FI113916B - Tasasuuntauksen ohjauskytkentä - Google Patents
Tasasuuntauksen ohjauskytkentä Download PDFInfo
- Publication number
- FI113916B FI113916B FI20002206A FI20002206A FI113916B FI 113916 B FI113916 B FI 113916B FI 20002206 A FI20002206 A FI 20002206A FI 20002206 A FI20002206 A FI 20002206A FI 113916 B FI113916 B FI 113916B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- control
- coupling
- power source
- secondary current
- source according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
Tasasuuntauksen ohjauskytkentä * Kontrollerings koppling för likriktning 113916
Keksintö liittyy teholähteiden elektroniikkaan.
Sähkön laatu yhdistettynä keveään rakenteeseen varsinkin kannettavissa laitteissa 5 ovat laitteen toiminnan ja käyttömukavuuden kannalta edullisia ominaisuuksia. Nykyaikainen teholähdesuunnittelu, jossa käytetään puolijohteita kytkin-tyyppisissä sovelluksissa, on toteutettavissa muutamilla komponenteilla luotettavasti hyvälaatuisen sähkön tuottamiseksi hyvällä hyötysuhteella esimerkiksi loogisten digitaalipiirien tarpeisiin.
10 Elektroniikan piirissä on yleisesti tunnettua käyttää hakkureita teholähteinä tasajän-nitteen tuottamiseen. Menettelyyn kuitenkin liittyy eräitä tunnettuja haittapuolia tietyissä sovelluksissa. Eräs edullinen tunnettu tekniikka hakkurityyppisen teholähteen rakentamiseksi on soveltaa synkronista tasasuuntausta, jonka yleinen periaate on esitetty kuvassa 1 (Horowitz and Hill: Art of Electronics, Cambridge University Press 15 1995, ISBN 0-521-37095-7). Periaatteena tässä menetelmässä on käyttää kahta ta sasuuntaajaa, joilta tulevaa jännitteitä vuorotellaan kytkettäväksi tasasuunnattavan vaihtojännitteen puoliaaltojen vaiheen perusteella. Kytkimeltä tuleva jännite ohjataan käytettäväksi teholähteen ulostulojännitteen muodostamiseen, johon voi kuulua esimerkiksi kytkentärippelien suodatus. Tasasuuntaajilta tulevat jännitteet valitaan 20 erillisellä kytkinelimellä, joka myös on edullista yleensä toteuttaa puolijohteella.
* ’ » • · • * : Synkronitasasuuntauksen tekniikkaan liittyy kuitenkin omia ongelmiaan. Tasasuun- % f · ! \ tausdiodien epälineaarisuudesta voi aiheutua päänvaivaa ohjauksen suunnittelussa.
* « · !,.* Toinen mahdollinen ongelma tulee vastaan koherentin referenssisignaalin tuottami- • · sesta, jolla ohjataan kytkinelimiä. Erityisen tärkeää on ottaa huomioon ohjauksen '*-··* 25 erityispiirteet kytkentätaajuuksilla, joilla varsinaisten tasasuuntauksessa käytettävien puolijohteiden kytkeytyminen kestää huomattavan pitkään suhteessa puolijohteiden i' kautta kulkevan tehollisen hyötyjakson pituuteen.
• t Yksinkertaisimmillaan synkronitasasuuntauksen puolijohteita voi ohjata kuten ku- » 1 · _ ’· vassa 2 on esitetty. Teholähteen navoista saatua jännitettä on suodattamassa induks- 30 tanssin L ja kapasitanssin C muodostama tavanomainen suodatin. Kytkentä-transis- : torit Q1 ja Q2 on kytketty muuntajan toisiokäämin vastakkaisiin päihin Drain- • · elektrodistaan, jotka on samalla myös yhdistetty siten, että Ql:n Drain ja Q2:n Gate ovat kytketyt kuten myös vastaavasti Q2:n Drain Ql.n Gate (EP 0884829A1). On • · 2 113916 myös tunnettua käyttää Ql:n ja Q2:n hilaohjauksen tuottamiseen erillisiä pulssipiirejä-
Kuvassa 3 on esitetty epäjatkuvasti johtavan flyback-tyyppisen muuttajan kytkentä sekä piirissä esiintyviä tyypillisiä jännitteitä ja virtoja. Kuvaan 3 on otettu mukaan 5 kanavatransistorin eli fetin kytkentäajat Td(on) ja Td(off), jotka fetin body-diodin johtamisen ei toivottuinakin ajanjaksoina (Tdon) voivat aiheuttaa huomattavia häviöitä ja siten lisätä tehonkulutusta. Muuntajan hajainduktanssin ja fetin drain-ja sour-ce-elektrodien välisen kapasitanssin aiheuttamat värähtelyihin liittyvät tehohäviöt voivat myös lisätä tehonkulutusta.
10 Keksinnön tavoitteena on parantaa synkronitasasuuntaajan ohjausta hakkuriteholähteen toisiopuolella.
Tavoitteeseen päästään toisiovirran kytkimen ohjauskytkennällä, jossa ohjaussignaali riippuu ohjattavan piirin läpi kulkevan virran derivaatasta.
Keksinnölle on tunnusomaista muodostaa toisiotasasuuntaajan ohjaussignaali toisio-15 virran muutosnopeuden perusteella. Tällöin muodostettavalla ohjaussignaalilla ohjataan eräitä kytkinelimiä, jotka puolestaan säätelevät toisiopiirissä kuorman kanssa sarjassa olevan kytkinelimen ohjauspulsseja, siten että toisiopiirin varsinaisena kytkimenä toimivan kytkinelimen kytkeytymisaika otetaan huomioon ja siten hyötysuhde optimoidaan.
• · · * * · 20 Keksinnölle on tunnusomaista käyttää teholähteessä ohjauskytkentää, joka käsittää : vähintään yhden toiminnallisen puolijohdekytkimen sekä sen ohjausta varten tarvit- j tavat kytkin- ja anturivälineet. Kytkinvälineet käsittävät tunnusomaisesti vähintään yhden kelan kyllästyvällä kuristimella toteutettavan induktanssin aikaansaamiseksi, ;;; toisiovirtaan verrannollisen jännitteen tuottamiseksi. Jännitteestä muodostetaan oh- 25 jaussignaali, jolla puolijohdekytkimen hilapulsseja kontrolloidaan on/off tyyppisen toisen puolijohdekytkimen avulla.
. Keksinnössä sen edullisimpia suoritusmuotoina esitetään kytkentä ja menetelmä, / t joiden avulla voidaan ohjata teholähteen kytkinkomponentteja synkronisessa toisio- • « · '· tasasuuntauksessa. Ohjaussignaali muodostetaan anturielimillä piirin läpi kulkevan 30 virran muuttumisnopeuden perusteella. Ohjaussignaalilla ohjataan kytkinpiiriä, jon-ka avulla voidaan ohjata kytkinkomponentille tulevaa ohjausjännitettä joko suoraan sellaisenaan tai säätämällä kytkinkomponentille muuntajan kautta sopivassa vaiheessa tulevien ohjauspulssien lukumäärä ja/tai kestoa. Ohjaukseen käytettävän sig- • · 3 113916 naalin muodostuksessa voidaan ottaa huomioon myös muita tekijöitä, kuten esimerkiksi laitteen tai sen osan toimintalämpötila.
Keksinnössä esitetään myös synkronisen toisiotasasuuntaukseen hyvin soveltuva kytkentä, jolla voidaan optimoida kytkinkomponentin johtamisjakson pituutta. Kun 5 kytkinkomponenttina on fetti, johtamisjakson pituutta voidaan säätää hilavarausta purkamalla. Kytkentää käyttämällä voidaan pienentää laitteen hukkatehon määrää ja siten parantaa hyötysuhdetta.
Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa 10 kuva 1 esittää synkronitasasuuntauksen yleisesti tunnettua periaatetta, kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista ratkaisua kytkintransistorien hilaoh-jauksen tuottamiseksi eräässä yksinkertaisessa synkronitasasuuntaajapii-rissä, kuva 3A esittää epäjatkuvan johtumisen Flyback-tyyppistä muuttajaa, 15 kuva 3B esittää kuvan 3A kytkennässä esiintyviä virtoja ja jännitteitä kuva 4 esittää kaaviota erään edullisen keksinnön suoritusmuodon mukaisen toi-siotasasuuntauskytkennän ohjaamiseksi, kuva 5 esittää kaaviota erään edullisen keksinnön suoritusmuodon mukaisen toi- siotasasuuntauskytkennän ohjaamiseksi apukäämin avulla, . t 20 kuva 6A esittää toisiotasasuuntauslaitteen kytkentäkaaviota keksinnön erään edul- ;;! lisen suoritusmuodon mukaisesti • ·
'; · · * kuva 6B esittää yksityiskohtaa kuvasta 6A
»tl kuva 7 esittää ohjauskuristimen läpi kulkevaa virtaa ajan funktiona, kuva 8 esittää synkroniohjauskuristimen yli mitattua jännitettä ajan funktiona, :: 25 kuva 9 esittää muuntajan toisiojännitettä ajan funktiona, : _ ’: kuva 10 esittää toisiotasasuuntausfetin yli mitattua jännitettä ajan funktiona, kuva 11 esittää toisiotasasuuntausfetin hilaohjauspulssia ajan funktiona, < j · kuva 12 esittää menetelmäkaaviota toisiotasuuntaajan fetin ohjaamiseksi
Edellä tekniikan tason selostuksen yhteydessä on viitattu kuviin 1-3, joten seuraa-30 vassa keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen selostuksessa viitataan lähinnä kuviin 4-12. Jännitteen muutoksia kuvattaessa käytetään sanoja ‘nousee’ kun jännite . muuttuu positiiviseen suuntaan ja ‘laskee’ kun jännite muuttuu negatiiviseen suun- ’* ; taan.
4 113916
Kuvissa 4 ja 5 on esitetty periaatteellinen kaavio kytkennästä, jolla keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaista teholähdettä ohjataan. Energian siirtämiseksi teholähteen ottonastoista sen antonastoihin tulee kuvassa 4 käämien 430A ja 430D ja kuvassa 5 käämien 530A ja 530D muodostaa muuntajana toimiva kokonaisuus. Ku-5 vassa 4 on esitetty kytkinelin 411, joka yleensä on puolijohdekytkin tavallisimmin fetti. Fettiä ohjataan piirillä 410 muodostettavalla signaalilla. Kytkemisen seurauksena käämissä 430A esiintyy virta kytkinfetin 411 johtaessa. Tämän vuoksi myös käämissä 430D esiintyy virtoja ja jännitteitä, jotka määräytyvät muuntajan ominaisuuksien perusteella. Kytkimen 431 tehtävänä on kytkeä ja katkaista toisiovirtaa si-10 ten, että suodatinjärjestelyllä 433 voidaan muodostaa teholähteen antoon haluttu ta-sajännite.
Keksinnön mukaisesti kytkimen 431 toimintaa ohjataan ainakin osittain toisiovirran mitatun derivaatan perusteella. Kun muuntajan toisiopiirissä kulkee virta, niin antu-rielin 419 tuottaa signaalin, joka ohjaa piiriä 434. Piiri voi olla hyvinkin yksin-15 kertainen; esimerkiksi kuvassa 6 esitetyssä kytkentäkaaviossa tämä piiri muodostuu kytkintransistorista 618 ja vastuksesta 617. Piiriin 434 avulla ohjataan kytkin 431 johtavaan tilaan. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa anturielimessä 419 on kuristin, joka on tietyllä sähkövirralla kyllästyvä siten, että kuristimen mainittuun kyllästymiseen liittyviä sähkövirrasta riippuvia jännitteen pulssimaisia muutoksia 20 voidaan käyttää ohjaussignaalin muodostamisessa.
: :Piirin 432 avulla voidaan asettaa kytkin 432 takaisin johtamattomaan tilaan, mikä on edullista optimoitaessa kytkennän hyötyjakson pituutta. On olemassa kytkimiä 431, . ·. : jotka säilyttävät johtavan tilansa, vaikka sen johtavaan tilaan asettanut ohjaussignaa- : li sammuukin. Esimerkkinä sellaisesta puolijohdekytkimestä on fetti, jonka hilaoh- • * · 25 jauksen katkettua hilavaraus pitää sen johtavana. Jotta kytkimellä 431 voitaisiin op- • * ;;; timaalisesti katkaista toisiovirta, on kuvan 4 kytkennässä esitetty kytkinpiiri 432, « · ’·*·' jonka avulla tuotettavalla signaalilla on tarkoituksena asettaa kytkin 431 johtamat tomaan tilaan. Kun 431 on fetti, puretaan piirin 432 avulla fetin hilavaraus, jolloin saadaan haluttu toiminto, jonka jälkeen uusi toimintajakso voi alkaa. Lohko 433 on * * » :: 30 suodatinpiiri jännitteen ja virran tasaamiseksi.
* · " Kuvassa 5 on esitetty kytkimen 531 ohjauspulssin tuottaminen muuntajassa olevan *...· apukäämin 530B avulla. Toiminnallisilta ominaisuuksiltaan kytkennät vastaavat toi- ·.'·.· siaan ja kuvan 5 numeroidut osat vastaavat kuvassa 4 olevia. Periaatteellisena erona * » on kytkimen 531 ohjauksen tuottaminen muuntajassa olevan apukäämin avulla Ku-35 vassa 4 esitettyä ohjauspiiriä 434, joka reagoi toisiovirran mitattuun derivaattaan, ei tällöin kuvan 5 kytkennässä käytetä suoraan toisiovirran kytkimen 531 ohjaamiseen, 5 113916 vaan ohjataan piiriin 534 sisältyvää apukytkintä 518. Tällöin jännite, joka asettaa toisiovirran kytkimen 531 johtavaan tilaan, tulee apukäämistä 530B apukytkimen 518 kautta. Lohko 533, on suodatinpiiri jännitteen ja virran tasaamiseksi. Lisäksi piiriin 532 voi sisältyä tai siihen voidaan liittää antureita, joilla tarkkaillaan teholäh-5 teen, sen osan tai ulkopuolisen laitteen tilaa, esimerkiksi lämpötilaa.
Kuvassa 6A on esitetty toisiotasasuuntaukseen tarkoitettu kytkentä, johon on sovellettu keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa. Kytkennässä on tehonsyöttöä varten AC-lähteeseen yhdistävät kontaktit 601 ja 602, joista 601 on yhdistetty sulakkeen 603 kautta varistorille 604. Varistori 604 on kytketty toisesta kontaktistaan tasa-10 suuntaussillan 605 ensimmäiseen vaihtovirran sisäänmenonastaan. AC-kontakti 602 on yhdistetty suoraan tasasuuntaussillan 605 toiseen vaihtovirran sisäänmenonastaan. Tasasuuntaussillan 605 ensimmäinen, negatiivinen tasavirtanasta, on kytketty suodatuskondensaattoreiden 606 ja 607 ensimmäisiin, maadoitettuihin päihin. Tasasuuntaussillan 605 toinen, positiivinen tasavirtanasta, on kytketty suodatuskonden-15 saattorin 606 toiseen päähän, joka on myös yhdistetty kuristimen 608 ensimmäiseen päähän. Kuristimen 608 toinen pää on kytketty kondensaattorin 607 toiseen päähän, josta pisteestä on kytkentä kondensaattorin 609 ensimmäiseen päähän sekä samalla muuntajan 630 ensiöpuolen käämin 630A ensimmäiseen päähän.
Kondensaattorin 609 toinen pää on kytketty ensimmäisen fetin 611 Drain-nastaan. 20 Fetin 611 Source-nasta on kytketty muuntajan 630 ensiöpuolen käämin 630A toi-: seen päähän, joka on merkitty pisteellä kuvaan 6. Toisen fetin 612 Drain-nasta on kytketty ensimmäisen fetin 611 Source-nastaan ja siten myös muuntajan 630 käämin 630A toiseen päähän. Fetin 612 Source-nasta on yhdistetty takaisinkytkennän syöt- * * : tämään piiriin 610 sekä mainitusta kytkentäpisteestä yhdistetty vastuksella 613 maa- ,'··* 25 hän. Fettien 611 ja 612 Gate-nastat on kumpikin kytketty omaan nastaansa piirissä IL 610. Lisäksi muuntajan 630 käämin 630C ensimmäinen pää on yhdistetty piiriin 610. Käämin 630C toinen pää on yhdistetty maahan. Piiriin 610 on lisäksi yhdistetty takaisinkytkentä. Muuntajan 630 käämit A, B, C ja D ovat galvaanisesti toisistaan erillisiä.
.· , 30 Muuntajan 630 käämin 630B ensimmäinen pää (merkitty kuvaan pisteellä) on kyt- *t · ketty diodin 614 anodille. Diodin 614 katodi on kytketty vastuksen 615 kautta pis- *·;·' teeseen, joka on yhdistetty fetin 631 Gate-nastaan ja vastuksen 616 ensimmäiseen päähän. Vastuksen 616 toinen pää on kytketty pisteeseen, johon on yhdistetty vas-• ;··! tuksen 623 ensimmäinen pää sekä PNP-transistorin 622 emitteri. Transistorin 622 35 kanta on kytketty NPN-transistorin 621 kollektorille ja samalla vastuksen 623 toiseen päähän. Transistorin 621 kanta on kytketty transistorin 622 kollektorille ja sa- 6 113916 maila vastuksen 620 ensimmäiseen päähän. NPN-trans is tori n 621 emitteri on yhdistetty PNP-transistorin 618 emitterille ja samalla ohjauskuristimen 619 ensimmäiseen päähän. Kuristimen toinen pää on kytketty vastuksen 620 toiseen päähän, fetin 631 Drain-nastaan, ja vastuksen 617 kautta transistorin 618 kannalle. Transistorin 618 5 kollektori on yhdistetty muuntajan 630 käämin 630B toiseen päähän.
Fetin 631 Source-nasta on yhdistetty muuntajan 630 käämin 630D toiseen päähän. Käämin 630D ensimmäinen pää, joka on merkitty pisteellä kuvassa, on yhdistetty kondensaattorin 624 ensimmäiseen päähän sekä kuristimen 626 käämin ensimmäiseen päähän. Kuristimen 626 käämin toinen pää on yhdistetty kondensaattorin 625 10 ensimmäiseen päähän, sekä laitteen ensimmäiseen, positiiviseen, uloslähdön kytken-tänastaan 627. Kondensaattorien 624 ja 625 toiset päät on yhdistetty kytkentäpisteeseen, johon on myös yhdistetty molempien transistorien 618 ja 621 emitterit sekä ohjauskuristimen 619 käämin ensimmäinen pää. Samasta pisteestä on myös galvaaninen yhteys laitteen toiseen uloslähdön kytkentänastaan.
15 Toiminnallisesti kuvan 6A kytkennässä on tasasuuntaussillalla toteutettu tasasuun-tauskytkentä, jonka muodostavat komponentit 601, 602, 603, 604 ja 605 sekä kuristimen 608 ja kondensaattorien 606 ja 607 muodostama suodatusosa. Piirin 610 tarkoituksena on muokata takaisinkytkennältä tulevaa signaalia sopivaksi fettien 611 ja 612 avulla tapahtuvaan tehonsäätöön. Varsinainen ohjauskytkentä on rajattu katko-20 viivalla muodostuvan nelikulmion 600 sisälle. Ohjauskytkentään kuuluvista osista : mainittakoon transistorien 622 ja 621 sekä vastuksen 627 muodostama elin, joka toiminnallisesti oleellisin osin vastaa tyristoria. Näiden komponenttien muodostama : ‘ ,: kokonaisuus on rajattu katkoviivalla nelikulmion 632 sisäpuolelle.
* · • *; Kuvan 6A kytkennän toisiovirta on esitetty kuvassa 7 ajan funktiona. Toisiovirta 9 · ’· .* 25 kulkee alkuvaiheessa fetin 631 body-diodin kautta. Virta aiheuttaa kuristimen 619 ylitse virran derivaattaan verrannollisen muuttuvan jännitteen, joka on esitetty ajan funktiona kuvassa 8. Kuvaan 8 on merkitty kytkennän toiminnan ymmärtämisen :· kannalta oleellisia ajanhetkiä, joiden oleellinen vastaavuus muihin kytkennän kan- naita merkittäviin suureisiin käy ilmi vertaamalla muihin kuviin, kuvat 7-11.
* « 30 Kuvaan 7 merkityllä hetkellä 1 PNP-transistorin 618 kantajännite laskee -0,6 V:n alapuolelle, jolloin transistori kytkee ja apukäämi 630B syöttää fetin 631 hilalle oh-; jausjännitteen. Virta kommutoi body-diodilta fetille. Hetkellä 2 PNP-transistorin
‘ kantajännite nousee -0,6 V:n yläpuolelle ja transistori katkaisee apukäämiltä 630B
tulevan ohjausjännitteen. Tästä huolimatta fetti 631 pysyy johtavana hilavarauksen 35 turvin. Hetkellä 3 ohjauskuristimen jännite on kääntynyt ja tyristorin 632 kanta- 7 113916 jännite ylittää 0,6 V, jolloin tyristorielin 632 liipaistuu johtavaksi. Hilavaraus tyhjentyy fetin hilalta hidastusvastuksen ja hilakapasitanssin määräämän aikavakion määritelmällä nopeudella. Kun hilan jännite alittaa threshold-jännitteen, katkeaa fetin kautta kulkeva virta, jolloin virta kommutoi fetin body-diodille.
5 Kuristimen mitoitussyiden vuoksi fettiä 631 ei ohjata pienillä toisiovirroilla, vaan käytetään body-diodia tasasuuntaukseen. Tästä syystä transistorilla 618 kytketään piiri pois toiminnasta pienillä virroilla. Lisäksi PNP-transistorilla 618 saavutetaan etua ohjauspiirin häviöiden vähentämiseksi. Se estää virran kulun ohjauspiirin läpi kun tyristori 632 johtaa ja apukäämiltä 630B tulee vielä jännitepulssi, mikä tilanne 10 tapahtuisi kuvassa 6 hetken 3 jälkeen.
Kuvassa 7 on esitetty ohjauskuristimen läpi kulkeva virta kuvan 6 mukaisessa kytkennässä kahden puoliaallon aikana. Kun ensiöpuolen pääfetin Drain-jännite kytkeytyy, alkaa ohjauskuristimen läpi kulkeva virta kasvaa kuvan 7 mukaisesti ajan funktiona, Samalla kun ohjauskuristimen virta kasvaa, muuttuu myös kuristimen 15 619 yli mitattava jännite ajan funktiona (kuva 8).
Kuvassa 8 on esitetty ohjauskuristimen 619 yli mitattu jännite ajan funktiona. Hetkellä 1 on jännite laskenut alle -0,6 V, joka on PNP-transistorin 618 kynnysjännite. Tällöin transistori kytkee ja muuntajan apukäämin 630B kautta kulkee ohjausjännite fetin 631 hilalle. Virta kommutoi body-diodille. Ajan hetkien 1 ja 2 välillä transisto-. 20 ri 620 on avoin ja fetti 631 saa ohjausta. Ohjauskuristimen läpi kulkeva toisiovirta .· ·. saavuttaa maksimiarvonsa, samoin kuin myös ohjauskuristimen yli mitatun jännit- • teen itseisarvo. Maksimiarvon jälkeen ohjauskuristimen läpi kulkeva virta laskee ! kuten myös ohjauskuristimen yli mitatun jännitteen itseisarvo. Hetkellä 2 kuristimen 619 jännite on noussut yli -0,6 V, jonka vuoksi transistori 620 sulkeutuu ja apukää-25 miltä 630B katkeaa fetin 631 hilalle tuotu jännite. Fetti 631 pysyy hilavarauksensa '... * turvin kuitenkin johtavana
Kuvassa 9 on esitetty kuinka muuntajan 630 toisiojännite muuttuu ajan funktiona. . · ·. Kuvista 10 ja 11 nähdään kuinka itse toisiofetin 630 yli mitattu jännite ja hilaohjaus- pulssi vastaavasti riippuvat ajasta sekä niiden vaiheet muuntajan toisiojännitteeseen *. '! 30 verrattuina.
,· , Kuvassa 12 on esitetty kaavio keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesta oh- * » '· 'j jausmenetelmästä, jolla kuvan 6 kytkennän esittämää synkroniseen toisiotasa- ' * suuntaukseen perustuvaa teholähdettä voidaan ohjata kuristimen 619 läpi kulkevan virran perusteella. Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa muodostetaan 8 113916 1202 ohjaussignaali, kun toisiovirta on kytketty 1201. Kytkinkomponentti kytketään 1203 johtamaan, jonka johtavuustilan aikana tapahtuu 1204 piirin hyötyjakso. Tämän jälkeen ohjaussignaali katkaistaan ja kytkinkomponentti asetetaan ei-johtavaan tilaan 1205. Kun kytkinkomponenttina 631 on fetti asetus ei-johtavaan tilaan tarkoit- 5 taa, että hilavaraus puretaan 1205. Kytkinkomponentti 631 sammutetaan 1206 hukkatehon vähentämiseksi.
Keksinnössä esitettyjen suoritusmuotojen perusteella ammattimiehelle on mahdollista soveltaa keksinnön periaatteita myös muunlaisten piirien ohjaussignaalien tuottamiseen. Tällöin riippuu itse ohjauselimestä, mihin suureeseen verrannollisena ha-10 lutaan ohjattavaa piiriä ohjata. On myös mahdollista soveltaa kuvassa 6 esitettyä kytkentää sen edullisissa suoritusmuodoissa siten, että kuristin 619 korvataan sijais-kytkennällä ohjaussignaalin tuottamiseksi. Tällöin ohjaussignaalin muodostamiseksi jonkin laitteen toiminnan kannalta oleellisen suureen perusteella voidaan käyttää sähköistä piiriä, joka muodostaa ohjaavaan suureeseen verrannollisen jännitteen 15 ja/tai mainitun suureen ensimmäisen derivaatan ajan suhteen. On myös mahdollista tuottaa toisiovirran muutoksesta riippuvaa signaalia puolijohteilla toteutetun virta-jännite-muunninkytkennän tai taajuus-jännite-muunninkytkennän avulla, jolloin nämä puolijohdekytkennät voivat käsittää derivointipiirin. Tällöin komponenttien määrä ja siten niistä aiheutuvat lisäkustannukset voivat olla epäedullisemmat kuin 20 kuvatussa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa. Ammattimiehelle on myös selvää, että ohjaavan suureen muuttumiseen liittyviä korkeampia derivaattoja voidaan ’;; ·' käyttää ohjaussignaalin tuottamiseksi.
Kytkennässä esitetyllä polariteetilla varustetun teholähteen muuntaminen vastakkai-: sella polariteetilla toimivaksi on ammattimiehelle triviaalia. Lisäksi ammattimiehel- .·· ·. 25 le on myös keksinnön perusteella selvää, että integroimalla toisiovirran aikaderivaat- taa voidaan mitata toisiovirtaa ja siten käyttää kuristinta anturina myös lisälaitteena toimivalle virtamittarille.
t t » • · • * ♦ • * • · » I I • *
Claims (15)
1. Teholähde, j oka käsittää - ensiöosan ja toisio-osan - toisio-osassa ohjattavan kytkinkomponentin (531) toisiovirran ohjatuksi kytkemi-5 seksi ja katkaisemiseksi, - ensimmäisen ohjauskytkennän (534) mainitun kytkinkomponentin (531) ohjaamiseksi ja - välineet (517), (518), (519), (534) toisiovirran muutoksesta riippuvan signaalin muodostamiseksi, tunnettu siitä, että välineet (519) toisiovirran tiettyyn aikaderi- 10 vaattaan verrannollisen signaalin muodostamiseksi käsittävät kyllästyvällä kuristimella toteutettavan induktanssin ja siitä, että välineet (517), (518), (519) on kytketty mainittuun ensimmäiseen ohjauskytkentään (534).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu induktanssi on kytketty toisiovirran kannalta sarjaan.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että se käsittää toisen ohjauskytkennän (532) mainitun kytkinkomponentin (531) ohjaamiseksi, jolloin ensimmäinen ohjauskytkentä (534) on järjestetty ohjaamaan kytkinkomponentti (531) johtavaan tilaan ja toinen ohjauskytkentä (532) on järjestetty ohjaamaan kytkinkomponentti (531) ei-johtavaan tilaan. * * * • · · .*;* 20
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainitut väli- ’;··* neet (519) toisiovirran muutoksesta riippuvan signaalin muodostamiseksi on kytket- *· " ty mainittuun toiseen ohjauskytkentään (532). • » · * · · * ·
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että se käsittää vä- .···. lineet (535) ulkopuolisen ohjaussignaalin kytkemiseksi toiselle ohjauskytkennälle 25 (532).
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu toinen ·,..·* ohjauskytkentä (532) käsittää puolijohdekytkimen.
• · » - ·’ 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjauskytkentä (532) käsittää välineet puolijohdekytkimen (531) ohjaamiseksi toi- ; ‘ · _: 30 siovirrasta riippuvalla ohjaussignaalilla. • »
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjauskytkentä (532) käsittää lämpötila-anturin. 113916
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että se käsittää muuntajan (530) ja siinä apukäämin (530B), ja mainittu ensimmäinen ohjauskytken-tä (534) on järjestetty kytkemään apukäämiltä (530B) saatava signaali mainitulle kytkinkomponentille (531) kytkinkomponentin (531) ohjaamiseksi johtavaan tilaan.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen ohjauskytkentä (534) käsittää puolijohdekytkimen.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen ohjauskytkentä (534) käsittää välineet (518), (517) mainitun puolijohdekytkimen (531) ohjaamiseksi toisiovirrasta riippuvalla ohjaussignaalilla.
12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainitut väli neet (519) toisiovirran muutoksesta riippuvan signaalin muodostamiseksi käsittävät Hall-anturin.
13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähde, tunnettu siitä, että mainitut välineet (519) toisiovirran muutoksesta riippuvan signaalin muodostamiseksi käsittävät 15 muuntajan käämin.
14. Menetelmä toisiovirran kytkemiseksi toisiotasasuuntaajassa, tunnettu siitä, että - muodostetaan toisiovirran aikaderivaatasta riippuva ensimmäinen ohjaussignaali : sellaisilla välineillä, jotka käsittävät kyllästyvän kuristimen avulla toteutettavan in- :,,, · 20 duktanssin, - vasteena ensimmäiseen ohjaussignaaliin asetetaan tietty toisiovirtaa kytkevä kyt- :' ·. · kinkomponentti (531) johtavaan tilaan.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ' · · · * - muodostetaan toisiovirran aikaderivaatasta riippuva toinen ohjaussignaali, 25. rajoitetaan mainitun kytkinkomponentin (531) johtamisjakson pituutta asettamalla, vasteena toiseen ohjaussignaaliin, mainittu kytkinkomponentti johtamattomaan ti-: ·' laan. » I I > » » » I » « | 113916
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20002206A FI113916B (fi) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Tasasuuntauksen ohjauskytkentä |
| EP01660185.8A EP1195883B1 (en) | 2000-10-06 | 2001-10-04 | Control circuit for rectification |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20002206A FI113916B (fi) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Tasasuuntauksen ohjauskytkentä |
| FI20002206 | 2000-10-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20002206A0 FI20002206A0 (fi) | 2000-10-06 |
| FI20002206A FI20002206A (fi) | 2002-04-07 |
| FI113916B true FI113916B (fi) | 2004-06-30 |
Family
ID=8559244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20002206A FI113916B (fi) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Tasasuuntauksen ohjauskytkentä |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1195883B1 (fi) |
| FI (1) | FI113916B (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004057808A1 (de) * | 2004-11-30 | 2006-06-01 | Puls Gmbh | Schaltung, insbesondere Synchrongleichrichter, und Verfahren zum Betrieb derselben Schaltung |
| CN101359873B (zh) * | 2007-08-02 | 2010-09-08 | 洋鑫科技股份有限公司 | 具有自驱式同步整流器的回扫电压变换器 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE790134A (fr) * | 1971-10-19 | 1973-02-15 | Western Electric Co | Convertisseur courant continu-courant continu |
| JPS5840915B2 (ja) * | 1978-11-10 | 1983-09-08 | 日本電信電話株式会社 | 電界効果トランジスタを用いた整流回路 |
| DE3422777A1 (de) * | 1984-06-20 | 1986-01-02 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Mit einer induktivitaet beschaltetes gesteuertes gleichrichterelement, sowie dessen verwendung |
| US4716514A (en) * | 1984-12-13 | 1987-12-29 | Unitrode Corporation | Synchronous power rectifier |
| US4922404A (en) * | 1989-03-15 | 1990-05-01 | General Electric Company | Method and apparatus for gating of synchronous rectifier |
| JP2682202B2 (ja) * | 1990-06-08 | 1997-11-26 | 日本電気株式会社 | 電界効果トランジスタを用いた整流回路 |
| FR2663169A1 (fr) * | 1990-06-08 | 1991-12-13 | Alcatel Espace | Dispositif de regulation d'un parametre par une structure bidirectionnelle en courant. |
| ES2087989T4 (es) * | 1991-08-30 | 1997-01-16 | Alcatel Bell Sdt Sa | Detector de corriente alterna y circuito de alimentacion de potencia. |
| JPH07115766A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-05-02 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | スイッチング電源の整流回路 |
| EP0741447A3 (en) * | 1995-05-04 | 1997-04-16 | At & T Corp | Method and device for controlling a synchronous rectifier converter circuit |
| JP3427280B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2003-07-14 | 大平電子株式会社 | 同期制流方式のリンギングチョークコンバータ |
| US5742491A (en) * | 1995-08-09 | 1998-04-21 | Lucent Technologies Inc. | Power converter adaptively driven |
| JP3066727B2 (ja) * | 1995-12-20 | 2000-07-17 | 富士通電装株式会社 | 同期整流駆動回路 |
| DE19704604A1 (de) * | 1997-02-07 | 1998-08-13 | Thomson Brandt Gmbh | Schaltnetzteil |
| JPH10243647A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Sony Corp | 電源装置 |
| US6026005A (en) | 1997-06-11 | 2000-02-15 | International Rectifier Corp. | Single ended forward converter with synchronous rectification and delay circuit in phase-locked loop |
| JPH114577A (ja) * | 1997-06-13 | 1999-01-06 | Fujitsu Ltd | 同期整流回路 |
| US6081432A (en) * | 1998-05-26 | 2000-06-27 | Artesyn Technologies, Inc. | Active reset forward converter employing synchronous rectifiers |
| US6038148A (en) * | 1998-12-11 | 2000-03-14 | Ericsson, Inc. | Self-driven synchronous rectification scheme |
| US6075352A (en) * | 1999-01-22 | 2000-06-13 | Dell Computer Corporation | Redirected sequential flyback synchronous rectifier |
| US6061255A (en) * | 1999-06-04 | 2000-05-09 | Astec International Limited | Drive circuit for synchronous rectifiers in isolated forward converter |
-
2000
- 2000-10-06 FI FI20002206A patent/FI113916B/fi active
-
2001
- 2001-10-04 EP EP01660185.8A patent/EP1195883B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1195883A3 (en) | 2004-09-29 |
| EP1195883B1 (en) | 2014-04-30 |
| FI20002206A (fi) | 2002-04-07 |
| FI20002206A0 (fi) | 2000-10-06 |
| EP1195883A2 (en) | 2002-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1605576B1 (en) | Device and method for extending the input voltage range of a DC/DC converter | |
| US7602154B2 (en) | Phase compensation driving scheme for synchronous rectifiers | |
| JP4395881B2 (ja) | スイッチング電源装置の同期整流回路 | |
| US6421262B1 (en) | Active rectifier | |
| CN110401349B (zh) | 电源控制用半导体装置和开关电源装置及其设计方法 | |
| EP0188839B1 (en) | Self-oscillating power-supply circuit | |
| US20170222561A1 (en) | System and Method for a Cascode Switch | |
| US6867634B2 (en) | Method for detecting the null current condition in a PWM driven inductor and a relative driving circuit | |
| US9401634B2 (en) | Saturation prevention in an energy transfer element of a power converter | |
| JP4198379B2 (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータを具えた電源装置 | |
| WO2005091497A1 (en) | Switch mode power supply with output voltage equalizer | |
| JP2007511995A (ja) | スイッチモード電源 | |
| KR20010042099A (ko) | 스위칭 전원 | |
| FI113916B (fi) | Tasasuuntauksen ohjauskytkentä | |
| JP3826804B2 (ja) | ２重化電源システム | |
| JPH09504679A (ja) | スイッチモード電源 | |
| JP2004015993A (ja) | 無負荷時省電力電源装置 | |
| JP4201161B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
| JP4030349B2 (ja) | 電源回路 | |
| JP3580491B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
| KR100202024B1 (ko) | 스위칭 모드 파워 서플라이의 전력 손실 방지 회로 | |
| KR100604636B1 (ko) | 전원부를 포함하는 컨버터 | |
| CN115912859A (zh) | 具有分支开关的功率转换器控制器 | |
| JP3409286B2 (ja) | 自励式スイッチング電源回路 | |
| JP2001314078A (ja) | スイッチング電源装置 |