SE514676C2 - Krets för mjukstart av DC/DC spänningsomvandlare - Google Patents

Description

25 30 5 1 4 6 7 6 2 Det mot utspänningens V2 ärvärde proportionella spärmingsvärdet VA erhålls från en hopkopplingspunkt 6 mellan två motstånd R1 och R2 vilka är seriekopplade mellan omvandlarens 1 utgångsklärrimor 5, 5' på i fig. 1A visat sätt.

Fig. lB visar som funktion av tiden t dels ärutspänningen V2, dels den mot denna proportionella spänningen VA, dels det inställda börspänningsvärdet VD och dels felsignalen VS vid start av omvandlaren 1 eller vid återställning efter en kortslutning av omvandlarens 1 utgångsklämrnor 5, 5'.

Utspänningen V2 och följaktligen även spänningen VA börjar omedelbart stiga, medan felsignalen ligger kvar konstant på ett negativt maxspänningsvärde så länge som felförstärkaren 4 befinner sig i mättat tillstånd. I fi g. lB antages felförstärkarens 4 mättningstillstånd vara till tidpunkten tl. Vid denna tidpunkt antages skillnaden mellan VD och VA vara tillräckligt liten för att felförstärkaren 4 skall lämna sitt mättningstillstånd och inträda i sitt linjära tillstånd, dvs felsignalen VS börjar öka.

V2 och VA fortsätter att stiga tills VS = O vid tidpunkt t2. Vid denna tidpunkt har V2 stigit så mycket att VA > VD till följd av fördröjníngar i omvandlararrange- manget. Detta förorsakar en översväng i utspänningen V2. Efter tidpunkten t2 fortsätter VS att öka vilket bringar V2 och VA att stabiliseras vid utspänningens börvärde.

För att eliminera dylika översvängar i DC/DC-omvandlares utspänningar är det känt att använda s k mjukstart av DC/DC-omvandlare. Börvärdet av utspänningen eller primärströmmen ökas helt enkelt långsamt vid start, vilket ger styrkretsama möjlighet att stabiliseras. Den traditionella användningen av mjukstart är emellertid behäftad med en nackdel genom att mjukstartfunktionen erhålls genom laddning av en kondensator via omvandlarens primärspänning. Detta betyder att utspänningen vid en kortslutning av omvandlarens utgångsklämrnor kommer att pressas ned mot 10 15 20 25 514 676 3 noll av en strömbegränsande styrkrets, men mjukstartkondensatorn som matas av primärspänningen kommer inte att urladdas, varför en återställning efter en kortslutning kommer att äga rum utan mjukstart.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppñnningen består i att eliminera problemet med de kända mjukstartlösningarna.

Detta emås enligt uppfinningen genom att mjukstarten i stället appliceras på omvandlarens sekundärsida.

Härigenom kommer mjukstartkondensatorn att urladdas så snart ingen spänning föreñnnes på sekundärsidan och felförstärkaren kommer att ha tid att stabiliseras innan utspänningen uppnår sitt börvärde.

Närmare bestämt matas en signal som är proportionell mot ökningsraten hos omvandlarens utspänning till felförstärkarens ingång under en förutbestämd period aV SÉÃITCII.

FIGURBESKRIVNIN G Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning på vilken fig. 1A är ett blockschema över ett känt DC/DC-spänningsomvandlararran- gemang, fig. lB visar olika signaleri arrangemanget enligt ñg. 1A, fig. 2A är ett blockschema över ett DCIDC-spänningsomvandlararrangemang i enlighet med en utföringsform av uppfinningen och fig. 2B visar olika signaler i arrangemanget enligt fig. 2A. 10 15 20 25 30 514 676 4 BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 2A är ett blockschema över ett DC/DC-spänningsomvandlararrangemang i enlighet med en utföringsform av uppfinningen.

Block och signaler i fig. 2A som är desamma som motsvarande block och signaler i fig. lA har försetts med samma hänvisningssiffror och -beteckningar.

I fig. 2A innefattar DC/DC-spänningsomvandlararrangemanget en urföringsfonn av en krets för att eliminera översvängar hos omvandlarutspänningen under start samt under återställning efter en kortslutning av omvandlarutgången.

Utföringsformen av kretsen för att förhindra översvängar hos omvandlarens l utspänning V2 enligt uppfinningen innefattar en kondensator Cl som är seriekopplad med ett motstånd R3 mellan omvandlarens l utgångsklämmor 5, 5”. En hopkopplingspunkt 7 mellan kondensatorn Cl och motståndet R3 är ansluten till omvandlarens l utgångsklärmna 5' via ett motstånd R4 som är seriekopplat med en diod Dl. I utföringsformen enligt fig. 2A är diodens Dl anod ansluten till utgångsklämman 5', medan dess katod är ansluten till motståndet R4.

Hopkopplingspunkten 8 mellan diodens Dl katod och motståndet R4 är ansluten till hopkopplingspunkten 6 mellan motstånden Rl och R2 via en diod D2.

Hur anordningen enligt uppfinningen fungerar kommer att beskrivas under hänvisning till fig. 2B vid start av omvandlaren l eller vid återställning efter det att omvandlarens 1 utgångsklämrnor 5, 5' kortslutits.

Vid start av omvandlaren l liksom vid återställníng av omvandlaren l efter det att dess utgångsklärrirnor 5, 5' kortslutits kommer emellertid kondensatorn Cl som nu är fullständigt urladdad att laddas via motståndet R3 samt via motståndet R4, dioden D2 och motståndet R2. 10 15 20 25 514 676 s Under hänvisning till ñg. 2B kommer spänningama V2 och VA att omedelbart börja stiga.

Kondensatorladdningsströmmen genom motståndet R4, dioden D2 och motståndet R2 kommer att höja spänningen VA, dvs spänningen i hopkopplingspunkten 6, proportionellt mot utspänningens V2 ökningsrat.

Detta medför att tidpunkten tl , dvs tidpunkten när felförstärkaren 4 övergår från sitt mättningstillstånd till sitt linjära tillstånd, uppträder mycket tidigare än i fig. 1B. Även tidpunkten t2, dvs tidpunkten när VS = O, kommer att uppträda mycket tidigare än i ñg. 1B.

Härigenom kommer VS = O att uppträda långt innan V2 når sitt börslutvärde.

Kondensatoms Cl laddningsström kommer att rninska med ökande spänning över kondensatom C 1. V2 kommer därigenom att öka eftersom VD ~ VA skall bli noll.

Kondensatom Cl kommer att fortsätta laddas via motståndet R4, dioden D2 och motståndet R2 tills dioden D2 backspänns. Kondensatom Cl laddas därefter fullständigt via motståndet R3.

Mjukstarten av omvandlaren 1 är därefter fullbordad.

Tiden som kretsen enligt uppfinningen arbetar, dvs tiden tills kondensatorn Cl är fullständigt uppladdad, är förutbestämd i applikationen i fråga av kondensatoms Cl kapacitansvärde sarnt av motståndens R3, R4 och R2 resistansvärden. 10 15 20 514 676 6 Omvandlarens 1 utspänning V2 kommer att öka i enlighet med en kondensator~ karakteristik såsom framgår av ñg. 2B.

Från och med nu kommer styrkretsen 3 att styra omvandlaren 1 i enlighet med utspänningens V2 ärvärde. Ändamålet med dioden D1 är att snabbt urladda kondensatorn Cl via motståndet R4 i stället för via motståndet R3. Även om kortslutningen är så kortvarig att kondensatorn Cl inte urladdas fullständigt kommer inte mjukstartkretsen enligt uppfinningen att vara fullständigt verkningslös. Om ärspänningen är exempelvis 25 V och en kortslutning som varar exempelvis 2 ms bringar utspänningen V2 till exempelvis 15 V, kommer kondensatorn Cl att ha urladdats till ca 20 V, vilket innebär att styrkretsen 3 kommer att påbörja sin styrfunktion vid en spänning av ca 23,5 V, varigenom eventuelll översväng kommer att elimineras.

Såsom torde framgå av det ovanstående kommer översvängar hos en DC/DC- spänningsomvandlares utspänning att elimineras medelst en krets enligt uppfinningen.

Claims (3)

10 15 20 25 30 514 676 7 PATENT KRAV

1. Anordning för att eliminera översvängar hos en utspänning från en DC/DC- spänningsomvandlare (1) under start av omvandlaren samt under återställning av omvandlaren efter en kortslutning av en första och en andra utgångsklämma (5, 5') hos omvandlaren, varvid en styrkrets (3) är ansluten med sin utgångsklämrna till en styringångsklämma hos omvandlaren (1) för att till densamma mata en styrsignal i beroende av att styrkretsen (3) på sin ingångsklämma mottar en felsignal från en utgångsklämrna hos en felförstärkare (4) som är ansluten med sin ingångsklämma till en hopkopplingspunkt (6) mellan två motstånd (Rl, R2) vilka är seriekopplade mellan omvandlarens (1) nämnda först och andra utgångsklämmor (5, 5'), varvid felsignalen motsvarar en skillnad mellan ett ärvärde och ett inställt börvärde på omvandlarens (1) utspänning, kännetecknad av att en krets för att under ett förutbestämt intervall generera en signal som är proportionell mot omvandlarens ( 1) utspänningsökningsrat är ansluten med sina ingângsklärrnnor mellan omvandlarens (1) nämnda först och andra utgångsklämrnor (5, 5') och med sin utgångskläinrna till nämnda hopkopplingspunkt (6) för att mata denna signal till närrmda ingångsklämma hos felförstärkaren (4) för att överlagras nämnda felsignal till styrkretsen (3).

2. Anordningen enligt kravet 1, kännetecknad av att närrmda krets innefattar en kondensator (Cl) som är seriekopplad med ett första motstånd (R3) mellan omvandlarens (1) nämnda först och andra utgångsklämmor (5, 5 ') och ett andra motstånd (R4) som är anslutet med sin ena klämma till hopkopplingspunkten (7) mellan nämnda kondensator (Cl) och nämnda första motstånd (R3) och med sin andra klämma till anoden hos en första diod (D2), vars katod är ansluten till nämnda hopkopplingspunkt (6) mellan nämnda två motstånd (Rl, R2).

3. Anordningen enligt kravet 2, kännetecknad av att en andra diod (Dl) är ansluten med sin katod till hopkopplingspunkten (8) mellan nämnda andra motstånd (R4) och 514 676 à _ nämnda första diods (DZ) anod och med sin anod till nämnda andra utgångsklärrnna (5') hos omvandlaren (1).