DE3004000C2

DE3004000C2 - Getaktetes Netzgerät

Info

Publication number: DE3004000C2
Application number: DE19803004000
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Bete
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1980-02-04
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS56123777A; DE3004000B1

Description

Die Erfindung betrifft ein getaktetes Netzgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Netzgerät ist beispielsweise aus dem Artikel »]. Wüstehube, Eigenschaften und Arbeitsprinzipien von Schalt-Netzteilen« aus der von der Firma Valvo im November 1976 veröffentlichten Vortragsreihe »Valvo - Schaltnetzteile«, S. 11. bekannt. Bei diesem Netzgerät wird die Primärwicklung des Transformators über zwei Transistoren als elektronische Schal'er gespeist, wobei über die Sekundärwicklung, einen Gleichrichter und ein Glättungsfilter Energie in den Laslkreis übertragen wird. Während der Leitphase der beiden Transistoren nimmt der Transformator magnetische Energie auf. Der dabei fließende Magnetisicrungsstrom hat die Tendenz, nach dem Sperren der Transistoren weiter zu fließen. Um einen dadurch bedingten starken Spannungsanstieg zu verhindern, ist für den Entmagnelisierungsstrom ein Strompfad über die beiden Entmagnetisierungsdioden vorgesehen, so daß dieser in die Versorgungsspannungsquelle zurück fließt. I'm eine Sättigung des Transformators /u verhindern, muß die Entmagnetisierung mindestens gleich der vorhergehenden Aufmagnetisierung sein. Die Magnetisierung ist proportional zur Magnetisierungsspannung und umgekehrt proportional zur wirksamen Windungszahl. Da bei dem bekannten Net/gerät sowohl die Magnetisierungsspannung als auch die wirksame Windungszahl beim Aufmagnetisieren und beim Entmagnetisieren gleich sind, darf die für die Enimagnetisie^ rung zur Verfügung stehende Zeitdauer nicht kürzer werden als die Aufmagnetisierungszeit. Das Tastverhältnis, also das Verhältnis von Einschaltzeit der elektronischen Schalter zur Periodendauef der Taktfrequenz darf also (licht größer als 0,5 werden, Wünschenswäre jedoch ein möglichst großes Tastverhältnis, also eine möglichst lange Phase der Energieeinspeisung, da damit der Transformator besser ausgenutzt werden könnte und nur ein kleineres Glättungsfilter notwendig wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein getaktetes Netzgerät der obengenannten Art so auszuschalten, daß das Tastverhältnis größer als 0,5 gewählt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst

Mit den weiteren Primärwicklungen wird erreicht, daß die Aufmagnetisierung des Transformators über mehrere Primärwicklungen und damit mit erhöhter Windungszahl erfolgt Für die Abmagetisierung ist nur

■5 die erste Primärwicklung wirksam, so daß sich eine geringere Windungszahl ergibt Die anstehende Spannung ist für die Aufmagnetisierung und die Abmagnetisierung jeweils gleich der Eingangsspannung. Damit wird erreicht, daß die Abmagnetisierungszeit gegenüber

'o der Aufmagnetisierungszeit im umgekehrten Verhältnis der wirksamen Windungszahlen reduziert werden kann, so daß eine Erhöhung des Tastverhältnisses über den Wert von 0,5 ermöglicht wird.

Vorteilhafterweise kann auch zwischen der weiteren

2) Eingangsklemme und dem dieser zugeordneten elektronischem Schalter eine dritte Primärwicklung angeordnet sein. Damit wird eine gleichmäßige Spannungsbelastung der elektronischen Schalter erreicht Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur

so dargestellt. Zwischen zwei Klemmen KIi und KI2, an denen die Eing?.ngsspannung Ut ansteht, liegt die Reihenschaltung einer zweiten Primärwicklung Tr 2, eines elektronischen Schalters 51, einer ersten Primärwicklung TrI. eines elektronischen Schalters 52 und einer dritten Primärwicklung Tr 3. Zwischen dem Verbindungspunkt der Primärwicklung Tr 1 mit dem elektronischen Schalter 52 und der Eingangsklemme KIl liegt eine Entmagnetisierungsdiode Di. deren Kathode dem Pluspol der Ve^rs.orgungsspannung zuge-

w wandt ist und zwischen dem V.,rbindungspunkt des elektronischen Schalters 51 mit der Primärwicklung Tr 1 und der Eingangsklemme Kl I liegt eine Entmagnetisierungsdiode D 2. Der Sekundärwicklung Tr4 des Transformators Frist über eine Gleichrichterdiode D3

4ί ein Glättungsfilter, bestehend aus der Drossel L im Längszweig und dem Kondensator C im Querzweig, nachgeschaltet. Im Querzweig vor der Drossel L liegt eine Freilaufdiode D 4.

Die elektronischen Schalter 51 und 52 werden synchron getaktet. Während der Leitzeit fließt ein Strom von der Klemme KLi über die Primärwicklung Tr2. den elektronischen Schalter 51. die Primärwick-'ung TrX, den elektronischen Schalter 52 und die Primärwicklung Tr3 zur Klemme KI2. Dadurch wird in

>» der Sekundärwicklung Tr 4 ein Strom induziert, mit dem eine Last versorgt werden kann. Für die während der Leitzeit erfolgende Aufmagnetisierung des Transformators Tr sind alle drei Primärwicklungen Tr 1 bis Tr 3 wirksam. Für die sich daraus ergebende Windungszahl ho Migilt:

/Va = /Vl + A/2 + /V 3

Dabei sind mit Ni bis Λ/3 die Windüngszahlen der Primärwicklungen Tr 1 bis Tr3 bezeichnet In der folgenden Sperrphase der elektronischen Schalter 51 und 52 erfolgt eine Entmagnetisierung des Transformators Trüber die Dioden D 1 und D2. Dabei ist nur die Primärwicklung Tf 1 mit def Windungszahl

/Vl wirksam. Da die Größe der Magnetisierung bei gleichbleibender Magnetisierungsspannung umgekehrt proportional zur Windungszahl ist, ergibt sich für das minimale Verhältnis der Aurmagneüsierungszeii zur Entmagnetisierungszeit, also der Einschaltzeit f_c.,„zu t_M>-

;.,„ Λ 1 + λ 2 . Λ 3

V 2

|)iimii gilt fur das irui\intuit: fiislvcrhiilinis

Λ 1 f Λ 2 + Λ 3

.Vl + 2 \ 2 + Λ 3

Fur die Sperrspannungen Ul und U2 an den elektronischen Schaltern 51 und 52 gilt während der Entmagnetisierungsphase des Transformators Tr:

M-I,

L 2 L₁

("■if)

Diese Gleichungen zeigen, daß trotz des erhöhten maximalen Tastverhältnisses Wm.,. die Sperrspannungsbelastung der elektronischen Schalter wesentlich geringer ist als bei bekannten Durchflußwandltirschaltungen mit einem primärseitigen Schalter.

Durch die Möglichkeit, ein großes maximales Tastverhältnis zu wählen, wird wegen der längeren Zeitspanne der Energieübertragung je Taktperiode die übertragbare Leistung bei gegebenen Transformator größer. Wegen der längeren Einschaltdauer ist auch der Wechselspannungsanteil der Ausgangsspannung kleiner, so daß bei vorgegebener Welligkeit das Glättungsfilter kleiner gewählt werden kann.

Hier/·! 1 Blatt Zcichnunuen

Claims

Patentansprüche:

1. Getaktetes Netzgerät nach dem Durchflußwandler-Prinzip mit einer zwischen einer ersten und einer zweiten Eingangsklemme angeordneten Reihenschaltung eines ersten elektronischen Schalters, einer ersten Primärwicklung eines Transformators und eines zweiten elektronischen Schalters, wobei zwischen der ersten Eingangsklemme und dem Verbindungspunkt des zweiten elektronischen Schalters mit der ersten Primärwicklung sowie zwischen der zweiten Eingangsklemme und dem Verbindungspunkt des ersten elektronischen Schalters mit der ersten Primärwicklung je eine Entmagnetisierungsdiode angeordnet ist, wobei die Sekundärwicklung des Transformators über einen Gleichrichter und ein Glättungsfilter mit Ausgangsklemmen verbunden ist und wobei die beiden elektronischen Schalter synchron getaktet werden, dadurer. gekennzeichnet, daß zwischen einer Eingangskicrnrnc (KIi, Kl2) und dem dieser zugeordneten elektronischen Schalter (51, 52) eine zweite Primärwicklung(Tr2, 7V3)angeordnet ist

2. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der weiteren Eingangsklemme (Kl2, KIi) und dem dieser zugeordneten elektronischen Schalter (52, 51) eine dritte Primärwicklung(Tr3, Tr2) angeordnet ist