DE2921910C2 - Schaltungsanordnung zum Auswerten des Laststroms eines Mehrtaktsperrwandlers - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Auswerten des Laststroms eines Mehrtaktsperrwandlers

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DE2921910C2
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Eckhardt 7151 Allmersbach Grünsch
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Description

50
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Strommeßwandler zum Auswerten des Laststroms eines Mehrtaktsperrwandlers, der mehrere miteinander verbundene Eingangskreise und einen oder mehrere Ausgangskreise mit Gleichrichterelementen aufweist.
Eine solche Schaltung ist bekannt aus DE-PS 11 207. Es ist hier je ein Strommeßwandler in einen der beiden Eingangskreise geschaltet zur Bildung eines stromabhängigen Steuersignals für die Impulsbreitenmodulation der Steuereinheiten der elektronischen Schalter. Da für jeden Eingangskreis ein Strommeßwandler nötig ist, der durch die Schaltung in den Gleichstrompfad außerdem noch eine Vormagnetisierung erfährt, dadurch nicht als einfacher Ringkernübertrager ausgebildet sein kann, ist diese Art der Laststromauswertung sehr aufwendig. Auch ist das dynamische Verhalten der Schaltung träge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung eines Mehrtaktsperrwandlers der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Auswertung des Laststroms mehrerer einzelner Ausgangskreise unverzögerter, einfach und genauer über große Bereiche des Tastverhältnisses möglich ist
Die Losung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Inseitigen Elektroden der Gleichrichterelemente die Serienschaltung der Primärwicklungen des Strommeßwandlers liegt, daß am Verbindungspunkt der Primärwicklungen das eine Ende eines Lastwiderstandes angeschlossen ist, das andere Ende dieses Lastwiderstandes mit einem Pol eines Speicherkondensators verbunden ist und dessen anderer Pol an die eine Elektrode eines der Gleichrichtereiemente geführt ist und der Stromineßwandler mindestens eine Sekundärwicklung aufweist, an die sich eine Spitzenwertgleichrichtschaltung anschließen kann, die eine dem Laststrom proportionale Spannung liefert
Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß hiermit mehrere einzelne Ausgangskreise genauer ausgewertet werden können, was bei Überwachen der Kollektorströme der Eingangskreise nicht möglich ist Außerdem kann nach Ablauf einer Periode eine dem Laststrom proportionale Spannung unverzögert zur Verfügung stehen.
Bei galvanischer Trennung von Eingangs- und Ausgangskreisen des Mehrtaktsperrwandlers mittels zweier oder mehrerer Übertrager ist es zweckmäßig, daß das eine Ende der Sekundärwicklung eines ersten Übertragers mit der der Lastseite abgewandten Elektrode des einen Gleichrichterelements und das andere Ende dieser Sekundärwicklung mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung eines zweiten Übertragers verbunden ist, das eine Ende der Sekundärwicklung des zweiten Übertragers mit der der Lastseite abgewandten Elektrode des anderen Gleichrichterelements verbunden ist und daß der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Sekundärwicklungen auch an das andere Ende des Speicherkondensators und an das andere Ende des Lastwiderstandes angeschlossen ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, den Strommeßwandler als Ringkernübertrager auszubilden, wobei die Primärwicklungen durch die Zuleitungsdrähte gebildet werden, die so durch das Restloch des Ringkernübertragers geführt werden, daß sich die Magnetisierungsströme im Ringkern kompensieren.
Aufgrund dieser Schaltungsanordnung ist nur ein Strommeßwandler zur Laststromauswertung nötig. Eine Gleichstrommagnetisierung des Meßwandlers tritt nicht auf, daher kann dieser als einfacher Ringkernübertrager ausgebildet sein.
Die nachstehende Beschreibung und die Zeichnung gibt eine Ausführungsform der Erfindung wieder. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Schaltung eine.* Doppeltakt-Sperrwandlers,
F i g. 2 Beschallung des Ringkernübertragers,
Fig.3a und 3b Stromverlauf der Schaltung nach Fig. 1,
F i g. 4 eine Schaltung eines Doppeltaktsperrwandlers ohne galvanische Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis.
Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung nach F i g. 1 zeigt die Eingangsgleichspannungsquelle UE, die
Ober die beiden elektronischen Schalter, hier als Transistoren Ts 1 und Ts 2 ausgebildet, an die Primärwicklung der Übertrager la und \b gelegt ist. Ein Ende der Sekundärwicklung eines ersten Übertragers la ist über das Gleichrichterelement 4 mit der Reihenschaltung der Wicklungen 6 und 7 des Ringkernübertragers 8 sowie über den Speicherkondensator 11 mit einem Ende der Sekundärwicklung 3 eines zweiten Übertragers \b verbunden, als auch zum anderen Wicklungsende des ersten Übertragers la rückgeführt Das andere Wicklungsende des zweiten Übertragers \b ist über das Gleichrichterelement 5 sowohl mit dem Speicherkondensator 11, als auch mit der Wicklung 7 verbunden. Der Lastwiderstand 10 ist zum einen an den Verbindungspunkt zwischen den Wicklungen 6 und 7 und zum andern an beide anderen Wicklungsenden der Übertrager sowie einen Pol des Speicherkondensators
11 gelegt
Die Sekundärwicklung 9 des Ringkernübertragers 8 liegt parallel zum Strommeßwiderstand 14. An diesem steht eine zum Laststrom direkt proportionale Spannung an. Diese wird einer Spitzengleichrichterschaltung
12 zugeführt und kann als Steuerspannung <*. an einen Taktgenerator 7*1 bzw. 7"2 zum Verändern des Tastverhältnisses geführt werden.
Die Wicklungsanfänge der Übertrager bzw. des Strommeßwandlers sind in der Zeichnung jeweils durch einen Punkt gekennzeichnet, der die Polarität angibt.
Der Strommeßwandler ist, wie in F i g. 2 dargestellt, als Ringkernübertrager 8 mit einer Sekundärwicklung 9 ausgebildet Die beiden Primärwicklungen 6 und 7 werden gebildet, indem die zugehörigen Zuleitungen 13 so durch das Restloch des Ringkernübertragers 8 geführt werden, daß sich die in F i g. 1 durch einen Punkt dargestellte Polarität ergibt
Während der Leitezeit des elektronischen Schalters TsX fließt kein Energieabgabestrom /1. Dies bedeutet, daß für diese Zeit nur der Laststrom JL durch die Wicklung 7 des Strommeßwandlers 8 fließt Dieser Laststromimpuls wird transformiert und erzeugt am Widerstand 14 eine dem Laststrom direkt proportionale Spannung. Durch die Primärwicklung 6 des Strommeßwandlers 8 wird eine Gleichstromvormagnetisierung des Ringkerns verhindert Dies soll durch die F i g. 3a und 3b verdeutlicht werden.
F i g. 3a zeigt die beiden Ströme JcTs 1 und JcTs 2 mit den dazugehörigen Energieabgabeströmen /1 und /2 bei einem Übersetzungsverhältnis der Übertrager la und lovon ü = 1.
Der Laststrom JL stellt den arithmetischen Mittelwert der Summe der Energieabgabeströme /1 und /2 dar. Der über den Speicherkondensator 11 fließende Wechselstrom ist in den Stromzeitflächen Fl und F2 enthalten.
Die in Fig.3b dargestellte Stromkurve ip, die den Laststrom JL als Stromimpuls i'L enthält, wird vom Strommeßwandler übertragen und erzeugt am Strommeßwiderstand 14 eine proportionale Spannung. Da die Stromzeitflächen F2 und F3 gleich groß sind, sind auch die Spannungszeitflächen am Strommeßwiderstand 14 und somiv an der Sekundärwicklung 9 des Strommeßwandlers 8 gleich groß. Dies bedeute*, daß der Kern des Strommeßwandlers keine Gleichstronivormagnetisierung erfährt Dadurch kann er in seiner Baugröße sehr klein gehalten werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig.4. Hier kommt eine Schaltung eines Doppeltaktsperrwandlers ohne galvanische Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis zur Anwendung. Zwischen den Schalttransistoren Ts 1 bzw. Ts 2 und den Gleichrichterelementen 4 bzw. 5 liegt jeweils eine gegen Masse geschaltete Drossel 14 bzw. 15, die während der Leitezeit der Schalttransistoren Energie speichert und während der Sperrzeit Energie in den Laststromkreis abgibt. Die weitere Beschallung und Funktionsweise ist entsprechend der des vorgenannten Ausführungsbeispiels.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung ist es möglich, den Laststrom beliebig vieler Ausgangskreise eines Mehrtaktsperrwandlers unverzögerter und genauer auszuwerten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung mit einem Strommeßwandler zum Auswerten des Laststroms eines Mehrtaktsperrwandlers, der mehrere miteinander verbundene Eingangskreise und einen oder mehrere Ausgangskreise mit Gleichrichterelementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den lastseitigen Elektroden der Gleichrichterelemente die Serienschaltung der Primärwicklungen (6, 7) des Strommeßwandlers (8) liegt, daß am Verbindungspunkt der Primärwicklungen das eine Ende eines Lastwiderstandes (10) angeschlossen ist, das andere Ende dieses Lastwiderstandes mit einem Pol eines Speicherkondensators (11) verbunden ist und dessen anderer Pol an die eine Elektrode eines der Gleichrichterelemente (4 bzw. 5) geführt ist und der Strommeßwandler (8) mindestens eine Sekundärwicklung (9) aufweist, an die sich eine Spitzenwertgleichrichterschaltung (12) anschließen kann, die eine dem Laststrom (JL) proportionale Spannung (U) liefert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bei galvanischer Trennung von Eingangs- und Ausgangskreisen des Mehrtaktsperrwandlers mittels zweier oder mehrerer Übertrager, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Sekundärwicklung (2) eines ersten Übertragers (ia) mit der der Lastseite abgewandten Elektorde des einen Gleichrichterelements (4) und das andere Ende dieser Sekundärwicklung (2) mit dem anderen Ende der Sekundäre :klung (3) eines zweiten Übertragers (!/^verbunden ist, das eine Fide der Sekundärwicklung (3) des zweiten Übertragers (ib) mit der der Lastseite abgewandten Elektrode des anderen Gleichrichterelements (5) verbunden ist und daß der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Sekundärwicklungen (2, 3) auch an das andere Ende des Speicherkondensators (11) und an das andere Ende des Lastwiderstandes (10) angeschlossen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeßwandler als Ringkernübertrager ausgebildet ist, wobei die Primärwicklungen (6, 7) durch die Zuleitungsdrähte (13) gebildet werden, die so durch das Restloch des Ringkernübertragers geführt werden, daß sich die Magnetisierungsströme im Ringkernübertrager kompensieren.
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