zweigen einer von ihnen gebildeten wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher er- Brücke angeordnet sind und von denen jeweils

   läutert. gleichzeitig zwei in der Brücke einander diagonal

   Der Gleichspannungswandler enthält eine Brücken- gegenüberliegende Schaltelemente, mit dem an-

   deren Schaltelementenpaar abwechselnd, periodisch in -den leitenden und sperrenden Zustand gesteuert werden, bei welchem an die eine Diagonale die Einangsspannung gelegt und an die andere Diagonale der Leistungstransformator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungstransformator 7, 8) als Spartransformator mit symmetrischer Mittelanzapfung ausgebildet und der Anschluß an die andere Brückendiagonale an seinen beiden äußeren Wicklungsenden vorgenommen ist und daß die Ausgangsgleichspannung (5, 9) zwischen der Mittelanzapfung des Spartransformators und dem einen Pol der Eingangsgleichspannung abgenommen wird.
2. 2. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente von den Emitter-Kollektor-Strecken von Schalttransistoren (1 bis 4) gebildet sind.
3. 3. Gleichspannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schalttransistoren (1 bis 4) ein Rückkopplungstransformator vorgesehen ist, dessen Primärspannung vom Spartransformator abgegriffen wird und der vier Sekundärwicklungen (11 bis 14) aufweist, von denen jede zur Erzeugung des Emitter-Basis-Stromes eines Schalttransistors dient.
4. 4. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt eines Übersetzungsverhältnisses zwischen Eingangsund Ausgangsspannung, das zwischen 2:1 und 1:1 liegt, in denjenigen beiden Brückenzweigen, deren Verbindungspunkt mit dem einen Pol (5) sowohl der Eingangsspannung als auch der Ausgangsspannung verbunden ist, zusätzliche Wicklungen (15, 16) des Spartransformators in Reihe mit den Schaltelementen (3, 4) angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen