DE2264178C3

DE2264178C3 - Push-pull inverter with switching transistors in mid-point connection

Info

Publication number: DE2264178C3
Application number: DE19722264178
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 8000 München Preis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1976-08-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegentakt Wechselrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Gegentakt-Wechselrichter ist bereits bekannt(US-PS36 57 631).The invention relates to a push-pull inverter according to the preamble of the claim 1. Such a push-pull inverter is already known (US Pat. No. 3,657,631).

Gleichspannungswandler mit in Gegentakt geschalte iDC / DC converter with push-pull connected i

Hauptübertrager die durch die Zusatzwicklung des SteuerT'bertragers hervorgerufenen Gleichstromdurchflutungen im Steuerübertrager kompensieren. Außerdem ist der Arbeitspunkt der Transistoren im Differenzverstärker bei entsprechender Bemessung der Zusatzwicklung so gewählt, daß die in der Zusatzwicklung des Steuerübertragers induzierte Wechselspannung kleiner als die Kollektor-Emitter-Spannungen an Transistoren des Differenzverstärkers ist.Main transformer the direct current flow caused by the additional winding of the control transformer Compensate in the control transmitter. In addition, the operating point of the transistors is im Differential amplifier with appropriate dimensioning of the additional winding selected so that the in the additional winding of the control transformer induced alternating voltage lower than the collector-emitter voltages Transistors of the differential amplifier is.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispicls näher erläutert.Further details of the invention are based on an exemplary embodiment shown in the figure explained in more detail.

Die Figur zeigt einen im Gegentakt arbeitenden selbsterregten Transistorwechselrichter mit einemThe figure shows a push-pull self-excited transistor inverter with a

ten Transistoren arbeiten mit einem Transformator, an 35 Hauptübertrager L/l und zwei Schalttransistoren Ts3th transistors work with one transformer, 35 main transformers L / l and two switching transistors Ts 3

und 7s4. Die Primärwicklung a 1 des Hauptübertragers ist über eine Mittelanzupfung und über die an die Wicklungsenden der Primärwicklung angeschlossenen Kollektor-Emitter-Strecken der Schalttransistoren mit einer Betriebsspannungsquelle Ub verbunden. Parallel zur Primärwicklung a 1 des Hauptübertragers ist die Primärwicklung a 2 eines Steuerübertragers Ü 2 mit einem Sättigungskern angeschlossen. Die Basis-Emitter-Strecken der Schalttransistoren Ts 3, 7s 4 sind an dieand 7s4. The primary winding a 1 of the main transformer is connected to an operating voltage source Ub via a central pickup and via the collector-emitter paths of the switching transistors connected to the winding ends of the primary winding. In parallel with the primary winding a 1 of the main transformer, the primary winding a 2 of a control transformer Ü 2 with a saturation core is connected. The base-emitter paths of the switching transistors Ts 3, 7s 4 are connected to the

den eine rechteckförmige Wechselspannung angelegt wird. Die Schalttransistoren müssen so gesteuert werden, daß die an den Transformator gelegten positiven und negativen Spannungszeitflächen möglichst gleich groß sind. Durch fehlende oder unzureichende Symmetrierung bedingte Spannungshalbwellen mit unterschiedlichen Spannungszeitflächen ergeben ungleiche Magnetisierungsstromhalbwellen und treiben den Kern des Lasttransformators einseitig bis in dento which a square-wave alternating voltage is applied. The switching transistors must be controlled in this way that the positive and negative voltage time areas applied to the transformer are as possible are the same size. Voltage half-waves caused by missing or insufficient balancing with different voltage time areas result in unequal magnetizing current half-waves and drift the core of the load transformer on one side up to the

Sättigungsbereich. Zur Vermeidung dieser unerwünsch- 45 mit einer Mittelanzapfung versehene SekundärwicklungSaturation range. To avoid this undesirable secondary winding provided with a central tap

ten Sättigungserscheinungen können gepaarte Bauteile verwendet oder die Betriebsinduktivität des Transformators niedrig ausgelegt und der magnetische Kreis mit einem Luftspalt versehen werden. Der Nachteil der zuletzt genannten Maßnahmen besteht darin, daß die Transformatoren größer zu bemessen sind, als sie für vollkommen gleiche Halbwellen ausgelegt werden müßten.For the saturation phenomena, paired components or the operating inductance of the transformer can be used designed low and the magnetic circuit provided with an air gap. The disadvantage of the The last-mentioned measures are that the transformers are to be dimensioned larger than they are for completely identical half-waves would have to be designed.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits ein Gegentakt-Wechselrichter mit Schalttransistoren in Mittelpunktschaltung und einem Hauptübertrager bekannt, bei dem Maßnahmen zur Symmetrierung der ausgangsseitigen Spannungshalbwellen zur Anwendung gelangen, wobei an den Kollektorstrecken der Schalt-62 des Steueriibertragers angeschaltet. An den Sekundärwicklungen öl, el des Hauptübertragers werden Ausgangsspannungen U 3 und U 4 erhalten.
Insbesondere bei hoher Arbeitsfrequenz und bei ungünstigen Bauteiletoleranzen können in dieser Schaltung Unsymmetrien auftreten, die dazu führen, daß der Hauptübertrager Ü1 infolge des dann gegebenen Gleichstromanteils der einliegenden Spannung einseitig in seinen Sättigungsbereich gelangt. Hierbei treten im Kollektorkreis des langsamer schaltenden Schalttransistors am Ende seiner Durchlaßphase Stromspitzen auf, die dann abgeschaltet werden müssen, wobei die Schaltverluste den Schalttransistor meist unzulässig hoch beanspruchen. Um dies zu vermeiden, ist eineTo avoid these disadvantages, a push-pull inverter with switching transistors in a mid-point circuit and a main transformer is known, in which measures to balance the output voltage half-waves are used, with the switching 62 of the control transformer being connected to the collector paths. Output voltages U 3 and U 4 are obtained at the secondary windings oil, el of the main transformer.
In particular at a high operating frequency and with unfavorable component tolerances, asymmetries can occur in this circuit, which lead to the main transformer U 1 reaching its saturation range on one side as a result of the then given direct current component of the applied voltage. In this case, current peaks occur in the collector circuit of the switching transistor, which switches more slowly, at the end of its conducting phase, which then have to be switched off, the switching losses usually stressing the switching transistor to an inadmissibly high level. To avoid this is one

transistoren proportionale Spannungen gebildet sind, to Zusatzschaltung vorgesehen, die den SättigungskernTransistors proportional voltages are formed, to additional circuit provided that the saturation core

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deren Differenz einem Differenzverstärker mit zwei inversen Ausgängen zugeführt ist. Eine solche Schaltung, die als fremderregter Wechselrichter mit Impulsbreitensteuerung arbeitet, ist in der oben genannten US-PS 36 57 631 dargestellt. Die für die Steuerung der Schalttransistoren erforderlichen, in einem Multivibrator erzeugten Steuerimpulsfolgen werden in zwei aktiven Stufen, die mit den beiden Ausgängen des des Steuerübertragers entsprechend der gegebenen Unsymmetrie zusätzlich so beeinflußt, daß diese auf einen vernachlässigbaren Wert zurückgeht.the difference of which is fed to a differential amplifier with two inverse outputs. Such a circuit, which works as an externally excited inverter with pulse width control is mentioned in the above U.S. Patent 3,657,631 shown. The ones required to control the switching transistors in a multivibrator generated control pulse sequences are in two active stages, which are connected to the two outputs of the of the control transformer according to the given asymmetry is also influenced so that this on decreases by a negligible amount.

Zu diesem Zweck werden die Kollektorströme der beiden Schalttransistoren mit Hilfe.von Stromwandlern Wl, W2 in proportionale Gleichspannungen L/l, Ul umgeformt. Die Primärwicklungen der beiden Stromwandler liegen im Kollektorkreis der SchalttransistorenFor this purpose, the collector currents of the two switching transistors are converted into proportional DC voltages L / l, Ul with the help of current transformers Wl, W2 . The primary windings of the two current transformers are located in the collector circuit of the switching transistors

7s 3 und 7s4,die sekundärseitig nach Gleichrichtung an den Kondensatoren Cl und Cl einer Integrierschaltung erhaltenen Gleichspannungen Ui und U 2 sind gegeneinander geschaltet Ihre Differenz steuert den Eingang des temperaturstabilen Differenzverstärkers mit den Transistoren 751 und Ts 1 Der Differenzverstärker wird von einem Ausgang des Wechselrichters mit der Spannung UA über eine Gieichrichterschaltung Gl mit einer stabilisierten Hilfsspannung Uz gespeist Die Belastung des Differenzverstärkers besteht aus einer symmetrischen Zusatzwicklung I, II des Steuerübertragers Ü2 mittels der im Wechselrichter auftretenden Unsymmetrien durch Steuerung des Sättigungskernes ausgeregelt werden. Die symmetrisch ausgebildete Zusatzwicklung I, II ist an inverse Ausgänge d 1, c/2 des Differenzverstärkers angeschlossen und wird bei symmetrischen Spannungszeitflächen am Hauptübertrager von zwei gleich großen Strömen Ji, /2 in entgegengesetzten Richtungen durchflossen, so daß die Summe der zusätzlichen, durch Ji, /2 gegebenen Durchflutung in diesem Falle null ist7s 3 and 7s4, the DC voltages Ui and U 2 obtained on the secondary side after rectification at the capacitors Cl and Cl of an integrating circuit are switched against each other. Their difference controls the input of the temperature-stable differential amplifier with the transistors 751 and Ts 1 the voltage UA fed via a rectifier circuit Gl with a stabilized auxiliary voltage Uz The load on the differential amplifier consists of a symmetrical additional winding I, II of the control transformer Ü2 by means of the asymmetries occurring in the inverter are regulated by controlling the saturation core. The symmetrically designed additional winding I, II is connected to inverse outputs d 1, c / 2 of the differential amplifier and, with symmetrical voltage-time areas on the main transformer, two currents Ji, / 2 of equal size flow in opposite directions, so that the sum of the additional through Ji , / 2 given flow rate is zero in this case

Bei gestörter Schaltsymmetrie des Transistor-Wechselrichters dagegen, z. B. bei zu langsam schaltendem Transistor Ts 3, wird die stromproportionale Spannung Ui größer als U 2, so daß der Transistor Ts 1 des Differenzverstärkers weiter in seinen Durchlaßbereich gesteuert wird, während Ts 2 mehr in den Sperrzustand gelangt Dadurch steigt /1 an, während gleichzeitig J 2 auf einen entsprechend kleineren Wert zurückgeht. Es ergibt sich eine resultierende Durchflutung Ji ■ w\—J2 ■ w\\, weiche den Sättigungskern zusätzlich so beeinflußt, daß er während der Durchlaßphase des Schalttransistores Ts 3 schneller, während der ^perrphase dagegen verzögert in den Sättigungsbereich gelangt Der Schalttransistor Ts 3 wird somit in gewünschter Weise früher ausgeschaltet bzw. später eingeschaltet, so daß die Unsymmetrie auf ein zulässiges Maß zurückgeht.If the switching symmetry of the transistor inverter is disturbed, however, z. B. with too slowly switching transistor Ts 3, the current-proportional voltage Ui is greater than U 2, so that the transistor Ts 1 of the differential amplifier is controlled further in its pass band, while Ts 2 is more in the blocking state at the same time J 2 goes back to a correspondingly smaller value. The result is a resulting flux Ji ■ w \ —J2 ■ w \\, which also influences the saturation core in such a way that it reaches the saturation area more quickly during the conducting phase of the switching transistor Ts 3, while the switching transistor Ts 3 is delayed during the blocking phase thus switched off earlier or switched on later as desired, so that the asymmetry goes back to a permissible level.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Push-pull inverter with switching transistors in midpoint connection using a main transformer and with measures for Balancing of the voltage half-waves on the output side, with the Switching transistors proportional voltages gebil differential amplifier are connected, additionally influenced in their pulse width in the event of asymmetry

The invention is based on the object of a balancing circuit for a push-pull inverter specify the type mentioned in the preamble of claim 1, using the principle of It is already known in inverter circuits in addition to a self-excited saturation control Main transformer a control transformer with saturation

det are, the difference of which is provided to a differential amplifier, o supply core in order to avoid large hysteresis losses in the

over d switching losses in de lit.

with two inverse outputs, characterized in that a control unit (L / 2) with a saturation core is provided, which is fed from the main transformer (L? 1) on the secondary side to the base-emitter paths of the switching transistors (Ts 3, Ts 4) is connected and provided with a symmetrical additional winding (I, II) which is connected to the inverse outputs (dl, d2) of the differential amplifier.

supply

Avoid main transformer and switching losses in the line transistors (DT-PS 12 44 281).

This object is achieved by the means specified in the characterizing part of claim 1.

The advantage of the invention is that it results in perfect self-excitation of the push-pull inverter is achieved with unchanged good symmetry of the load-side voltage half-waves.

The differential amplifier is designed so that d Sif

2. Push-pull inverter according to claim 1, ₂ o with symmetry of the voltage time areas on

characterized in that the alternating voltage induced in the additional winding (I, H) of the control transformer (L / 2) is lower than the collector-emitter voltages at transistors (7s 1, Ts 2) of the differential amplifier.