SE430553B - Likspenningsomvandlare av typen "fly-back" - Google Patents

Description

15 20 25 8201916-7 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en likspännings- omvandlare av ovan angivet slag i vilken åtgärder vidtagits för att vä- sentligt minska ripplet i utgângsfiltrets kondensator utan att komplice- ra dimensioneringen av detta filter.

Grundtanken i den föreslagna uppfinningen är att galvaniskt sammankoppla ingângskondensatorn (ingående i ingângsfiltret) med utgângskondensatorn på sådant sätt att ripplet i ingångskondensatorn kan kompensera ripplet i utgângskondensatorn, varigenom det senare ripplet kan hållas lågt.

Uppfinningen är därvid kännetecknad så som framgår av patentkravets 1 kännetecknande del.

FIGURBESKRIVNING Med hänvisning till bifogade ritningar skall ett känt utförande av en "fly-back"-omvandlare och en enligt uppfinningen närmare beskrivas.

Figur 1 visar i ett kopplingsschema grunddragen hos en känd "fly-back"- omvandlare, Figur 2 visar kopplingsschemat för en omvandlare av samma slag enligt den föreslagna uppfinningen, Figur 3 visar kopplingsschemat över en utföringsform av omvandlaren en- ligt figur 2 och Figur 4 visar ett tidsdiagram för förklaring av funktionen hos omvand- laren enligt figurerna 1-3.

UTFÖRINGSFORMER Inledningsvis skall en "fly-back"-omvandlare av känt utförande närmare beskrivas med hänvisning till figur 1, varefter omvandlaren enligt upp- finningen (figurerna 2 och 3) beskrivas.

I kopplingsschemat enligt figur 1 framgår grunddragen hos en känd "fly- back"-omvandlare. Matningsspänningen är betecknad med U1, exempelvis -48V och är ansluten över omvandlarens ingângsfilter, som består av kon- densatorerna Co, C1 jämte induktansen Lo. Omvandlarens omkopplingsvåg utgörs av i detta fall en drossel L samt en effekttransistor T, här av npn-typ ansluten i serie med drosseln L. En frihjulsdiod D år ansluten 10 15 20 25 30 8201916-7 till kollektorn hos transistorn T och till ena belägget hos en konden- sator C2 ansluten till ett utgângsfilter bestående av induktansen L3 och kondensatorn C3. Den erhållna utgângslikspänningen är betecknad U2. styr- kretsarna för transistorn T jämte âterkopplingskretsen från omvand- larutgângen är, liksom i figurerna 2 och 3, ej medtagna eftersom dessa ej berör uppfinningstanken.

Med hänvisning till tidsschemat enligt figur 4 skall såväl den kända som den föreslagna omvandlarens funktion ur rippelsynpunkt närmare för- klaras.

Under tidsintervallet 0-t1 antages transistorn T vara spärrad och dess kollektorspänning UC är hög, figur 4a. Då transistorn T är spärrad, fly- ter en laddningsström IC1 = I1 till kondensatorn C1 via ingângsfiltret Lo, Co frân matningsspänningskällan U1, se figur 4b. Samtidigt flyter en laddningsström IC2 = 14 frân induktansen L genom dioden D till kon- densatorn C2, figur 4c.

Då transistorn T leder under intervallet t1-tz är dess kollektorspänning UC enligt figur 4a låg. Kondensatorn C1 urladdas och en ström 12 flyter från kondensatorn C1 genom induktansen L och den ledande transistorn T, figur 4b. Samtidigt urladdas kondensatorn CZ och en ström I3 enligt fi- gur 4c flyter mot utgângsfiltret L3, C3. Strömmarna I1 och I2 ger under resp tidsintervall ett rippel i kondensatorn C1 och strömmarna I3 och I¿ ger under motsvarande tidsintervall rippel i kondensatorn CZ.

Enligt uppfinningstanken ansluts ingângs- och utgângskondensatorn C1 resp CZ till varandra så att ett belägg hos kondensatorn C1 anslutes till ett belägg hos kondensatorn CZ såsom framgår av kopplingsschemat enligt figur 2. Härigenom uppstår en gemensam strömväg för kondensato- rerna C1 och CZ. I övrigt är kopplingen samma som i figur 1.

Kondensatorn C1 urladdas i detta fall via kondensatorn C2 då transis- torn T är ledande och uppladdas från omvandlaringângen då transistorn T är spärrad. Kondensatorn CZ urladdas då transistorn T leder och upp- laddas då transistorn T är spärrad. Detta ger rippelström i kondensa- torn CZ men som är i motfas jämfört med rippelströmmen frân kondensatorn s2o191e-7 10 15 20 25 C1. De tvâ motriktade strömmarna I1 och 12 som Laddar resp urladdar kon- densatorn C1 nu kommer att flyta också genom kondensatorn 02. Rippel- strömmen genom kondensatorn C1 bildas även här av strömmarna I1 och 12 under intervallen 0-t1 resp t1-tz, medan ripplet i kondensatorn«C2bildas av I1-I4 resp Iz-I3, vilka har lågt värde. Figur 4d visar rippelströmmen (14-11) och (Iz-13) under tidsintervallen to-t1 resp t1-ta. Utgångskon- densatorns C2 rippel har således väsentligt minskats, vilket medför läg- re krav pâ filtrering över omvandlarutgången. Eventuellt kan utgångs- filtret L3, C3 helt borttas. Genom att sammankoppla ingângskondensatorn °1 nare nära fullständigt sånär som pâ en magnetiseringsström i drosseln L. med utgångskondensatorn CZ enligt ovan kompenseras ripplet i den se* Om utspänningen är låg är det fördelaktigt med en utföringsform av om- vandlaren enligt figur 3. I denna utföringsform är dioden D ansluten till ett uttag på drosseln L (eller ett primärlindningsuttag om drosseln L ersätts med en transformatorlindning), varvid omsättningen är n1/n1+n2.

Vid en omsättning på exempelvis 1:2 (n1=n2=n) kompenseras rippelströmmen i utgângskondensatorn C2 endast till hälften, vilket emellertid ändå be- tyder ca 50 Z mindre rippel eller motsvarande mindre kondensatoruppbåd.

I figurerna 4c, 4d visas med streckade linjer kondensatorströmmarna i detta fall.

För att transienter över inspänningen U1 ej skall påverka utspänningen U2 mäste ingångskondensatorn C1 väljas liten jämfört med utgångskonden- satorn CZ. Lämpligt val är att välja C1 som en pappers- eller plastfolie- kondensator och CZ som en elektrolytkondensator. Om kapacitansen hos kondensatorn G1 är 100 gånger mindre än kapacitansen hos kondensatorn CZ kommer en transient över inspänningen U1 att dämpas ca 100 gånger om hän- syn ej tages till ingångsfiltrets Lo, Co dämpning och den i omvandlaren ingående reglerkretsens förmåga att reglera bort transienten.

Claims (3)

1. 82019É6-7 P A T E N T K R A V 1 Likspänningsomvandlare av typen "fly-back" för omvandling av en inkommande likspänning (U1) till en utgående likspänning (U2) innehål- lande en ingângskondensator (C1), en med ingångskondensatorn parallellt ansluten seriekoppling av en styrbar omkopplare (T) och en induktans (L) samt en utgångskondensator (Ca) ansluten till induktansen k å n n e- t e c k n a d av att ingângskondensatorn (C1) är ansluten till ena in- gângsterminalen hos omvandlaren samt ansluten till utgângskondensatorn (CZ) så att rippelströmmen (Ic1) från ingângskondensatorn under omkopp- lingsförloppet kompenserar rippelströmmen (IC2) genom utgângskondensa- torn (CZ).

2. Omvandlare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda kompensering åstadkommas genom att ingångskondensatorn (C1) är ansluten i serie med utgângskondensatorn (CZ) och till den andra in- gângsterminalen hos omvandlaren.

3. Omvandlare enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ett ingângsfilter är anslutet över omvandlarens ingângsterminaler inne- fattande en induktans (Lo) i seriegrenen och en kapacitans (Co) i pa- rallellgrenen samt att ingângskondensatorn (C1) och utgângskondensatorn (CZ) är anslutna i serie till ingângsfiltrets induktans (Lo).