DE1788174C1 - Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip mit einer Reihenschaltung eines induktiven Speicherelements und eines Thyristors im Eingangskreis und mit einer einen Löschkondensator enthaltenden Löscheinrichtung für den Thyristor. Ein solcher Gleichspannungswandler ist bekannt (DT-AS 12 54 202).

Ist der Thyristor leitend, lädt sich das induktive Speicherelement auf; ist er dagegen gesperrt, wird die gespeicherte Energie an den Verbraucherkreis abgegeben. Bei dem bekannten Gleichspannungswandler dient als Löscheinrichtung eine Reihenschaltung aus dem Löschkondensator und einer sättigbaren Drosselspulenanordnung. Diese Reihenschaltung ist zu dem Thyristor parallel geschaltet. Beim Anschalten des Thyristors fließt durch diesen nicht nur der Ladestrom des induktiven Speicherelementes, sondern auch der UmIadestrom des Löschkondensators. Der Zeitabstand der Lösehzeitpunkte von den Zündzeitpunkten ist durch Einstellen eines Vormagnetisierungsstromes für die sättigbare Drosselspulenanordnung steuerbar. Deshalb muß dieser Thyristor so bemessen werden, daß ihn beide Ströme gleichzeitig durchfließen können. Dies erfordert die Verwendung eines teuren Thyristortyps.

Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Gleichspannungswandler der eingangs genannten Art eine Löscheinrichtung anzugeben, hei der der Lade- oder Umladestrom des Löschkondensators nicht über den den Ladestrom des induktiven Speicherelements führenden Thyristor fließt und so für diesen Thyristor die Verwendung eines Thyristortyps mit geringer Strombelastbarkeit zuläßt, und bei der die Lösehzeitpunkte unabhängig von den Zündzeitpunkten steuerbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Reihenschaltung aus dem Thyristor und dem induktiven Speicherelement eine Reihenschaltung aus einem weiteren Thyristor in Durchlaßrichtung als Ladethyristor, einer Induktivität und dem Löschkondensator geschaltet ist und daß zwischen den Verbindungspunkt von Induktivität und Löschkondensator und den Verbindungspunkt von erstem Thyristor und induktivem Speicherelement ein dritter Thyristor in Sperrichtung als Löschthyristor geschaltet ist

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben und erläutert werden. Als induktives Speicherelement dient ein Transformator TR 1 mit mehreren voneinander elektrisch isolierten Wicklungen. Die Primärwicklung Wf ist mit einem Ende über einen Thyristor Ty 1 in Durchlaßrichtung an den Minuspol einer Versorgungsspannungsquelle UB und mit dem anderen Ende an deren Pluspol angeschlossen. Parallel zur Wicklung Wi und den Thyristor Ty 1 liegt die Reihenschaltung aus einem weiteren Thyristor Ty 3 (Ladethyristor) in Durchlaßrichtung, einer Induktivität L und einem Löschkondensator Ci. Zwischen den Verbindungspunkt der Induktivität L und des Kondensators Cl sowie den Verbindungspunkt des ersten Thyristors Ty 1 und des induktiven Speicherelementes ist ein dritter Thyristor Ty2(Löschthyristor)in Sperrichtung geschaltet. Die Einschaltbefehle erhält der Thyristor Ty 1 von der mit EIG bezeichneten Baugruppe, während die Baugruppe AIG die Ausschaltbefehle abgibt

Die Baugruppe EIG, auch Einschaltimpulsgeber genannt, gibt ihre Befehle unmittelbar als Impulse an die Steuerelektrode des Thyristors Ty 1. Der Einschaltimpulsgeber EIG arbeitet mit einer Doppelbasisdiode DD1, deren eine Basis 1 über einen Widerstand R 2 an den Pluspol der Versorgungsspannungsquelle und deren andere Basis 2 an das Gitter des Thyristors Ty1 angeschlossen ist Zwischen dem Emitter der Doppelbasisdiode DU 1 und dem Minuspol der Versorgungsspannungsquelle liegen in Parallelschaltung ein Kondensator C3 und eine Zenerdiode D 4; über einen Widerstand R1 ist der Emitter mit dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Der Widerstand R 2 bildet zusammen mit einem Widerstand A3 und einem Transistor 7*1 einen Spannungsteiler. Dem Transistor Tl ist ein weiterer Transistor T2 vorgeschaltet, der über eine Diode D 5 von der Wicklung W3 des Transformators Tr i angesteuert wird.

Die Ausschaltbefehle für den Thyristor Tyi werden in Form von Zündimpulsen von der Baugruppe AIG, auch Ausschaltimpulsgeber genannt, an die Steuerelektrode des Thyristors Ty 2 gegeben. Der Ausschaltimpulsgeber AIG arbeitet mit einer Doppelbasisdiode DD 2. Er wird vom Transformator Tr 1 über dessen Wicklung WA angesteuert, die in Reihe mit einer Diode D 6, einem Transistor T3 und einem Kondensator C4 geschaltet ist Der Transistor T3 wird von der Ausgangsspannung Ust eines Reglers gesteuert, mit dessen Hilfe die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers konstant gehalten wird. Je nach dem Wert der Ausgangsspannung Ust des Reglers ist der Transistor T3 mehr oder weniger leitend, und entsprechend wird der Kondensator C4 mehr oder weniger schnell aufgeladen. In Reihe zur Emitter-Basis-Strecke der Doppelbasisdiode DD 2 liegt ein Transformator 7> 2, über den die Zündimpulse für den Thyristor Ty2 weitergeleitet werden. Durch diesen Transformator ist der Ausschaltimpulsgeber galvanisch von der Versorgungsspannung getrennt Ein Widerstand RS verbindet die zweite Basis der Doppelbasisdiode mit der Diode DB.

Der Ausgangskreis des Sperrwandlers besteht aus der Sekundärwicklung Wl des Transformators Tr i, an die einerseits über eine Diode D 3 die Arbeitswicklung A W und die Steuerwicklung SW eines Rücklaufmagnetverstärkers sowie die eine Klemme eines Verbrauchers V und andererseits dessen andere Klemme angeschlossen ist Zwischen letzterer und dem Verbindungspunkt von Diode D 3 und Arbeitswicklung A W liegt ein Widerstand R 4; außerdem ist zwischen ihr und dem

Verbindungspunkt von Arbeitswicklung und Steuerwicklung noch ein Siebkondensator Cl eingeschaltet.

Beim Einschalten der Versorgungsspannung wird im Einschaltimpulsgeber EIG der Kondensator C3 über den Widerstand R1 aufgeladen, bis seine Spannung den Wert der Zündspannung der Doppelbasisdiode DDi erreicht hat, so daß diese leitend wird. Über die Emitter-Basis-Strecke der Doppelbasisdiode und die Gitterkatodenstrecken der Thyristoren Ty ί und Ty 3 entlädt er sich daraufhin wieder, wodurch die Zündimpulse für die genannten Thyristoren erzeugt werden und diese zünden. Nun fließt ein Strom von der Versorgungsspannungsquelle durch die Primärwicklung Wi des Transformatoars Tr i, gleichzeitig lädt sich der Kondensator Ci über den Thyristor Ty3 und die Induktivität L auf etwa die doppelte Versorgungsspannung auf.

Während dieser Zeit wird im Ausschaltimpulsgeber Λ/Gvon der Wicklung WA des Transformators Tr i aus über die Diode D 6 und den Transistor T3 auch der Kondensator CA aufgeladen, wobei die Ladestromstärke und somit die Ladezeit durch den Aussteuerungsgrad des Transistors Γ3 bestimmt ist. Beim Erreichen der Zündspannung der Doppelbasisdiode DD 2 wird diese leitend und gibt einen Zündimpuls an den Thyristor Ty 2, wodurch dieser zündet. Der Kondensator Ci entlädt sich nun über die Wicklung Wi und den Thyristor Ty 2. Dabei wird die Anode des Thyristors Ty i kurzzeitig negativ, der Thyristor Ty 1 sperrt wieder, und der Strom von der Versorgungsspannungsquelle durch die Wicklung H^l wird wieder unterbrochen.

Der Kondensator C1 ist nach diesem Vorgang nicht entladen, sondern er ist auf eine entgegengesetzt gepolte Spannung umgeladen worden. Nach dieser Umladung geht auch der Thyristor Ty 2 wieder in den nicht leitenden Zustand über.

Während dieser Vorgänge wird die im Transformator Tr 1 gespeicherte magnetische Energie von der Sekundärseite aus entladen und zum Teil vom Siebkondensator C 2, zum Teil auch direkt vom Verbraucher V aufgenommen. Die Entladezeit ist dabei durch die Belastung bestimmt.

Während der Entladung wird der Transistor Γ2 über die Diode D 5 von der Wicklung W3 aus angesteuert. Dadurch wird der Transistor Ti gesperrt, und die Spannung an der über den Widerstand R 2 mit dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle verbundenen Basis der Doppelbasisdiode steigt an. Ist der Sperrwandler durch den Verbraucher V normal belastet, so wird die Wicklung W3 rechtzeitig stromlos, und die Spannung an der Basis der Doppelbasisdiode kann wieder auf den wesentlichen durch die Widerstände R 2 und A3 bestimmten Wert abfallen, so daß die am Kondensator C3 auftretende Spannung die Doppelbasisdiode wieder zünden kann.

Bei Überlastung ist der Transformator Tr1 jedoch nicht rasch genug entladen, und die Spannung an der Basis bleibt auf der durch den Sperrzustand des Transistors Ti bestimmten Höhe. Die Spannung am Emitter der Doppelbasisdiode ist durch die Zenerdiode DA begrenzt, sie kann also nicht beliebig ansteigen und den bei erhöhter Basisspannung notwendigen Wert der Zündspannung nicht mehr erreichen, so daß die Doppelbasisdiode nun nicht mehr zünden kann. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, daß der Strom im Thyristor Ty i zu groß wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Thyristoren Ty i, Ty 2 und Ty 3 sowie der Induktivität L und des Kondensators Cl fließen der Ladestrom des Kondensators und der Speicherstrom über verschiedene Thyristoren. Dadurch kann der Thyristor Ty 1 kleiner bemessen werden als bei dem bekannten Gleichspannungswandler.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip mit einer Reihenschaltung eines induktiven Speicherelementes und eines Thyristors im Eingangskreis und mit einer einen Löschkondensator enthaltenden Löscheinrichtung für den Thyristor, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung aus dem Thyristor (Ty i) und dem induktiven Speicherelement eine Reihenschaltung aus einem weiteren Thyristor (TyS) in Durchlaßrichtung als Ladethyristor, einer Induktivität (L) und dem Löschkondensator (Cl) geschaltet ist und daß zwischen den Verbindungspunkt von Induktivität (L) und Löschkondensator (Cl) und den Verbindungspunkt von erstem Thyristor (Ty 1) und induktivem Speicherelement ein dritter Thyristor (Ty2) in Sperrichtung als Löschthyristor geschaltet ist.

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