DE2722339A1

DE2722339A1 - Static inverter with double primary transformer - has two input switches, and two output switches for opposite halves of output signal

Info

Publication number: DE2722339A1
Application number: DE19772722339
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing Grad Link; Werner Lochter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1978-11-30
Also published as: DE2722339C2

Abstract

The static inverter, for converting a dc voltage into voltages of alternating polarity, consists of an input filter (ES) connecting the dc source to the primary power switches (T1/D1, T2/D2) whose outputs are connected to a transformer's primary. The transformer's secondary is coupled via two secondary power switches (T3/D3, T4/D4), one for each halfwave, to the output filter (AS) which is coupled to the load (L). The transformer has two primaries, one for each halfwave, each of which is in series with one of the primary switches.

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Spannungen mitCircuit arrangement for generating voltages with

wechselnder Polarität aus einer Gleichspannung (Zusatz zu der Anmeldung P 27 14 152.2) Die Hauptanmeldung P 27 14 152.2 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Spannungen mit wechselnder Polarität aus einer Gleichspannung.alternating polarity from a DC voltage (addition to the registration P 27 14 152.2) The main application P 27 14 152.2 relates to a circuit arrangement for generating voltages with alternating polarity from a direct voltage.

Das der Hauptanmeldung zugrundeliegende Problem besteht darin, mit möglichst einfachen Mitteln eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Spannungen mit wechselnder Polarität aus einer Gleichspannung zu schaffen, die für einen großen Leistungsbereich anwendbar ist und bei einem hohen Wirkungsgrad ein verhältnismäßig geringes Gewicht und kleine Abmessungen aufweist.The problem underlying the parent application is with The simplest possible means a circuit arrangement for generating voltages with alternating polarity from a DC voltage to create that for a large one Power range is applicable and a relatively high efficiency has light weight and small size.

Es ist bisher z. B. üblich, Wechselrichter zu verwenden, die im Primärkreis zwei Leistungsschalter enthalten, welche im Rhythmus der zu erzeugenden Frequenz im Gegentaktverfahren auf einen Leistungsübertrager arbeiten, wobei die Sekundärwicklung dieses Ubertragers dann direkt die Wechselspannung liefert. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Leistungsübertrager für die zu erzeugende Frequenz ausgelegt werden muß, was z. B. bei 25 Hz-Wechselrichtern zu relativ schweren und unhandlichen Geräten führt.So far it is z. B. common to use inverters in the primary circuit two circuit breakers included, which in the rhythm of the frequency to be generated work in push-pull mode on a power transformer, with the secondary winding this transformer then supplies the alternating voltage directly. This solution has the Disadvantage that the power transformer can be designed for the frequency to be generated must what z. B. with 25 Hz inverters to relatively heavy and unwieldy devices leads.

Dieser Nachteil wird gemäß der Hauptanmeldung dadurch vermieden, daß ein Gleichstromumrichter, der mit einer wesentlich höheren als der zu erzeugenden Frequenz arbeitet, mit sekundären Leistungsschaltern und einer Steuerschaltung vorgesehen ist, die die primär aufgenommene Energie über die sekundären Leistungsschalter als positive oder negative Spannung an den Ausgang liefern, die dann über ein nachgeschaltetes Integrierglied auf die gewünschte Ausgangsform gebracht werden.According to the main application, this disadvantage is avoided in that a DC-DC converter with a much higher than that to be generated Frequency works, provided with secondary circuit breakers and a control circuit is that the primary energy absorbed through the secondary circuit breaker than Supply positive or negative voltage to the output, which is then connected via a downstream Integrating link can be brought to the desired initial shape.

Die vorliegende Erfindung erstrebt in einer besonderen Anwendungsform eine Weiterbildung des in der Hauptanmeldung offenbarten Gedankens. Die dem Hauptpatent zugrundeliegende Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung in besonders einfacher Weise dadurch gelöst, daß zwei primäre Leistungsschalter und ein Leistungsübertrager mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung vorgesehen sind, an der beide Ausgangshalbwellen vorhanden sind. Diese Lösung hat den Vorteil, daß durch die Verwendung von zwei primären Leistungsschaltern höhere Energien übertragen werden können.The present invention seeks in a particular form of application a development of the idea disclosed in the main application. The main patent The underlying task is particularly simple according to the present invention Way solved by having two primary circuit breakers and a power transformer with two primary windings and a secondary winding are provided on which both Output half-waves are present. This solution has the advantage that by using higher energies can be transmitted by two primary circuit breakers.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung schließt sich an die Sekundärwicklung ein Halbleiterschalter für die positiven Halbwellen bzw. ein weiterer Halbleiterschalter für die negativen Ausgangshalbwellen an. Die Verwendung von derartigen Schaltern hat den Vorteil, daß sie zusammengefaßt und dadurch voll integrierbar sind. Darüber hinaus ist bei der Verwendung von diskreten Transistoren und Dioden eine gemeinsame Montage beider Schalter auf einem einzigen Kühlkörper ohne Isolierung möglich.According to a further development of the invention, the secondary winding is connected a semiconductor switch for the positive half-waves or another semiconductor switch for the negative output half-waves. The use of such switches has the advantage that they can be combined and thus fully integrated. About that In addition, there is a common use of discrete transistors and diodes Both switches can be mounted on a single heat sink without insulation.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist in Reihe zu jedem Transistor der Halbleiterschalter eine Diode vorgesehen. Damit wird gewährleistet, daß die Transistoren auch bei inversem Betrieb geschützt sind.According to a further embodiment of the invention is in series with each Transistor of the semiconductor switch a diode is provided. This ensures that the transistors are protected even in inverse operation.

Die Erfindung wird anhand der Figur erläutert, die eine schematische Darstellung zeigt.The invention is explained with reference to the figure, which is a schematic Illustration shows.

Nach der Wiedergabe in der Figur wird eine Eingangsspannung UE über ein Eingangssieb ES und einen Leistungsübertrager U mit den Primärwicklungen P1, P2 Eingangstransistoren und Dioden T1/D1 bzw. T2/D2 zugeführt. Der Leistungsübertrager U weist sekundärseitig eine Ausgangswicklung S auf, deren eines Ende den ersten Ausgangspol bildet und deren anderes Ende über einen Schalter T3/D3 und T4/D4 den zweiten Ausgangspol bildet. Zwischen die beiden Ausgangspole ist ein Kondensator C geschaltet. Daran schließt sich ein Ausgangssieb AS an.After the rendering in the figure, an input voltage UE is above an input screen ES and a power transformer U with the primary windings P1, P2 input transistors and diodes T1 / D1 and T2 / D2, respectively. The power transmitter U has an output winding S on the secondary side, one end of which is the first Forms the output terminal and the other end via a switch T3 / D3 and T4 / D4 forms the second output pole. There is a capacitor between the two output poles C switched. This is followed by an exit sieve AS.

Die Ausgangsspannung UA wird über die Widerstände R2, R3 einem Soll-Ist-Wertvergleicher SIV zugeführt. An der Ausgangsspannung ist ein Verbraucher L angeschlossen.The output voltage UA is sent to a target / actual value comparator via the resistors R2, R3 SIV fed. A consumer L is connected to the output voltage.

Am Eingangspol des Soll-Ist-Wertvergleichers SIV ist ein Signalgeber SG angeordnet, dessen Signal den von einem Taktgeber TG angesteuerten Pulsbreitenmodulator PBM so ansteuert, daß Steuersignale zur Ansteuerung von Treiberstufen TR1, TR2 bzw. über einen Inverter IN angesteuerte Treiberstufen TR3 und TR4 entstehen. Dabei werden durch einen vom Signalgeber SG gesteuerten Polaritätsfeststeller PF die zugehörigen Treiberstufen TR1 und TR3 bzw. TR2 und TR4 ausgewählt. Dabei können die Transistoren T3, T4 mit dem niederfrequenten Ausgangssignal des Polaritätsfeststellers PF oder auch mit dem hochfrequenten Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators PBM über den gestrichelt dargestellten Inverter IN angesteuert werden. Das wird vor allem sinnvoll, wenn in den Treiberstufen TR3, TR4 Pulsübertrager zur Ansteuerung der Leistungsschalter T3, T4 verwendet werden.There is a signal transmitter at the input pole of the target / actual value comparator SIV SG arranged, the signal of which is controlled by a pulse generator TG pulse width modulator PBM controls in such a way that control signals for the control of driver stages TR1, TR2 or Driver stages TR3 and TR4 controlled via an inverter IN arise. Be there the associated polarity detector PF controlled by the signal transmitter SG Driver stages TR1 and TR3 or TR2 and TR4 selected. The transistors T3, T4 with the low-frequency output signal of the polarity detector PF or also with the high-frequency output signal of the pulse width modulator PBM via the Inverter IN shown in dashed lines are controlled. This is especially useful if in the driver stages TR3, TR4 pulse transmitter to control the circuit breaker T3, T4 can be used.

Das gewünschte Ausgangssignal wird vom Signalgeber SG nach Frequenz und Kurvenform vorgegeben und über eine Steuer- und Regelschaltung auf den Ausgang übertragen. Vom Polaritätsfeststeller PF werden bei der positiven Halbwelle POS die Leistungstransistoren T1 und T3 bzw. bei der negativen Halbwelle NEG die Leistungstransistoren T2 und T über die jeweilige Treiberstufe TR1 bis TR4 eingeschaltet. Der Soll-Ist-Wertvergleicher SIV steuert den Pulsbreitenmodulator PBM, dessen Arbeitsfrequenz vom Taktgeber TG bestimmt wird. Das Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators steuert bei der Erzeugung der positiven Halbwelle über die Treiberstufe TR1 den Leistungstransistor T1 an. Dieser Leistungstransistor arbeitet auf die Primärwicklung Pl des Leistungsübertragers U in der Art, daß bei leitendem Transistor T3 und gesperrtem Transistor T4 durch die Polung der Wicklung P1 zu der Wicklung S ein Sperrumrichter entsteht, der an dem Ladekondensator C eine positive Spannung erzeugt. Umgekehrt wird bei der Erzeugung einer negativen Ausgangsspannung bzw. der negativen Halbwelle der Transistor T2 vom Pulsbreitenmodulator PBM angesteuert. Dieser Transistor arbeitet auf die Primärwicklung P2 in der Art, daß bei leitendem Transistor T4 durch die Polung der Wicklung P2 zu der Wicklung S ein Sperrumrichter entsteht, der an dem Ladekondensator C eine negative Spannung erzeugt.The desired output signal is provided by the signal generator SG according to frequency and curve shape are specified and sent to the output via a control and regulating circuit transfer. With the positive half-wave POS the power transistors T1 and T3 or in the case of the negative half-wave NEG the power transistors T2 and T switched on via the respective driver stage TR1 to TR4. The set-actual value comparator SIV controls the pulse width modulator PBM, its operating frequency is determined by the clock TG. Controls the output signal of the pulse width modulator the power transistor when generating the positive half-wave via the driver stage TR1 T1 on. This power transistor works on the primary winding Pl of the power transformer U in the way that with conductive transistor T3 and blocked transistor T4 through the polarity of the winding P1 to the winding S creates a flyback converter that is connected to the charging capacitor C generates a positive voltage. The opposite is true for generation a negative output voltage or the negative half cycle of the transistor T2 controlled by the pulse width modulator PBM. This transistor works on the primary winding P2 in such a way that when the transistor T4 is conductive, the polarity of the winding P2 to the winding S a flyback converter arises, which is connected to the charging capacitor C. negative voltage generated.

Die beiden Dioden D4', D3' schützen die Transistoren T3, T4 bei inversem Betrieb. So wird z. B. bei leitendem Transistor T3 durch den Spannungsabfall an der Diode D3 der Transistor T4 verpolt. Durch Zwischenschalten der Diode D4' wird diese inverse Spannung (Verpolspannung) vom Transistor T4 ferngehalten. Umgekehrt schützt die Diode D3' in entsprechender Weise den Transistor T3 vor inversem Betrieb (Verpolung).The two diodes D4 ', D3' protect the transistors T3, T4 in the event of an inverse Operation. So z. B. with conductive transistor T3 due to the voltage drop the diode D3 the transistor T4 reversed polarity. By interposing the diode D4 ', this inverse voltage (polarity reversal) kept away from the transistor T4. Vice versa the diode D3 'protects the transistor T3 from inverse operation in a corresponding manner (Reverse polarity).

Entsprechend den Ausführungen in der Hauptanmeldung P 27 14 152.2 ist die vorliegende Erfindung ebenfalls nicht nur für Sperrwandler, sondern auch für Durchflußwandler anwendbar.Corresponding to the statements in the main application P 27 14 152.2 The present invention is also not only for flyback converters, but also applicable for flow converters.

3 Patentansprüche 1 Figur Leerseite3 claims 1 figure Blank page

Claims

Claims 1Circuit arrangement for generating voltages with alternating polarity from a direct voltage with a direct current converter, the one with a much higher frequency than the one to be generated works with secondary Circuit breakers and a control and regulation circuit, which is the primary recorded Energy through the secondary circuit breaker as positive or negative voltage to the output, which is then applied there via a downstream integrator the desired initial shape can be brought, according to patent application P 27 14 152.2, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that two primary circuit breakers (T1 / D1, T2 / D2) and a power transformer (2) with two primary windings (P1, P2) and one Secondary winding (S) is provided on which both output half-waves are present.

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a semiconductor switch is connected to the secondary winding (S) (T3 / D3) for the positive half-waves or another semiconductor switch (T4 / D4) for the negative output half-waves.

3. Circuit arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the semiconductor switch (T3 / D3, T4 / D4) a diode (D3 'resp.

D4 ') is provided.