DE19730038C1

DE19730038C1 - Anordnung zur Rückführung der Beschaltungsenergie bei einer Brückenschaltung

Info

Publication number: DE19730038C1
Application number: DE19730038A
Authority: DE
Inventors: Paul Layes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2017-07-15

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Rückführung der Beschaltungsenergie bei einer Brückenschaltung.

Aus der US 50 77 651 ist ein Wechselrichter bekannt, bei dem ein Kondensator parallel zu einem Brücken- Zweigpaar geschaltet ist. Weiterhin ist es generell aus der DE 35 24 522 A1 bekannt, Beschaltungsenergie in Brückenschaltungen zurückzuspeisen.

Eine Anordnung zur Rückführung der Beschaltungsenergie bei einer Brückenschaltung ist in einem Artikel "Kompakte Stromversorgungen für mobilen Einsatz" von K. Heldt und W.-D. Sieberth in der Zeitschrift Elektropraktiker, Berlin 47 (1993) 9, Seite 780-782, beschrieben. Dabei liegt ein Transformator im inneren Zweig der Brücke und eine Boostspule zwischen dem wechselstromseitigen Eingang und den Brückenelementen. Ein Entlastungsnetzwerk ist zur Rückführung der zwischengespeicherten Energie vorgesehen.

Bei einer als Ladeschaltung dienenden Brückenschaltung, die als Überlappungskonverter betrieben wird, ist einerseits eine Überspannungsbegrenzung erforderlich und andererseits eine möglichst verlustarme Rückspeisung der zwischengespeicherten Energie gefordert.

In Fig. 1 ist eine derartige, der Anmelderin intern bekannte, jedoch druckschriftlich nicht belegbare Schaltungsanordnung dargestellt. Während des Kommutierungsvorganges von der Boost-Phase, wenn z. B. die Schalter S1 und S2 geschlossen sind, zur Übertragungs-Phase, wenn z. B. die Schaler S1 und S4 geschlossen sind, muß der Transformator 1 aufmagnetisiert werden. Die Boostspule 2 erzeugt in diesem Augenblick eine Überspannung an der Brückenkonfiguration, gebildet aus den Schaltern S1, S2, S3 und S4. Zur Vermeidung von Störungen ist ein Entlastungsnetzwerk vorgesehen. Dieses kann, wie der Anmelderin intern bekannt ist, beispielsweise, neben einer Entkopplungsdiode 4 und einer Stromquelle 6, einen Kondensator 5 zur Begrenzung der Spannungsspitzen enthalten. Dabei wird auf ihm Energie zwischengespeichert. Diese zwischengespeicherte Energie soll genutzt werden.

Es gibt drei Möglichkeiten, diese Energie zu behandeln:

1. Vernichten durch Widerstände, Transildioden oder ähnliches;
2. Prinzip-bedingtes, verlustbehaftetes Zurückführen der Energie;
3. Prinzip-bedingtes, verlustfreies Zurückführen der Energie.

Zu jeder Möglichkeit gibt es verschiedene Lösungswege.

Im Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten, der Anmelderin intern bekannten Schaltungsanordnung ist aus Kategorie 2., ein prinzip-bedingtes, verlustbehaftetes Zurückführen der Energie dargestellt. Die auf dem Kondensator C zwischengespeicherte Energie wird über eine Stromquelle auf den Eingang zurückgeführt und fließt damit auch über die Boostspule 2, wodurch zwangsläufig Verluste verursacht werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der zur Verfügungstellung einer mit wenig Verlusten behafteten Schaltungsanordnung .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den im Anspruch 1 niedergelegten Merkmalen hat den Vorteil der verlustarmen Rückführung der Beschaltungsenergie einer Brückenschaltung.

Gemäß der Erfindung ist das wesentliche Merkmal zur im Kern verlustarmen Zurückführung der Beschaltungsenergie darin zu sehen, daß die im Kondensator gespeicherte Energie direkt über den Transformator zurückgespeist wird.

Durch die in den weiteren Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen und vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Rückspeisung mittels der Steuerung der Stromquelle.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Stromquelle zur Rückspeisung an den Verbindungspunkt der Boostspule und der beiden ersten Schaltelemente der Brückenschaltung angeschlossen.

In weiterer, zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Kondensator über eine Diode an die Brückenschaltung angeschlossen.

Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, daß sie als Überlappungskonverter mit Spannungsbegrenzung betrieben wird.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild einer der Anmelderin intern bekannten Anordnung, und

Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 dargestellte, der Anmelderin intern bekannte Anordnung enthält einen Transformator 1 im inneren Zweig der vier Schaltelemente S1, S2, S3 und S4 enthaltenden Brücke. Eine Boostspule 2 ist zwischen dem mit pulsierender Gleichspannung beaufschlagten Eingang 3 und den Brückenelementen S1/S3 vorgesehen. Über eine Diode 4 ist ein Kondensator 5 angeschlossen, dessen anderer Pol mit dem Nullpotential und den Schaltelementen S3 und S4 verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode 4 und dem Kondensator 5 ist an den einen Anschluß einer Stromquelle 6 geführt. Mit dem anderen Anschluß liegt die Stromquelle 6 am mit pulsierender Gleichspannung beaufschlagten Eingang 3 und der Boostspule 2.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten entscheidend dadurch, daß die Stromquelle 16 mit ihrem einen Anschluß direkt auf den Verbindungspunkt von Boostspule 2 und den beiden Brückenelementen S1/S3 verbunden ist. Damit speist die Stromquelle 16 direkt in den Transformator ein, wenn die Schaltelemente S1 und S4 bzw. S3 und S2 jeweils in Reihe liegend geschlossen sind. Die Einspeisung der Stromquelle wird durch ein Steuersignal, welches von einer Signalquelle 17 zugeführt wird, gesteuert. Dadurch wird die Rückspeisung der im Kondensator 5 zwischengespeicherten Energie im Zeitpunkt optimiert durchgeführt.

Die dargestellte Anordnung wird als Überlappungskonverter mit Spannungsbegrenzung betrieben und während des Kommutierungsvorganges von der Boost-Phase zur Übertragungs- Phase wird der Transformator 1 aufmagnetisiert.

Claims

1. Anordnung zur Rückführung der Beschaltungsenergie bei einer Brückenschaltung, die einen Transformator (1) im inneren Zweig der Brücke, eine Boostspule (2) zwischen dem mit pulsierender Gleichspannung beaufschlagten Eingang (3) und den Schaltelementen (S1/S3) einer Brückenhälfte, einen Beschaltungs-Kondensator (5) und eine Stromquelle (16) zur Rückführung der im Kondensator (5) zwischengespeicherten Energie aufweist, wobei die im Beschaltungs-Kondensator (5) gespeicherte Energie direkt über den Transformator (1) zurückgespeist wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspeisung mittels der Steuerung der Stromquelle (16) erfolgt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (16) zur Rückspeisung an den Verbindungspunkt der Boostspule (2) und der beiden Schaltelemente (S1/S3) einer Brückenhälfte angeschlossen ist.

4. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) über eine Diode (4) an die Brückenschaltung angeschlossen ist.

5. Anordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Überlappungskonverter mit Spannungsbegrenzung betrieben wird.