DE2751742A1 - High efficiency push=pull power supply inverter - has output transistor drive regulation via pulse shaper prior to driver - Google Patents

High efficiency push=pull power supply inverter - has output transistor drive regulation via pulse shaper prior to driver

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DE2751742A1
DE2751742A1 DE19772751742 DE2751742A DE2751742A1 DE 2751742 A1 DE2751742 A1 DE 2751742A1 DE 19772751742 DE19772751742 DE 19772751742 DE 2751742 A DE2751742 A DE 2751742A DE 2751742 A1 DE2751742 A1 DE 2751742A1
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Abstract

The push-pull inverter is designed to operate with high efficiency (over 90%) and to have high power capability. It comprises an astable multivibrator (1) with symmetrical output pulse which is shaped (2) and fed to a driver stage (3). The driver is connected to the push-pull output stage (4). This is connected across the output transformer primary (51) whose centre tap is fed from the supply voltage. Auxiliary secondaries (53, 54) supply the driver stage. In the pulse shaper stage, the output pulses of the astable multivibrator have their length limited and their amplitude is varied so that the amount of overdrive in the final stage transistors is limited to a value dependent on the operating condition of the inverter. Optimum operation is obtained via a regulator (D5, 6, C4, 6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen fremderregten Gegentaktwechsel-The present invention relates to a separately excited push-pull alternating

richter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.judge according to the preamble of claim 1.

Zur Stromversorgung elektronischer Geräte, beispielsweise von Fernsehempfängern, ist es üblich, fremderregte Gegentaktwechselrichter vorzusehen.For the power supply of electronic devices, e.g. television receivers, it is common to use separately excited push-pull inverters.

Derartige Gegentaktwechselrichter weisen jedoch erhebliche Nachteile auf.Such push-pull inverters, however, have considerable disadvantages on.

So besitzen diese Gegentaktwechselrichter nur einen sehr geringen Wirkungsgrad und sind wegen der damit verbundenen unerwünschten Wärmeentwicklung lediglich für kleine Nutzleistungen geeignet.These push-pull inverters only have a very small one Efficiency and are because of the associated undesirable heat generation only suitable for small useful services.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fremderregten Gegentaktwechselrichter der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und große elektrische Leistungen übertragen kann.The invention is based on the object of an externally excited push-pull inverter of the type mentioned to develop, which has a high degree of efficiency and can transmit large electrical powers.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Treiberstufe die Impulsdauer der Eingangsimpulse begrenzende Impulsformerstufen vorgeschaltet sind.According to the present invention, this object is achieved by that the driver stage the pulse duration of the input pulses limiting pulse shaping stages are connected upstream.

Dabei sind'gaaa8 d ß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Treiberstufe die Impulsdauer der Eingangsimpulse durch Einschaltverzögerung begrenzende Impuisformerstufen vorgeschaltet.These are an advantageous embodiment of the invention of the driver stage the pulse duration of the input pulses by means of a switch-on delay limiting impulse former stages connected upstream.

Gemäß weiterer vorteilhafter Ausbildungen der Erfindung sind die Eingangsimpulse durch die Impulsformerstufen in ihrer Amplitude veränderbar, wobei diese Veränderung der Amplituden der Eingangsimpulse bei einer mit Transistoren bestückten Gegentaktendstufe zur Einstellung vorbestimmter Übersteuerungsgrade der Endstufentransistoren erfolgt.According to further advantageous embodiments of the invention, the input pulses changeable in their amplitude by the pulse shaper stages, whereby this change the amplitudes of the input pulses in a push-pull output stage equipped with transistors to set predetermined degrees of overload of the output stage transistors.

Dazu werden die Impulsformerstufen erfindungsgemäß durch eine aus dem Ausgangs transformator gewonnene Regelspannung beeinflußt.For this purpose, the pulse shaping stages are made according to the invention by a the control voltage obtained at the output transformer.

Der Wirkungsgrad eines derartigen Gegentaktwechselrichters wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung noch zusätzlich dadurch erhöht, daß die Betriebsspannungen der Treiberstufe der Ausgangs leistung der Gegentaktendstufe entnommen werden.The efficiency of such a push-pull inverter is according to a further advantageous embodiment of the invention additionally thereby increases that the operating voltages of the driver stage of the output power of the push-pull output stage can be removed.

Erfindungsgemäß wird die Impulsdauer der Eingangs impulse zur Einstellung der an der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators auftretenden Ausgangsspannung auf vorbestimmte Werte durch die Impulsformerstufen zusätzlich verändert.According to the invention, the pulse duration of the input pulses for setting the output voltage occurring at the secondary winding of the output transformer additionally changed to predetermined values by the pulse shaper stages.

Ein erfindungsgemäßer Gegentaktwechselrichter läßt sich besonders einfach dadurch realisieren, daß den Impulsformerstufen ein astabiler Multivibrator vorgeschaltet wird.A push-pull inverter according to the invention can be particularly simply realize that the pulse shaper stages an astable multivibrator is connected upstream.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die Impulsformerstufen der Wirkungsgrad eines fremderregten Gegentaktwechselrichters mit mehreren sich gegenseitig unterstützenden Maßnahmen wesentlich erhöht wird.The advantages of the present invention are in particular that that through the pulse shaping stages the efficiency of a separately excited push-pull inverter is increased significantly with several mutually supportive measures.

So wird durch die Begrenzung der Impulsdauer der Eingangsimpulse durch die der Treiberstufe vorgeschalteten Impulsformerstufen eine sich überlappende Ansteuerung der Gegentaktendstufe vermieden. Damit entfallen die mit einer derartigen überlappenden Ansteuerung verbundenen unerwünschten Verlustleistungen. Zusätzlich wird durch die in einen Regelkreis einbezogene Änderung der Amplitude der Eingangsimpulse zur Einstellung vorbestimmter optimaler Ubersteuerungsgrade der Endstufentransistoren deren Steuerverlustleistung auf den geringstmöglichen Wert herabgesetzt. Ferner werden durch Einstellung optimaler Ubersteuerungsgrade die Speicherzeiten für die beim Abschalten in den Transistoren gespeicherten Ladungen wesentlich verringert. Auf diese Weise werden auch die Abschaltverluste der Endstufentransistoren vermindert.So by limiting the pulse duration of the input pulses the pulse shaping stages upstream of the driver stage have an overlapping control the push-pull output stage avoided. This eliminates those with such an overlapping Control associated undesired power losses. In addition, the Change of the amplitude of the input impulses included in a control loop for setting predetermined optimal degree of overdriving of the output stage transistors their control power loss reduced to the lowest possible value. Furthermore, through adjustment become more optimal Overdrive degrees the storage times for the switching off in the transistors stored charges are significantly reduced. In this way, the shutdown losses are also reduced of the output stage transistors reduced.

Erfindungsgemäß aufgebaute fremderregte Gegentakwechselrichter besitzen Wirkungsgrade, die bei Werten über 90 Z liegen.Have separately excited counter-clock inverters constructed according to the invention Efficiencies that are above 90 Z values.

Nachfolgend wird die Erfindung an den Figuren I und 2 näher erläutert.The invention is explained in more detail below using FIGS. 1 and 2.

Dabei zeigt die Figur I einen erfindungsgemäßen Gegentaktwechselrichter im Blockschaltbild, während in Figur 2 ein möglicher Schaltungsaufbau eines erfindungsgemäßen Gegentaktwechselrichters in allen Einzelheiten dargestellt ist.FIG. I shows a push-pull inverter according to the invention in the block diagram, while in Figure 2 a possible circuit structure of an inventive Push-pull inverter is shown in detail.

Der Gegentaktwechselrichter gemäß Figur 1 wird durch einen astabilen Multivibrator 1 angesteuert, der zur Minimierung der im Ausgangsübertrager auftretenden magnetomechanischen Verluste symmetrische Ausgangsimpulse abgeben sollte. Dem astabilen Multivibrator I sind die Impulsformerstufen 2, die Treiberstufe 3, die Gegentaktendstufe 4 und der Ausgangstransformator 5 nachgeschaltet. An den Anschlußpunkt 7, der mit dem Mittelanzapf der Primärwicklung 5I des Ausgangstransformators 5 verbunden ist, wird die Betriebsspannung gelegt. Der Sekundärwicklung 52 wird die Ausgangsleistung des Gegentaktwechselrichters entnommen. Den zusätzlichen Sekundärwicklungen 53 und 54 wird die elektrische Leistung zur Versorgung der Treiberstufe 3 entnommen.The push-pull inverter according to Figure 1 is an astable Multivibrator 1 controlled to minimize the in the output transformer magnetomechanical losses should emit symmetrical output pulses. The astable one Multivibrator I are the pulse shaper stages 2, the driver stage 3, the push-pull output stage 4 and the output transformer 5 connected downstream. To the connection point 7, the is connected to the center tap of the primary winding 5I of the output transformer 5, the operating voltage is applied. The secondary winding 52 becomes the output power of the push-pull inverter. The additional secondary windings 53 and 54, the electrical power for supplying driver stage 3 is taken.

Durch die Impulsformerstufen 2 werden die Ausgangsimpulse des astabilen Multivibratos 1 in ihrer Irli,ulsdauer beispielsweise durch eine Einschaltverzögerung der Impulsformerstufen 2 begrenzt. Ferner verändern die Impulsformerstufen 2 die Amplitude der Ausgangsimpulse des astabilen Multivibratos 1 so, daß die Übersteuerungsgrade der Endstufentransistoren in der Gegentaktendstufe 4 vorbestimmte Werte annehmen, die von dem jeweiligen Betriebszustand des Gegentaktwechselrichters abhängen.Through the pulse shaping stages 2, the output pulses of the astable Multivibratos 1 in their pulse duration, for example, through a switch-on delay of the pulse shaping stages 2 are limited. Furthermore, the pulse shaper 2 change the Amplitude of the output pulses of the astable multivibrato 1 so that the degree of overload the output stage transistors in the push-pull output stage 4 assume predetermined values, which depend on the respective operating status of the push-pull inverter.

Dazu wird mit einer weiteren Sekundärwicklung 55, den Dioden D5 und D6 und dem Kondensator C4 eine Regelspannung gewonnen, die über die Regelstufe 6 die Impulsformerstufen 2 in der Weise beeinflußt, daß sie die Amplitude der Ausgangs impulse des astabilen Multivibratos 1 zur Einstellung optimaler tibersteuerungsgrade der Endstufentransistoren verändern.For this purpose, a further secondary winding 55, the diodes D5 and D6 and the capacitor C4, a control voltage obtained via the control stage 6 the pulse shaper 2 influenced in such a way that they the amplitude of the output impulses of the astable multivibrato 1 for setting the optimum degree of oversteering change the output stage transistors.

In dem Schaltbild gemäß Figur 2 bilden die Transistoren T1 und T2 mit ihrer äußeren Beschaltung einen an sich bekannten Multivibrator, der trapezförmige Ausgangsimpulse abgibt. Die Transistoren T3 und T4 bilden in der dargestellten Beschaltung die Impulsformerstufen, denen die mit den Transistoren T5 und T6 bestückte Treiberstufe und die aus den Endstufentransistoren T7 und T8 gebildete Gegentaktendstufe nachgeschaltet sind.In the circuit diagram according to FIG. 2, the transistors form T1 and T2 with its external wiring a known multivibrator, the trapezoidal one Emits output pulses. The transistors T3 and T4 form the circuit shown the pulse shaper stages to which the driver stage equipped with transistors T5 and T6 and the push-pull output stage formed from the output stage transistors T7 and T8 is connected downstream are.

Die Einschaltverzögerung der Impulsformerstufen wird dadurch gewährleistet, daß die Ladespannungen an den Kondensatoren C1 und C2 des astabilen Multivibrators langsam ansteigen und die Transistoren T3 und T4 erst bei einem durch die Widerstände R7 und R8 vorgegebenen Spannungspegel durchschalten. Auf diese Weise wird ein überlappendes Ansteuern der Endstufentransistoren T7 und T8 vermieden und der Wirkungsgrad des Gegentaktwechselrichtets erhöht.The switch-on delay of the pulse shaper stages is guaranteed by that the charging voltages on the capacitors C1 and C2 of the astable multivibrator slowly rise and the transistors T3 and T4 only through the resistors at one point R7 and R8 switch through the specified voltage level. This way it becomes an overlapping Control of the output stage transistors T7 and T8 avoided and the efficiency of the Push-pull inverters increased.

Der Transistor Tg bildet mit den Widerständen R18, R19 und R20 die Regelstufe, welche durch die an dem Roodensator C4 liegende Regelspannung beeinflußt wird. Diese Regelstufe wirkt als ein durch die Regelspannung beeinflußbarer Strompfad. Der Kollektor des Transistors Tg ist dazu über die Dioden D3 und D4 mit den Basisanschlüssen der Transistoren T3 und T4 verbunden. Dutch diese Regelstufe wird es gewährleistet, daß die Endstufentransistoren T7 und T8 jeweils mit einem optimalen Ubersteuerungsgrad betrieben werden. Dazu werden die Ausgangsimpulse des astabilen Multivibrators durch die Impulsformerstufen in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitspunkt der Regelstufe in ihrer Amplitude verändert.The transistor Tg forms with the resistors R18, R19 and R20 the Control stage, which is influenced by the control voltage applied to the Roodensator C4 will. This control stage acts as a current path that can be influenced by the control voltage. The collector of the transistor Tg is connected to the base terminals via the diodes D3 and D4 of transistors T3 and T4 connected. Dutch this control level ensures that the output stage transistors T7 and T8 each with an optimal degree of overload operate. For this purpose, the output pulses of the astable multivibrator are transmitted through the pulse shaper stages depending on the respective operating point of the control stage changed in amplitude.

Die Widerstände Rg, R10, R 11 und R12 liegen auf negativem Potential.The resistors Rg, R10, R 11 and R12 are at negative potential.

Dadurch wird erreicht, daß die negative Basisstromflanke der Endstufentransistoren versteilert und die in den Endstufentransistoren bei deren Eintritt in die Sperrphase gespeicherte Ladung sehr schnell abgebaut wird. Auch durch diese Maßnahme werden die Schaltverluste vermindert und der Wirkungsgrad des Gegentaktwechselrichters erhöht.This ensures that the negative base current flank of the output stage transistors steepened and those in the output stage transistors when they enter the blocking phase stored charge is reduced very quickly. Also through this measure will be the switching losses are reduced and the efficiency of the push-pull inverter is reduced elevated.

Die an den Wicklungen 53 und 54 auftretenden Spannungen werden an die Kollektoren der Transistoren T5 und.T der Treiberstufe geführt. Auf 6 diese Weise wird die Treiberleistung der von der Gegentaktendstufe abgegebenen Leistung entnommen. Zusätzliche Maßnahmen zur Gewinnung der Treiberleistung, die die Verlustleistung erhöhen würde, sind daher nicht erforderlich.The voltages appearing at the windings 53 and 54 are increased the collectors of the transistors T5 und.T of the driver stage. On 6 of these In the same way, the driver power becomes the power output by the push-pull output stage taken. Additional measures for obtaining the driver power that reduce the power loss would therefore not be required.

Die Betriebsspannung wird dem Gegentaktwechselrichter an den Anschlußpunkten 8 und 9 zugeführt. Schwankungen in der Betriebsspannung werden durch die beschriebene Regelstufe ebenfalls ausgeglichen.The operating voltage is supplied to the push-pull inverter at the connection points 8 and 9 supplied. Fluctuations in the operating voltage are described by the Control stage also balanced.

Zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung bei sich ändernder Betriebsspannung und sich ändernder Belastung des Gegentaktwecliselrichters ist es ferner möglich, die Einschaltverzögerung der Impulsformerstufen mit Hilfe einer zusätzlichen Regelschaltung zu verändern.To keep the output voltage constant when the operating voltage changes and changing load on the push-pull converter, it is also possible the switch-on delay of the pulse shaper stages with the help of an additional control circuit to change.

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Claims (8)

Gegentaktwechselrichter Ansprüche 1. Fremderregter Gegentaktwechselrichter mit einer Treiberstufe, einer Cegentaktendstufe und einem Ausgangstransformator, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberstufe (3) die Impulsdauer der Eingangsimpulse begrenzende Impulsformerstufen (2) vorgeschaltet sind. Push-pull inverter Claims 1. Separately excited push-pull inverter with a driver stage, a ceg-clock output stage and an output transformer, characterized in that the driver stage (3) the pulse duration of the input pulses limiting pulse shaping stages (2) are connected upstream. 2. Gegentaktwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberstufe (3) die Impulsdauer der Eingangsimpulse durch Einschaltverzögerung begrenzende Impulsformerstufen (2) vorgeschaltet sind. 2. Push-pull inverter according to claim 1, characterized in that that the driver stage (3) the pulse duration of the input pulses by switch-on delay limiting pulse shaping stages (2) are connected upstream. 3. Gegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse durch die Impulsformerstufen (2) auch in ihrer Amplitude veränderbar sind. 3. Push-pull inverter according to claims I and 2, characterized in that that the input pulses through the pulse shaping stages (2) also in their amplitude are changeable. 4. Gegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einer transistorbestückten Gegentaktendstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse durch die Impulsformerstufen (2) zur Einstellung vorbestimmter Ubersteuerungsgrade der Endstufentransistoren (T7, T8) in ihrer Amplitude veränderbar sind. 4. Push-pull inverter according to claims 1 to 3 with a transistor-equipped push-pull output stage, characterized in that the input pulses through the pulse shaping stages (2) for setting predetermined degrees of overload the amplitude of the output stage transistors (T7, T8) can be changed. 5. Gegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse zur automatischen Einstellung vorbestinmter Ubersteuerungsgrade der Endstufentransistoren (T7, T8) durch die von einer aus dem Ausgangstransformator (5) gewonnenen Regelspannung beeinflußten Impulsformerstufen (2) in ihrer Amplitude veränderbar sind. 5. Push-pull inverter according to claims 1 to 4, characterized in that that the input pulses for the automatic setting of predetermined degrees of overdrive the output stage transistors (T7, T8) by one of the output transformer (5) obtained control voltage influenced pulse shaping stages (2) in their amplitude are changeable. 6. Gegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungen der Treiberstufe (3) der Ausgangsleistung der Gegentaktendstufe (4) entnehmbar sind.6. Push-pull inverter according to claims I to 5, characterized in that that the operating voltages of the driver stage (3) of the output power of the push-pull output stage (4) are removable. 7. Gegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer der Eingangsimpulse durch die Impulsformerstufen (2) zur Einstellung dei an der Sekundärwicklung (52) des Ausgangstransformators (5) auftretenden Ausgangsspannung auf vorbestimmte Werte zusätzlich veränderbar ist.7. Push-pull inverter according to Claims I to 6, characterized in that that the pulse duration of the input pulses through the pulse shaping stages (2) for setting the output voltage occurring at the secondary winding (52) of the output transformer (5) can also be changed to predetermined values. 8. Cegentaktwechselrichter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Impulsformerstufen (2) ein astabiler Multivibrator (1) vorgeschaltet ist.8. Cegentakt inverter according to claims 1 to 7, characterized in that that an astable multivibrator (1) is connected upstream of the pulse shaper stages (2).
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