DE19804623B4

DE19804623B4 - Rectifier circuit

Info

Publication number: DE19804623B4
Application number: DE19804623A
Authority: DE
Inventors: Walter Beyerlein; Siegfried Hofler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: DE19804623A1

Abstract

Gleichrichterschaltung, bei der
– Dioden (27, 28, 29, 30) zur Aufteilung von Strömen auf parallele Zweige parallelgeschaltet sind,
– zumindest zwei Induktivitäten (7, 8, 7a, 8a) zur Bildung einer stromkompensierten Induktivität ein gemeinsames Magnetfeld aufweisen und entgegengesetzt orientiert sind, und
– die zumindest zwei Induktivitäten (7, 8, 7a, 8a) den parallelgeschalteten Dioden (27, 28, 29, 30) zur gleichmäßigen Stromverteilung vorgeschaltet sind.Rectifier circuit, in the
- Diodes (27, 28, 29, 30) are connected in parallel for splitting streams on parallel branches,
- At least two inductors (7, 8, 7a, 8a) to form a current-compensated inductance have a common magnetic field and are oppositely oriented, and
- The at least two inductors (7, 8, 7a, 8a) are connected in parallel with the diodes (27, 28, 29, 30) for uniform current distribution.

Description

Auf vielen Gebieten der Leistungselektronik besteht die Aufgabe, Leistungsschaltelemente parallel zu schalten, um aus verfügbaren Bauelementen mit einer beschränkten Leistungsfähigkeit Geräte mit einer hohen Gesamtleistung aufzubauen.On Many areas of power electronics have the task of power switching elements parallel to turn off available components with a limited capacity equipment build up with a high overall performance.

Hierfür bekannte Maßnahmen sind:

– Verwendung speziell selektierter Bauelemente mit gleichen Kenndaten
– Besonderes (symmetrisches) Layout der elektrischen Verdrahtung
– Besonderes Layout des thermischen Aufbaues (gute Wärmekopplung)
– Verwendung von Bauelementen mit besonderen Eigenschaften (z.B. positiver Temperaturkoeffizient der Durchlassspannung)
– Symmetrierung der Ströme durch Widerstände und Induktivitäten
– Arbeiten mit einem Reduktionsfaktor der eine ungleiche Verlustleistungsaufteilung auf die Elemente berücksichtigt.

Known measures for this are:

- Use of specially selected components with the same characteristics
- Special (symmetrical) layout of the electrical wiring
- Special layout of the thermal structure (good heat coupling)
Use of components with special properties (eg positive temperature coefficient of the forward voltage)
- Symmetrization of the currents through resistors and inductors
- Working with a reduction factor that takes into account an unequal power dissipation distribution on the elements.

Um auf einen Emitterwiderstand in einer Parallelschaltung zweier Transistoren verzichten zu können, ist in der JP 59156020 A vorgesehen, einen Stromtransformator zum Ausbalancieren von Basisströmen mit den Basen der zwei Transistoren zu verbinden. Auch aus der GB 1 371 418 ist eine Parallelschaltung von Transistoren bekannt. Dabei werden die Emitterströme über einen Stromtransformator miteinander magnetisch gekoppelt um sie einander anzugleichen.In order to dispense with an emitter resistor in a parallel connection of two transistors is in the JP 59156020 A provided to connect a current transformer for balancing base currents with the bases of the two transistors. Also from the GB 1 371 418 a parallel connection of transistors is known. The emitter currents are magnetically coupled to each other via a current transformer to match each other.

Aus der DE 44 06 500 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur verlustarmen Erzeugung einer Wechselspannung offenbart. Die Schaltungsanordnung enthält einen Schaltumrichter, Schalter mit denen die Wirkungsrichtung umkehrbar ist, und eine Steuerung, die die Auf- und Entladung eines Ladekondensators steuert.From the DE 44 06 500 A1 a circuit arrangement for the low-loss generation of an alternating voltage is disclosed. The circuit arrangement includes a switching converter, switches with which the direction of action is reversible, and a controller that controls the charging and discharging of a charging capacitor.

In der US 4,321,662 ist ein Netzteil offenbart. Dabei werden Transformatoren mit Mittelabgriff verwendet. Dabei wird jeweils eine Diode für eine Phase als Einweggleichrichter verwendet. Alternativ ist ein Brückengleichrichter aus vier Dioden vorgesehen.In the US 4,321,662 is a power supply disclosed. It uses transformers with center tap. In each case, a diode is used for a phase as a half-wave rectifier. Alternatively, a bridge rectifier of four diodes is provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichrichterschaltung mit Dioden mit einfachen Mitteln ohne Einschränkungen im Layout, in der Bauelementeauswahl und ohne zusätzliche Verlustleistung zu erreichen.Of the Invention is based on the object, a rectifier circuit with diodes by simple means without restrictions in the layout, in the component selection and without additional To achieve power loss.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.These The object is achieved by the features of claim 1.

Demgemäß ist eine Gleichrichterschaltung vorgesehen, bei der

– Dioden zur Aufteilung von Strömen auf parallele Zweige parallelgeschaltet sind,
– zumindest zwei Induktivitäten zur Bildung einer stromkompensierten Induktivität ein gemeinsames Magnetfeld aufweisen und entgegengesetzt orientiert sind, und
– die zumindest zwei Induktivitäten den parallelgeschalteten Dioden zur gleichmäßigen Stromverteilung vorgeschaltet sind.

Accordingly, a rectifier circuit is provided in which

Diodes are connected in parallel to divide currents onto parallel branches,
- At least two inductors for forming a current-compensated inductance have a common magnetic field and are oppositely oriented, and
- The at least two inductors are connected in parallel with the diodes for uniform current distribution.

Eine Weiterbildung ergibt sich aus einem Unteranspruch.A Further development results from a subclaim.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei, in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to two, in the 1 and 2 illustrated embodiments explained in more detail.

Gleichrichterdioden für hohe Spannungen, speziell für hohe Schaltgeschwindigkeiten, sind nicht mit beliebig hoher Strombelastbarkeit erhältlich. Um eine hohe Geräteleistung zu erzielen, müssen die Dioden parallelgeschaltet werden. Dies ist nicht ohne weiteres möglich, da Dioden einen negativen Tempe raturkoeffizienten der Durchlassspannung aufweisen. Die heißere Diode übernimmt den größeren Strom und wird noch heißer. Da auch die Schaltverluste mit der Temperatur und mit dem Strom ansteigen, führt dies dazu, dass sich die Verluste größtenteils auf eine Diode konzentrieren und die Parallelschaltung nicht die gewünschte Wirkung zeigt.Rectifier diodes for high Tensions, especially for high switching speeds, are not with any high current carrying capacity available. For a high device performance to achieve the diodes are connected in parallel. This is not easy possible, because diodes have a negative temperature coefficient of the forward voltage exhibit. The hotter Diode takes over the bigger stream and gets even hotter. As well as the switching losses with the temperature and with the current rise, leads this means that most of the losses are concentrated on one diode and the parallel connection does not show the desired effect.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 ermöglichen die Symmetrierung der Diodenströme. In der 1 ist eine Gleichrichterschaltung gezeigt, bei der die Dioden 27, 28 bzw. 29, 30 durch vorgeschaltete Induktivitäten 7, 8; 7a, 8a parallelgeschaltet sind, wodurch die gleichmäßige Stromaufteilung erreicht wird. Die Dioden 27 bis 30 speisen dabei Kondensatoren 31.The embodiments according to the 1 and 2 allow the symmetrization of the diode currents. In the 1 a rectifier circuit is shown in which the diodes 27 . 28 respectively. 29 . 30 by upstream inductances 7 . 8th ; 7a . 8a are connected in parallel, whereby the uniform current distribution is achieved. The diodes 27 to 30 feed capacitors 31 ,

Bei unterschiedlichen Durchlassspannungen der Dioden 27 bis 30 ist die Wirkung wie folgt:
Eine unterschiedliche Durchlassspannung würde erst einmal zu ungleichen Strömen führen. Dies führt dazu, dass für den größeren Strom eine große Induktivität wirksam wird. Diese reduziert den Strom wieder, solange der Laststrom eine zeitliche Änderung aufweist, was bei einem gepulsten Betrieb immer der Fall ist. Die Entmagnetisierung des Ferritkernes erfolgt im ausgeschalteten Zustand durch unterschiedliche Spannungen an den Induktivitäten.At different forward voltages of the diodes 27 to 30 the effect is as follows:
A different forward voltage would first lead to uneven currents. As a result, a large inductance becomes effective for the larger current. This reduces the current again, as long as the load current has a temporal change, which is always the case with pulsed operation. The demagnetization of the ferrite core is carried out in the off state by different voltages at the inductors.

Die 2 zeigt eine Gleichrichterschaltung, bei der wieder Kaskaden von Induktivitäten 7b, 8b bis 7e, 8e und nachgeschalteten Dioden 32, die einen Kondensator 33 speisen, vorgesehen sind.The 2 shows a rectifier circuit, in which again cascades of inductors 7b . 8b to 7e . 8e and downstream diodes 32 that have a capacitor 33 food, are provided.

Claims

Rectifier circuit, in the - diodes ( 27 . 28 . 29 . 30 ) are connected in parallel for splitting currents onto parallel branches, - at least two inductances ( 7 . 8th . 7a . 8a ) have a common magnetic field to form a current-compensated inductance and are oppositely oriented, and - the at least two inductances ( 7 . 8th . 7a . 8a ) the parallel connected diodes ( 27 . 28 . 29 . 30 ) are connected upstream of the uniform current distribution.

A rectifier circuit according to claim 1, wherein a cascade circuit having a plurality of inductances ( 7b . 8b to 7e . 8e ) with downstream diodes ( 32 ) is provided.