DE3725072A1

DE3725072A1 - Verlustarme, elektronisch geregelte, bipolare stromversorgung oder wechselstromquelle

Info

Publication number: DE3725072A1
Application number: DE19873725072
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Vogler
Original assignee: VOGLER JOHANNES DIPL ING FH DI
Current assignee: VOGLER JOHANNES DIPL ING FH DI
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1989-02-09

Description

Manche elektrische Verbraucher benötigen eine geregelte Versorgungs spannung oder einen geregelten Versorgungsstrom mit wechselnder Pola rität. Solche Verbraucher können beispielsweise Motoren, Magnete oder Transformatoren sein.

Eine Standardlösung für eine elektronisch geregelte, bipolare Stromver sorgung oder für eine elektronisch geregelte Wechselstromquelle ist in Fig. 1 angegeben. C 1 ist ein Pufferkondensator der Rohgleichspan nung UB. Der Schalttransistor T 1, die Freilaufdiode D 1, die Speicher drossel DR (diese kann, z. B. bei Motoren, auch durch eine Induk tivität des Verbrauchers gebildet werden) und der Siebkondensator C 2 bilden einen sogenannten Tiefsetzsteller. Letzterer wird auch Abwärts wandler, "Buck Converter" o. a. genannt. Durch Variation der Ein- und Ausschaltzeiten des Transistors T 1 wird die Spannung nach der Drossel DR geregelt. In der Ausschaltzeit des Transistors T 1 gibt die Drossel DR ihre gespeicherte Energie, ganz oder teilweise, über den durch die Diode D gebildeten Strompfad an den Siebkonden sator C 2 bzw. an den Verbraucher ab. In manchen Applikationen kann der Kondensator C 2 entfallen. Um einen Verbraucher, hier als Widerstand R bezeichnet, mit wechselnder Spannungspolarität zu ver sorgen, ist dem Tiefsetzsteller eine Polwenderschaltung in Form einer "H-Brücke" nachgeschaltet. Die Polarität der Spannung UA hängt da von ab welcher Brückenzweig T 2 mit T 5 oder T 3 mit T 4 durchgeschaltet bzw. gesperrt ist.

Der Nachteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß der Last strom immer über drei Schalter fließen muß. Damit ist ein großer Bau teileaufwand und auch eine eventuell große Verlustleistung vorgegeben.

In Fig. 2 ist erfindungsgemäß eine Schaltung angegeben, bei der der Laststrom nur über einen Schalter fließen muß.

Die positive und negative Betriebsspannung, +UB, und -UB, kann bei zwei Ladekondensatoren C 1 und C 2 einfach mit der Netzgleichrichtung erreicht werden. T 1 ist der Schalttransistor des positiven Zweiges. Zu ihm gehört die Speicherdrossel DR 1 und die Freilaufdiode D 1. Die Frei laufdiode D 1 liegt mit ihrer Anode an der negativen Betriebsspannung -UB. Diese Anordnung unterscheidet sich von einem Tiefsetzsteller bei dem die Freilaufdiode mit 0-Potential verbunden ist - s. Fig. 1. Entsprechend ist im negativen Zweig die Freilaufdiode mit dem Pluspol der positiven Betriebsspannung +UB verbunden. Die Verschaltung der Freilaufdi oden D 1 und D 2 muß erklärt werden. Für eine positive Ausgangsspan nung UA wird der Transistor T 1 periodisch ein- und ausgeschaltet, während der Transistor T 2 dauernd gesperrt ist. Würde dabei die Frei laufdiode D 2 auf 0-Potential liegen, so würde die Ausgangsspannung UA über sie und die Drossel DR 2 "kurzgeschlossen" werden. Entsprechend wären die Verhältnisse bei negativer Ausgangsspannung UA. Durch die angegebene Verschaltung der Freilaufdioden D 1 und D 2 ist eine bipolare Ausgangsspannung UA möglich. Damit ist erfindungsgemäß bei ent sprechender Aktivierung des positiven oder negativen Zweiges eine elektronisch geregelte, bipolare Stromversorgung bzw. eine elektronisch geregelte Wechselspannungsquelle realisierbar. (Die Schalt frequenz der Regelung muß wesentlich höher sein als die Frequenz der ausgangsseitigen Wechselspannung). Diese Schaltung kann auch bei ein- oder mehrphasigen Sinuswechselrichtern angewendet werden. Vor teilhaft ist die mögliche Erhöhung des Wirkungsgrades und die Ver ringerung des Bauteileaufwandes.

In Fig. 3 ist eine Weiterbildung der Anordnung mit magnetisch ver koppelten Drosseln gezeigt. Die Speicherdrosseln DR 1 und DR 2 haben einen gemeinsamen Kern. Ein zweckmäßiger Wickelsinn ist durch Punkte angegeben. Mit ihm ergibt sich ein Vorteil beim Polaritätswechsel der Ausgangsspannung. Hat beispielsweise Transistor T 1 abgeschaltet, so fließt durch die Speicherdrossel DR 1 ihr Entmagnetisierungsstrom. Es liegt an den Punktseiten der Drosseln DR 1 und DR 2 -UB-Potential. Da mit kann der Transistor T 2 ohne Strombelastung und Verlustleistung einschalten.

In Fig. 4 ist die Schaltung von Fig. 3 noch weiter vereinfacht. Für den positiven und negativen Zweig findet eine gemeinsame Speicher drossel DR Verwendung. Die Vorteile beim Polaritätswechsel sind wie bei der Schaltung Fig. 3 gegeben.

Claims

1. Elektronisch geregelte, bipolare Stromversorgung oder Wechselstrom quelle bestehend aus zwei elektronischen Schaltern, die an einer positiven und an einer negativen Betriebsspannung betrieben werden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Freilaufdiode der Speicherdrossel des positiven Zweiges mit dem Minuspol der negativen Betriebsspannung und die Frei laufdiode des negativen Zweiges mit dem Pluspol der positiven Betriebs spannung verbunden ist.

2. Anspruch nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherdrossel des positiven und des negativen Zweiges magnetisch miteinander ver koppelt sind, dh. vorzugsweise einen gemeinsamen Kern besitzen.

3. Anspruch nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß für den positiven und negativen Zweig eine gemeinsame Speicherdrossel benutzt wird.