SE445599B - Skyddskrets for en likspenningsomvandlare av hackartyp - Google Patents

Description

8405816-3 10 15 20 PJ \ n samt snabba spännings- och strömvariationer minskas avsevärt. Detta åstad- koms i princip genom att tva lämpligt valda induktiva element infogats i serie med dioden, och att en andra diod parallellkopplats med dessa och dioden.

Uppfinningens kännetecken framgår av patentkraven.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning till bifogad ritning, på vilken figur l visar en förut känd likspänningsomvandlare och figur 2 visar en líkspänningsomvandlare med en skyddskrets enligt uppfinningen.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I figur l visas en förut känd Iikspänningsomvandlare av hackartyp. En spole Ll, en diod Dl och en kondensator Cl är anslutna i serie till polerna hos en matningsspänningskälla Ul. Parallellt med kondensatorn är en last L ansluten.

En förbindelsepunkt p mellan spolen och dioden âr förbunden med spännings- källans negativa pol via ett styrbart omkopplingselement T i form av en translator. Ifall translatorn styrs till att omväxlande varaledande och oledande blir spänningen U2 över kondensatorn och lasten högre än matningsspänningen Ul, varvid omvandiaren sålunda fungerar som en spänningshöjande krets.

Eftersom kondensatorn Cl blir positivt laddad pa sin mot dioden Dl vända sida blir dioden förspänd i backriktningen varje gang transistorn T blir ledande. Innan dioden spärrar i backriktningen ger en vid dess ledning i framriktningen upplagrad laddning upphov till en backström under diodens s k aterhämtningstid irecovery time). Backströmmen innebär en effektförlust, som blir betydande vid hackning med hög frekvens, i synnerhet vid omvandling av höga spänningar och vid höga effektuttag. Som framgått ovan orsakar effektförlusterna samt de kraftiga spännings- och strömändringarna att dioden och transistorn utsätts för stora pàkänriingæ samt att radiostörningar uppstår. l figur 2 visas ett utföringsexempel av en likspänningsomvandlare med en- skyddslcrets eniigt uppfinningen. Spolen Ll, dioden Dl, kondensatorn Cl och lasta" L överensstämmer med motsvarande crseri enli t fi ur l. Omkooolínas- . 9 . . _ 10 '15 20 25 UI ffi 8405816-3 elementet T kan, som vid den kända omvandlaren enligt figur l, exempelvis utgöras av en trsnsistor. Tva ytterligare spolar, L2 och Ll, av vilka spolen L2 är induktivt kopplad till spolen Ll, är i serie med denna och dioden D1 infogade mellan punkten p och diodens anod. Spolen L3 kan antingen utgöras av ett godtyckligt induktivt element med lämplig induktans eller åstadkommas sken- bart med hjälp av läckfältet fran spolen LZ. Samtliga tre spolar kan i praktiken även åstadkommas av en enda spole.

Eftersom strömmen genom en spole har tendens att endast ändras förhållande- vis långsamt fas, pa grund av spolen L3, en avsevärt svagare och kortvarigare backström genom dioden Dl vid omkopplarens T tillslag än vid konventionella omvandlare av detta slag. Detta ger en lägre effektförlust i dioden och samtidigt en lindrigare strömstöt genom omkopplaren.

Med D2 betecknas en diod som i serie med ett motstånd R2 förbinder punkten p med kondensatorn Cl. Diodens uppgift är att utgöra en väg för strömmen fran spolen Ll strax efter omkopplarens T franslag. I början av varje franslagsperiod hindrar nämligen spolen L3 strömmen från spolen L1 att ga genom dioden Dl.

Strömvägen R2 - D2 begränsar även spänningens tillväxt över omkopplaren vid frànslag, vilken spänning annars skulle kunna skada omkopplaren. För att begränsa denna spänning är omkopplaren på i sig förut känt sätt även parallell- kopplad med en krets, som består av en kondensator CB i serie med ett motstånd R3, över vilket en diod D3 är ansluten.

När omkopplaren T slas ifranflyter strömmen först kortvarigt genom den parallellt med omkopplaren anslutna kretsen, varvid kondensatorn G3 laddas upp. När strömmen genom denna minskar ökar den i stället genom motståndet RZ och dioden D2. Slutligen ökar strömmen genom dioden Dl, vilket paskyndas av en i spolen L2 uppträdande emk, som alstras pä grund av den induktivs kopplingen mellan spelarna Ll och L2. Genom lämplig anpassning av komponen- terna till varandra överflyttas strömmen helt från grenen R2 - D2 till grenen L2 - L? - Dl, varefter den även kvarhalls i denna gren. Detta beror framför allt pa att riärnricia em; I spolen LZ, åtminstone till viss del, kan fas att uppträda under hela den tid som omkopplaren är fränslagen. Üverflyttningen och kvarhàllningen underlättas ytterligare av resistansen hos motståndet RZ, och om dioden Dl har lägre tr-'js^»felspši"=fiinï; än dioden DZ. Eventuellt kan dock motståndet RE 8405816-3 'lO 15 20 25 30 utelämnas. Det är emellertid väsentligt att strömmen genom dioden D2 upphör innan omkopplaren T sier till igen, eftersom en backström därvid annars skulle uppträda i denna diod.

Kondensatorn Cl utgörs lämpligen av en elektrolytkondensator med relativt hög kapacitans. Parallellt med denna, men impedansmässigt sett närmare dioden D2 än vad kondensatorn Cl befinner sig, är en mindre kondensator C2 ansluten.

'Dess uppgift är att utgöra en làgimpediv väg för högfrekventa strömmar fran grenen R2 - D2. Det är dock tänkbart att utelämna kondensatorn C2.

Vid tillslag av omkopplaren T kan en högre spänning uppstå över dioden D1 än över kondensatorn Cl beroende pa att potentialen vid diodens anod kan bli lägre än potentialen vid matningsspënningskällans Ul negativa pol. Denna höga spänning minskas genom en över dioden ansluten RC-lënk bestående av ett motstånd R4 i serie med en kondensator C14. Spänningen minskas även genom en mellan diodens Dl anod och den negativa matningspolen ansluten dämpkrets.

Denna utgörs av en diod D4 i serie med en kondensator CS, som är parallell- kopplad med ett motstånd R5 i serie med en zenerdiod DS. Da' potentialen vid diodens Dl anod blir lägre än potentialen vid matningsspänningskällans negativa pol blir dioden D4 ledande och kondensatorn C5 uppladdad. Därigenom be- grânsas spänningen över dioden Dl väsentligen till summan av spänningarna över kondensatorerna Cl och CS. Spänningen över kondensatorn CS bestäms av diodens DS zenerspänning, och med lämpliga värden pa denna och motstandets RS resistans begränsas förlusterna i deæa komponenter till måttliga värden.

Sammanfattningsvis begränsas förlusterna och pàkänningarna väsentligt i dioden Dl och omkopplingselementet T med de visade kretsarna, samtidigt som högfrekventa störfält kraftigt reduceras.

Exempel på kcmponentvärden från en fungerande krets framgår av nedan- stående lista.

Ll: 1 rnH F12: 0,1 ohm RS: 3,6 ohrn Cš: l nå" L2: lDffl-i R3: lÜÛ Ohm lll: 5 ÛÛÛ :Vi CH: l n? LJ: 10 y-H Rli: 100 ohm CZ: l vi' CS: 0.1.» F' DS zenerspänninç: 58 V

Claims (7)

1. in» 'ID 15 20 I\l al! 8405816-3 PATENTKRAV l Skyddskrets för en likspänningsomvandlare av hackartyp i vilken en serie- krets omfattande en spole (Ll), en diod (Dl) och en kondensator (Cl) är ansluten till polerna hos en matningsspänningskälla (Ul), och i vilken en förbindelsepunkt (p) mellan spolen (Ll) och dioden (Dl) är förbunden med den fran dioden vända änden av kondensatorn (Cl) över ett styrbart omkopplingselement (T), som är anordnat att periodiskt växla mellan brutet och slutet tillstànd, k ä n n e - t e c k na d därav att seríekretsen, mellan nämnda förbindelsepunkt (p) och dioden (Dl), även omfattar ytterligare ett induktivt element (Lö) och en andra spole (L2), som är induktivt kopplad till den befintliga spolen (Ll), och att en andra diod (D2) är ansluten i en paraliellkrets mellan förbindelsepunkten (p) och den befintliga diodens (Dl) från denna punkt vända elektrod.

2. Skyddskrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav att ett mot- stand (R2) är anslutet i nämnda paraliellkrets i serie med den andra dioden (D2).

3. Skyddskrets enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav att dioden (Dl) i seriekretsen har lägre tröskel-spänning än nämnda andra diod (D2).

4. Skyddskrets enligt nagot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav att kondensatorn (Cl) i aeriekretsen är parallellkopplad med en andra kondensator (CZ), som impedansrnässigt sett har kortare avstand till nämnda andra diod (D2) än vad kondensatorn (Cl) i seriekretsen har.

5. Skyddskrets enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav att en krets, som består av en kondensator (G3) i serie med ett motstånd (R3), över vilket en diod (03) är ansluten, är parallellkopplad med omkopplings- elementet (T).

6. Skyddskrets enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav att en .RC-länk bestående av ett motstånd (Ris) i serie med en kon- dansat-ar [Cliff ä: paraiiellkopigiad rried did-der» (Dl) i nämnda seriekrets.

7. Sky dskrets enligt nagot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav et* en krets, bestâenrlfl av en rädd 'Ii-ÅK i serie med två parallelli-.onplade s4oss16+s grenar, av vilka den ena utgörs av en kondensator (CS) och den andra av ett motstånd (RS) í serie med en zanerdiod (DS), är ansluten mellan den mot nämnda förbindelsepunkt (p) vända alektroden hos dioden (Dl) i nämnda seriekrets och den fràn denna diod (Dl) vända änden av kondensatorn (Cl) i 5 nämnda seriekrets. ffi.