DE3943027A1 - Saturation controllable choke coil with rectifier - has extra potential source coupled to adjuster for its control with rectifier blocked - Google Patents

Saturation controllable choke coil with rectifier - has extra potential source coupled to adjuster for its control with rectifier blocked

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    • G05F1/38—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only

Abstract

The saturation controllable choke coil (Dr) contains a rectifier (D1), partic. in an output circuit of a switching controller. Parallel to the choke coil is provided an adjuster (T1) for demagnetising of the choke coil in dependence on a fault signal, supplied by a fault signal amplifier (KF). There is an additional potential source (UH), coupled to the adjuster such that it completely controls the adjuster into conductivity, on the rectifier blocked stage, when the fault signal amplifier does not respond. The additional potential source is pref. derived from a voltage in the circuit of the choke coil and the rectifier. ADVANTAGE - High control beat in choke coil resetting.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Anordnungen sind bekannt (EP 02 55 844 A1, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. PE-2, No. 3, July 1987, Seiten 234 bis 238, insbesondere Seite 237, Fig. 11).The invention is based on an arrangement according to the preamble of claim 1. Such arrangements are known (EP 02 55 844 A1, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. PE-2, No. 3, July 1987, pages 234 to 238, in particular Page 237, Fig. 11).

Bei den bekannten Anordnungen wird in Abhängigkeit eines Fehlersignals, üblicherweise ein von der Ausgangsspannung eines Schaltreglers abgeleitetes Signal, eine sättigungssteuerbare Drossel entmagnetisiert (zurückgestellt). Ein zusätzliches Stellglied parallel zu dieser Drossel verhindert eine ungewollte Entmagnetisierung.In the known arrangements, depending on one Error signal, usually one from the output voltage of a switching regulator derived signal, a Saturation controllable choke demagnetized (reset). An additional actuator parallel to this choke prevents unwanted demagnetization.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anordnung, ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1, so weiterzubilden, daß ein hoher Regelhub erreichbar ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Unteranspruch zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung auf.The object of the invention is the arrangement, starting from Preamble of claim 1, so that a high control stroke is achievable. This task is accomplished by the characterizing features of claim 1 solved. The A subordinate claim shows an advantageous further development.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei gesperrtem Gleichrichter Diodensperrströme oder Entladungsströme parasitärer Kapazitäten über die sättigungssteuerbare Drossel fließen können, was zu einer unerwünschten Entmagnetisierung der sättigungssteuerbaren Drossel führt und damit den Regelhub der Drossel vermindert. The invention is based on the knowledge that when locked Rectifier diode reverse currents or discharge currents parasitic capacitances via the saturation controllable choke can flow, causing unwanted demagnetization the saturation controllable throttle leads and thus the control stroke the throttle is reduced.  

Bei der Erfindung lassen sich solche unerwünschten Ströme von der Drossel fernhalten. Es wird von mehreren Maßnahmen gleichzeitig Gebrauch gemacht:
Die Drossel läßt sich über einen vom Fehlersignal, z. B. der Abweichung der Ausgangsspannung eines Schaltreglers von einem Sollwert, bestimmten Entmagnetisierungsstrom definiert verändern. Gleichzeitig wird ein unerwünschtes Zurückstellen der Drossel über einen Stromnebenpfad - Stellglied - verhindert. Über die zusätzliche Potentialquelle kann das Stellglied, z. B. in Form eines Transistors, vollständig leitend gesteuert werden. Die Restspannung des Stromnebenpfades ist geringer als bei bekannten Anordnungen. Diese geringere Restspannung führt zu einer Verbesserung des Regelhubes des aus Drossel, Stellglied und Fehlersignalverstärker bestehenden Transduktor-Reglers, insbesondere bei kleinen Ausgangsspannungen.In the invention, such undesirable currents can be kept away from the choke. Several measures are used at the same time:
The throttle can be via a fault signal, for. B. the deviation of the output voltage of a switching regulator from a target value, certain demagnetizing current change. At the same time, an undesired resetting of the choke via an auxiliary current path - actuator - is prevented. The actuator, z. B. in the form of a transistor, completely conductive. The residual voltage of the secondary current path is lower than in known arrangements. This lower residual voltage leads to an improvement in the regulating stroke of the transducer regulator consisting of choke, actuator and error signal amplifier, in particular in the case of low output voltages.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.The invention will now be described using a few exemplary embodiments explained in more detail, which are shown in the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer sättigungssteuerbaren Drossel im Ausgangskreis eines Schaltreglers, Fig. 1 is a schematic diagram of a controllable saturable inductor in the output circuit of a switching regulator,

Fig. 2 eine Variante zu Fig. 1 und Fig. 2 shows a variant of Fig. 1 and

Fig. 3 eine weitere Variante zu Fig. 1, bei der die sättigungssteuerbare Drossel in der anderen Ausgangsleitung angeordnet ist. Fig. 3 shows a further variant of Fig. 1, in which the saturable controllable choke is arranged in the other output line.

Wie Fig. 1 zeigt, liegt eine sättigungssteuerbare Drossel Dr im Ausgangskreis eines als Sperrwandler ausgebildeten Schaltreglers. Die Drossel Dr ist hier in der Minuspotential führenden Ausgangsleitung zwischen der Sekundärwicklung W2 der Schaltregler-Induktivität SI und dem ausgangsseitigen Gleichrichter D1 des Schaltreglers angeordnet. Die Eingangsgleichspannung UE des Schaltreglers wird mittels Transistor S1, der über einen Pulsbreitenmodulator PBM in Abhängigkeit eines Taktgenerators TG und beispielsweise einer zweiten Ausgangsspannung UA1 des Schaltreglers gesteuert ist, zerhackt. Die Ausgangsspannung UA des Schaltreglers wird über die sättigungssteuerbare Drossel Dr konstant geregelt. Hierzu ist ein Fehlersignalverstärker KF vorgesehen, der eine von der Ausgangsspannung UA abgeleitete Spannung UA′ mit einer internen Sollspannung Ur1 eines Reglerbausteins (Querregler) DZ1 vergleicht. Ist die abgeleitete Spannung UA′ größer als die interne Sollspannung Ur1 des Querreglers, wird der Transistor T2 leitend und es wird ein Entmagnetisierungsstrom für die sättigungssteuerbare Drossel Dr ermöglicht. Dieser Entmagnetisierungsstrom fließt während der Leitendzeit des Transistors S1 und ist proportional zur Abweichung der Spannung UA′ von der Sollspannung Ur1. Der Entmagnetisierungsstrom fließt von der Drossel Dr über die Zenerdiode DZ2, die Diode D2 und die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T2.As shown in FIG. 1, a saturation-controllable choke Dr lies in the output circuit of a switching regulator designed as a flyback converter. The inductor Dr is arranged here in the output line carrying negative potential between the secondary winding W 2 of the switching regulator inductor SI and the rectifier D 1 on the output side of the switching regulator. The DC input voltage U E of the switching regulator is chopped by means of transistor S 1 , which is controlled via a pulse width modulator PBM as a function of a clock generator TG and, for example, a second output voltage U A1 of the switching regulator. The output voltage U A of the switching regulator is constantly regulated via the saturation-controllable choke Dr. To this end, an error signal amplifier KF is provided a derived from the output voltage U A voltage U A 'with an internal reference voltage Ur 1 compares a controller module (cross-controller) DZ. 1 If the derived voltage U A 'is greater than the internal target voltage Ur 1 of the cross-regulator, the transistor T 2 becomes conductive and a demagnetization current for the saturation-controllable choke Dr is made possible. This demagnetizing current flows during the on-time of the transistor S 1 and is proportional to the deviation of the voltage U A 'from the target voltage Ur 1 . The demagnetizing current flows from the inductor Dr via the Zener diode DZ 2 , the diode D 2 and the emitter-collector path of the transistor T 2 .

Parallel zur Drossel Dr ist ein Stromnebenpfad, bestehend aus einem Stellglied in Form des Feldeffekttransistors T1 (Drain- Source-Strecke) und der Diode D3 vorgesehen. Die Zenerdiode DZ2 sowie der Kondensator C1 liegt parallel zur Gate-Source- Strecke des Feldeffekttransistors T1.A secondary current path, consisting of an actuator in the form of the field effect transistor T 1 (drain-source path) and the diode D 3, is provided parallel to the choke Dr. The Zener diode DZ 2 and the capacitor C 1 are parallel to the gate-source path of the field effect transistor T 1 .

Nach Beendigung der Energieabgabephase des Schaltreglers kehrt sich die Spannung an der Drossel Dr um. Der Gleichrichter D1 befindet sich dann im Sperrzustand und die Diode D3 in Flußrichtung. Über die zusätzliche Potentialquelle UH, die über die Diode D4 und den Widerstand R1 mit dem Gateanschluß des Feldeffekttransistors T1 verbunden ist, kann der Feldeffekttransistor T1 leitend gesteuert werden. Bei fehlendem Fehlersignal vom Fehlersignalverstärker KF - die Spannung UA′ ist dann der Sollspannung Ur1 - wird der Feldeffekttransistor T1 allein durch die Potentialquelle UH vollständig leitend gesteuert und somit die Drossel Dr kurzgeschlossen. Die in der Drossel Dr gespeicherte Energie bleibt erhalten. Ein Diodensperrstrom durch den Gleichrichter D1 ist daher nicht in der Lage, die Drossel Dr zu entmagnetisieren und den Regelhub zu vermindern. Parasitäre Kapazitäten, z. B. die Kapazität des Transistors T2 oder der Diode D1 können ebensowenig zur Entmagnetisierung der Drossel Dr führen. Restspannungen des Nebenpfades, wie sie bei bekannten Beschaltungen des Stellgliedes vorkommen, haben hier keine nachteilige Wirkung im Sinne der Begrenzung des Regelhubes, des aus Drossel Dr, Fehlersignalverstärker KF und Stellglied T1 bestehenden Transduktor-Reglers. Ist die Ausgangsspannung UA, die am Glättungskondensator CG abfällt, dagegen höher als die Sollspannung Ur1, erzeugt der Fehlersignalverstärker KF ein Fehlersignal, das der vollständigen Leitendsteuerung des Feldeffekttransistors T1 entgegenwirkt und so den Feldeffekttransistor T1 je nach Höhe des Fehlersignals im gewünschten Regelsinne mehr oder weniger stark sperrt. Ist der Feldeffekttransistor T1 vollständig gesperrt, fließt zusätzlich der Entmagnetisierungsstrom über Transistor T2, die Diode D2 und Zenerdiode DZ2 so lange weiter, bis die Ausgangsspannung UA mit dem Sollwert übereinstimmt.After the energy output phase of the switching regulator has ended, the voltage at the inductor Dr is reversed. The rectifier D 1 is then in the blocking state and the diode D 3 in the flow direction. Via the additional potential source UH, which is connected via the diode D 4 and the resistor R 1 to the gate terminal of the field effect transistor T 1 , the field effect transistor T 1 can be controlled in a conductive manner. In the absence of an error signal from the error signal amplifier KF - the voltage U A 'is then the target voltage Ur 1 - the field effect transistor T 1 is controlled completely on by the potential source UH and thus the inductor Dr is short-circuited. The energy stored in the throttle Dr is retained. A diode reverse current through the rectifier D 1 is therefore unable to demagnetize the inductor Dr and to reduce the control stroke. Parasitic capacities, e.g. B. the capacitance of the transistor T 2 or the diode D 1 can just as little lead to the demagnetization of the inductor Dr. Residual voltages of the secondary path, as they occur in known circuits of the actuator, have no disadvantageous effect in terms of limiting the control stroke of the transducer controller consisting of throttle Dr, error signal amplifier KF and actuator T 1 . If, on the other hand, the output voltage U A , which drops across the smoothing capacitor CG, is higher than the target voltage Ur 1 , the error signal amplifier KF generates an error signal which counteracts the complete final control of the field effect transistor T 1 and thus the field effect transistor T 1 depending on the level of the error signal in the desired control sense blocks more or less. If the field-effect transistor T 1 is completely blocked, the demagnetizing current also flows through transistor T 2 , the diode D 2 and the Zener diode DZ 2 until the output voltage U A agrees with the target value.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Variante zu Fig. 1. Hier ist die Potentialquelle UH abgeleitet aus der Spannung an der Sekundärwicklung W2 des Schaltreglers, die sich im Stromkreis der Drossel Dr und Gleichrichter D1 befindet. Über den Widerstand R2 gelangt von der Sekundärwicklung W2 und über die Diode D4 und den Widerstand R1 positives Potential an den Gateanschluß des Feldeffekttransistors T1. FIG. 2 shows an advantageous variant of FIG. 1. Here, the potential source UH is derived from the voltage on the secondary winding W 2 of the switching regulator, which is located in the circuit of the inductor Dr and rectifier D 1 . Via the resistor R 2 from the secondary winding W 2 and via the diode D 4 and the resistor R 1 positive potential to the gate terminal of the field effect transistor T 1 .

In Fig. 3 ist im Gegensatz zu Fig. 1 die Drossel Dr und der Gleichrichter D1 in jener Ausgangsleitung des Schaltreglers angeordnet, die Pluspotential führt. Als weitere Variante ist der Transistor T2 im Gegensatz zur Basisschaltung gemäß Fig. 1 hier in Emitterschaltung angeordnet.In FIG. 3, in contrast to FIG. 1, the inductor Dr and the rectifier D 1 are arranged in that output line of the switching regulator which carries the plus potential. As a further variant, the transistor T 2, in contrast to the basic circuit according to FIG. 1, is arranged here in an emitter circuit.

Der hier gezeigte Feldeffekttransistor T1 als Stellglied kann natürlich auch als Bipolartransistor ausgebildet sein. Auch für den Fehlerverstärker KF gibt es zahlreiche aus der Literatur bekannte Varianten. Der Leitfähigkeitstyp des Transistors des Stellgliedes kann natürlich auch geändert werden (Fig. 3). Die Polung der Dioden ist gegebenenfalls entsprechend zu ändern, ebenso die Polarität der zusätzlichen Potentialquelle.The field effect transistor T 1 shown here as an actuator can of course also be designed as a bipolar transistor. There are also numerous variants known from the literature for the error amplifier KF. The conductivity type of the transistor of the actuator can of course also be changed ( Fig. 3). If necessary, the polarity of the diodes must be changed accordingly, as must the polarity of the additional potential source.

Claims (2)

1. Mit einem Gleichrichter (D1) beschaltete sättigungssteuerbare Drossel (Dr), insbesondere in einem Ausgangskreis eines Schaltreglers, wobei ein Stellglied (T1) parallel zur Drossel (Dr) zur Entmagnetisierung der sättigungssteuerbaren Drossel (Dr) in Abhängigkeit eines von einem Fehlersignalverstärker (KF) gelieferten Fehlersignals vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Potentialquelle (UH) vorgesehen ist, die derart mit dem Stellglied (T1) verbunden ist, daß sie im Sperrzustand des Gleichrichters (D1) das Stellglied (T1) vollständig leitend steuert, wenn der Fehlersignalverstärker (KF) nicht anspricht.1. With a rectifier (D 1 ) connected saturation-controllable choke (Dr), in particular in an output circuit of a switching regulator, an actuator (T 1 ) parallel to the choke (Dr) for demagnetizing the saturation-controllable choke (Dr) as a function of a fault signal amplifier (KF) provided error signal is provided, characterized in that an additional potential source (UH) is provided, which is connected to the actuator (T 1 ) in such a way that, when the rectifier (D 1 ) is locked, the actuator (T 1 ) is complete conductive controls if the error signal amplifier (KF) does not respond. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialquelle (UH) abgeleitet ist aus einer Spannung im Stromkreis der Drossel (Dr) und des Gleichrichters (D1).2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the potential source (UH) is derived from a voltage in the circuit of the inductor (Dr) and the rectifier (D 1 ).
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DE4041699C2 (en) * 1990-12-24 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Circuit arrangement with saturation choke

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