DE2047934C2 - Schaltungsanordnung für pulsbreitengesteuerte Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für pulsbreitengesteuerte Schaller mit nachfolgender Siebinduktivität und einer Nu'ldiode.

Infolge der auch bei gleichen Typen von Schaltern, speziell Leistungstrar.sistoren, oft unterschiedlichen Werle der Schwellspannungen, inneren Widerstände und Stromverstärkungsfaktoren tritt bei direkter Parallelschaltung eine entsprechend unterschiedliche Stroniauftcilung auf. Wenn zu jedem Transistor der gleiche Widerstand in Serie geschaltet wird, so tritt eine bessere Stromaufteilung in dem Maße ein, in dem dieser Widerstandswert erhöht wird. Schließt man diesen Widerstand nicht kollektorseitig, sondern cmitterseitig an, so daß er als Gegenkopplung wirkt, so verstärkt sich diese ausgleichende Wirkung um ein weiteres. Dies gilt sowohl für Transistoren, die im stetigen Betrieb als auch für solche, die im Schaltbetrieb arbeiten.

Diese bekannte Schalllingsart läßt sich jedoch für parallelgeschaltete Transistoren mit induktiver Belastung nicht anwenden. Bei η parallelgeschaltclcn Transistoren, die auf eine gemeinsame Induktivität arbeiten, hat nämlich der als letzter abschallende Transistor den «-fachen Strom kurzzeitig zu führen, da während der Differenzen der Abschall/.citcn der Strom durch die Induktivität annähernd gleich bleibt. Das halle zur Folge, daß die Transistoren nur mit Mn ihres zulässigen Stromwertes eingesetzt werden dürften.

In dem in der Siemens-Zeitschrift, Februar 1964, auf den S. 101 bi^ U)9 abgedruckten Aufsair Lciiunnsnansistoren für Gleichspannungswandler -umformer und -regler, sind im Bild 3 auf der S. 102 Möglichkeiten der Parallelschaltung von Transistoren dargestellt. In der Schaltung «, die die Fig. 1 zeigi. ist die Primärwicklung eines Transformators zweigeteilt und jede Hälfte davon einem Trar.sistoi al· Arbeitswiderstand zugeteilt. Diese Art der Parallel· schaltung von Transistoren, die im Schaltbetrie!

arbeiten, gewährleistet gleiche Stromaufteilung. Bc; unterschiedlichen Aussehaltzeiten der Schaltgliedei treten dagegen in den später abschaltenden Schalter;: Stromspitzen auf, wie im vorherigen Absatz erläuter. wurde.

Der Erfindum: iiegt die Aufgabe zugrunde. m< einfachen Mitteln eine Schaltungsanordnung ■/■>■ schaffen, die eine gleichmäßige Stromaufteilung fü. pulsbreitengesteuerte Schalter mit nachfolgende: Siebinduktivität und einer Nulidiode gewährleiste!

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Parallelschaltung der pulsbreitengesteuerten Schalter jeden· Schalter'eine eigene Induktivität und die entspre chende Nulldiode zugeordnet sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß durch die inneren Widerstände de· Induktivitäten und der Nulldioden während de; Sperrphase der Schalter, z. B. Transistoren, Stromdifferenzen ausgeglichen werden, die in deren vorheriger Einschaltdaucr entstanden sind. Der Unterschied gegenüber der bekannten Ausführung der

Parallelschaltung von Transistoren mit aufgeteilte! Primärwicklung eines Transformators besteht darin, daß bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung die Induktivitäten nicht miteinander verkoppelt sind, so daß ungleichmäßige Ausschaltzeiten ohne wechselseitigen Einfluß auf den Stromwert bleiben.

Unter pulsbreitengesteuerten Schaltern sind beispielsweise Schaltregler oder auch Wechselrichter mit nachfolgender Gleichrichtung (Gleichspannungswandler) zu verstehen. Mit Schaltregler wird be kanntlich eine Regeleinrichtung mit geschaltetem Stellglied bezeichnet. Unter Gleichspannungswandler soll eine in sich abgeschlossene Baugruppe verstanden werden, die mit Hilfe eine;; geschalteten Stellgliedes eine Eingangsspannung durch Anwcndung eines Transformators in eine galvanisch getrennte, gegebenenfalls auch höhere Gleichspannung umwandelt.

Die Spannungsabfälle über den Innenwiderständen von Induktivität und Nulldiode sind stromabhängig.

Dadurch ist die Stromabfallgeschwindigkeit während der Sperrphase der Schalter, z. B. Transistoren, stromabhängig, wodurch bei geringen Unterschieden der charakteristischen Größen der Transistoren und der Induktivitäten ein verhältnismäßig guter Ausgleich gegeben ist. Es ist zweckmäßig, Schalter, z. B. Transistoren, mit sehr kleinen Einschalt-, Speicherund Schaltzeiten zu wählen, da Differenzen dieser Größen der parallelgeschalteten Transistoren von starkem Einfluß sind.

Wenn die Stromdifferenzen der Schalter jedoch zu groß sind, kann nacn einer Weiterbildung der Erfindung der Innenwiderstand des Entladekreises für die Drosselenergie durch einen Widerstand in Serie zur Nulidiode vergrößert werden. Derselbe Effekt kann aber auch durch einen Widerstand zwischen der Induktivität und dem Ausgangskondensator bzw. zwischen der Induktivität und dem Anschlußpunkt der Nulldiode erreicht werden. Es ist aber auch möelich.

den Innenwiderstand durch einen Widerstand zwischen dem Schalter und dem Anschlußpunkt der Nulldiode zu vergrößern, wodurch während der Einschaltphase der Schalter SiromdifTerenzen ausgeglichen werden. "

Um den Wirkungsgrad einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung noch zu ste:gern, !st" es möglich, die Induktivitäten und oder die Serienwiderstände abzugleichen. Durch ein derartiges gezieltes Eingreifen können kleinere Serienwiderstände Verwendung finden. Außerdem erfolgt ein gewisser Ausgleich der Stromdifferenzen bereits während der Stromführzeiten der Transistoren durch zweckmäßig abgeglichene Induktivitäten.

Die Erfindung wird an Hand einer Schaltungsanordnung für Schaltregler mit parallelgeschalteten Schaltgliedern erläuten, die die Fig. 2 zeigt. Im Längszweig ist ein ScbaJnransjstor TI vorgesehen, der in Abhängigkeit der Verhältnisse an einem nicht dargestellten Belastungswiderstand gesteuert wird. was durch die darunter angedeutete Stromkurve iß in Abhängigkeit von der Zeit / symbolisiert werden soll. In Reihe mit diesem Schalter befindet sich eine Speicherinduktivität DrX. Eine Diode Dl ist als Querglied mit ihrem einen Pol an den Verbindungspunkt Induktivität und Schaltlransistor derart eingeschaltet, daß sich die Diode bei leitendem Transistorschalter im Sperrbereich und bei gesperrtem Schalter infolge der Gegen-IZMK der Induktivität im Durchlaßbereich befindet. Weiterhin gehört zu einem Schaltregler ein Siebkondensator C, der der Unterdrückung infolge des periodischen An- und Abschaltens entstehenden Wechselspannungsanieile dient.

Wenn der Schalter 71 mit einer bestimmten Frequenz und einem bestimmten Impuls-Pau.e-incrhältnis betätigt wird, ergibt sich am au-gangsseitigen Lastwiderstand infolge der integrierenden _\\irkunder Speicherinduktivität und der kapazität eine Gleichspannung die dem arithmetischen Mulche 1 der durch den Schalter geschalteten Spannungsimpuls* entspricht. Die Schalldiode hat hierbei wesentliche Funktion, die während der Impulsdauer in der Speicherinduktivität gespeicherte Energie ::; der Pause in den Lastkreis abzuleiten.

Zur Erzielung von Schaltreglern fur groL· e Leistunc ist es erforderlich, mehrere Schalter parai ,' zu schalten. Zur vereinfachten Darstellung ist i..r diesen Zweck in der Figur nur der Transistor - ζ vorge-hen. dem die Induktivität DrI und ,· = >:, eigene Nulldiode Dl zugeordnet sind. Durch «.l· inneren Widerstände der Induktivitäten DrI. D, .: und der Nulldioden Dl. D 2 werden wahrenci c, Sperrphase der Transistoren Stromdiffercnzen a,: Beglichen die in der vorhergehenden Einschaltd-.nu einstanden sind. Wenn diese inneren Widerst;..-: nicht ausreichen, kann der uinenwiderstand des I η ladekreises für die Drosselenergie durch einen W kl . stand RDX. RDl in Serie zur Nulldiode vergrol._: werden Dieser Effekt kann auch erzielt wen:. durch einen Widerstand RDrX. RDrI zwisd. Induktivität und Auscangskondensator bzw. dm. einen Widerstand RTl, RTl zwischen Transit und Anschlußpunkt der Nulldiode. Nicht dargeM^- ist ferner die Möglichkeit, den zuletzt genannt---Widerstand zwischen der Induktivität und dem A:v schlußpunkt der Nulldiode vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für pulsbreiten^esteu-Schalter mit nachfolgender Siebinduktivitäl

und einer Nulldiode, dadurch sicke π η zeichnet, daß bei einer Parallelschaltung der pulshreitengesteuerten Schalter (7"1, 72) jedem Schalter eine eigene Indukti\ität (/JrI. Dr2) und die entsprechende Nulldiode (Dl. D 2) zugeordnet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand des Entladekreises für die Dros:;elencrgie durch einen Widerstand (RDl, RD2) in Serie~zur Nulldiode (Dl, Dl) vergrößert ist.

?i. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand des Entladekreises durch einen Widersland (RDrI. RDrI) zwischen Induktivität (DrI. Dr2) und Ausgangskondensator (C) bzw. zwischen Induktivität und Anschlußpunkt der Nulldiode bzw. zwischen Induktivität und Anschlußpunkt der Nulldiode vergrößert ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand des Entladekreises durch einen Widerstand (RTl, RT2) zwischen Schalter (Tl. 72) und Anschlußpunkt der Nulldiode (D 1, Dl) vergrößert ist.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Serienwiderstände abgeglichen sind.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten abgeglichen sind.