DE3032379C2 - Zweiweg-Gleichrichterschaltung - Google Patents

Description

20

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweiweg-GIeichrichterschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs J.

Derartige Schaltungen sind seit langem bekannt und beispielsweise in dem Buch S. W. Wagner, Stromversorgung elektrischer Schaltungen und Geräte, Hamburg 1964, Seiten 324 bis 329 beschrieben.

Gegenüber Zweiweg-Gleichrichterschaltungen mit einer Kapazität am Eingang der Siebkette hat die vorgenannte Schaltung den Vorteil, daß die Ausgangsspannung kaum lastabhängig ist und daß die Effektivwelligkeit mit zunehmender Belastung kleiner wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Zweiweg-Gleichrichterschaltung so auszugestalten, daß sich eine Verbesstminj? ihres Wirkungsgrades ergibt. Sie erreicht dies durch die Anwendung der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahme.

Es ist zwar bei Schaltreglern mit Einweg-Gteichrichtung und mit einer Induktivität als erstem Siebglied bereits bekannt, zwischen den Eingang der Induktivität und die Rückleitung des Gleichstromkreises eine sogenannte Freilaufdiode zu schalten (z. B. a.a.O, Seite 497). Diese ist jedoch hier funktionsnotwendig, we^;l anderenfalls während gewisser Arbeitsintervalle der Strom in der Spule abreißen würde, und die Höhe ihrer Flußspannung ist an keine Bedingung geknüpft Bei Zweiweg-Gleichrichterschaltungen hingegen ist eine vergleichbare Diode bisher nicht benutzt worden.

Ferner ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 88 846 bekannt, zur Verbesserung der Linearität so einer Gleichrichterschaltung mit zwei Halbleiterdioden in Mittelpunktschaltung den sekundärseitigen Mittelabgriff des Transformators mit einer zusätzlichen Diode zu beschälten und diese mit einem konstanten Hilfsstrom zu beaufschlagen, wobei der Hilfsstrom größer sein soll als der gleichzurichtende Strom. Wegen des zusätzlichen Leistungsbedarfes zur Erzeugung des HilfsStromes wird so der Wirkungsgrad einer Gleichrichterschaltung verringert

Die Zeichnung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, anhand dessen die Erfindung und der mit ihr erzielte Fortschritt im folgenden näher erläutert werden soll. Es zeigt

F i g. 1 eine Zweiweg-Gleichrichterschaltung mit einem L*C-Siebglied und

Fig.2 schematisch und beispielsweise den Verlauf der Eingangsspannung (Fig.2a) und den Verlauf der Ströme in verschiedenen Zweigen der Schaltung, und zwar vergleichsweise ohne (Fig,2c und 2d) und mit Anwendung (Fig,2e bis 2g) der erfindungsgemäßen Maßnahme.

Die dargestellte Schaltung weist einen Transformator 1 mit einer Primärwicklung la auf, deren Eingangsklemmen 2 und 3 in bekannter Weise z.B. mit einer sinusförmigen Wechselspannung, einer Rechteckspannung oder einer alternierenden Impulsspannung gemäß F i g. 2a mit veränderbarer Impulslänge gespeist werden kann. Die Schaltung kann beispielsweise auch Bestandteil eines nach dem sogenannten Schaltreglerprinzip arbeitenden Gleichspannungswandlers sein.

An die mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklung ib sind zwei die Gleichrichtung bewirkende Dioden 4 und 5 angeschlossen, deren Kathoden mit -jiner das erste Siebglied bildenden Induktivität 6 verbunden sind. Parallel zu den Ausgangsklemmen 7 und 8 der Schaltung, an die eine Last 9 anschließbar ist, liegt als zweites Siebglied ein Kondensator 10.

Der beschriebene, bis dahin bekannte Aufbau der Gleichrichterschaltung ist im Sinne der Erfindung durch eine zusätzliche Diode 1 1 ergänzt, deren Flußspannung kleiner ist als jene der Dioden 4 bzw. 5. Vorzugsweise ist die Diode 11 als Schottky-Diode ausgebildet

Es sei angenommen, daß die Primärwicklung la an eine — durch bekannte Halbleiterschaltungen darstellbare — Stromquelle angeschlossen ist die an den Klemmen 2 und 3' einen Spannungsverlauf gemäß F i g. 2a bewirkt Beim Anschluß einer Last 9 fließt dann in der Induktivität 6 ein Strom /6, dessen Verlauf im eingeschwungenen Zustand in Fig.2b dargestellt ist Jeweils während der Intervalle f 1 ... i2, i3 ... i4,... steigt dieser Strom infolge der über die Diode 4 bzw. 5 anliegenden Spannung des entsprechenden Teils der Sekundärwicklung 16 an. Während der dazwischenliegenden Intervalle 12... 13,14... / 5,... wird der Strom nur durch die Induktivität 6, aufgrund der darin gespeicherten magnetischen Energie, aufrechterhalten.

Bei der bisher bekannten Ausführung der Zweiweg-Gleichrichterschaltung, also ahne cie Diode 11, fließt der während der Intervalle ί2 ... f3, /4 ... r5 usw. bestehende Strom vom Mittelabgriff aus je zur Hälfte über die beiden Wicklungshälften der Sekundärwicklung 1 b und die mit diesen verbundenen Dioden 4 und 5, so daß die in den Wicklungshälften fließenden Ströme 14' und 15' insgesamt den in den Fig.2c und 2d dargestellten Verlauf haben. Bei der Bemessung des Transformators 1 mußte somit bisher berücksichtigt werden, daß die Sekundärwicklung Xb nicht nur während jener Intervalle mit Strom belastet ist in denen sie elektrische Leistung aus der Primärwicklung entnimmt, sondern auch während der dazwischenliegenden Intervalle.

Infolge der Einfügung der Diode Il haben bei der erfindungsgemäßen Schaltung die in den Wicklungshälften der Sekundärwicklung 1 b fließenden Ströme /4 und /5 den in den F i g. 2e und 2f dargestellten Verlauf. Die Sekundärwicklung ist nur während der Intervalle ti... t2, f3 ... /4, ... mit Strom belastet In den dazwischenliegenden Intervallen f 2... 13,14... / 5,... wird der gesamte Strom des Gleichstromkreises gemäß Fig.2g infolge der obengenannten Bemessung ihrer Flußspannung über die Diode 11 geführt

Wie sich aus dem Vergleich der Stromflächen bezüglich der Ströme /4' und 15' bei der bekannten Schaltung und der Ströme /4 und /5 bei der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt, ist bei letzterer die Strombelastung der Sekundärwicklung und damit

die in dieser entstehende Verlustleistung wesentlich herabgesetzt. Auch die in den Dioden entstehende Verlustleistung ist entsprechend der Differenz zwischen der Flußspannung der Dioden 4 bzw. 5 und der kleineren FluOspannung der Diode It vermindert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   J, Zweiweg-Gleichrichterschaltung zur Stromversorgung, bei der zwei von einer Transformatorwicklung mit Mittelabgriff gespeiste Dioden mit einer das erste Siebglied bildenden Induktivität verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingang der Induktivität (6) und den mit der Rückleitung (Klemme 8) des Gleichstromkreises verbundenen Mittelabgriff der Transformatorwick- ι ο lung {\b) eine weitere Diode eingefügt ist, deren Flußspannung kleiner ist als die Flußspannung der beiden Dioden (4,5).
2. 2. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Diode (11) eine Schottky-Diode ist