DE2461654C3 - Externally controlled flyback converter with regulated output voltage - Google Patents
Externally controlled flyback converter with regulated output voltageInfo
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Description
Kern einen Luftspalt besitzt und dessen Querinduktivität dadurch im Betriebsbereich vom Strom unabhängig ist Der Gleichrichter Gr sperrt während der Einschaltzeit ti. Ist genügend Energie im Transformator gespeichert, wird der Schalttransistor Ti 1 gesperrt Die Spannung am Transformator polt um, und die gespeicherte Energie wird während der Sperrzeit f2 des Schalttransistors an seinen Kondensator C2 und den Lastwiderstand R 2 abgegeben.The core has an air gap and its shunt inductance is therefore independent of the current in the operating range. The rectifier Gr blocks during the switch-on time ti. If enough energy is stored in the transformer, the switching transistor Ti 1 is blocked. The voltage on the transformer reverses and the stored energy is transferred to its capacitor C2 and the load resistor R 2 during the blocking time f2 of the switching transistor.
Das Tastverhältnis des Schalltransistors Ts 1 wird sowohl durch einen Regler für die Ausgangsspannung oder EMK bestimmt entsprechend der Regelabweichung als auch durch eine Störgrößenaufschaltung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung beeinflußt Der Regler übernimmt in diesem Falle nur noch eine Feinkorrektur des durch die Störgrößenaufschaltung grob eingestellten Tastverhältnisses. Dabei kann die Regelverstärkung klein gehalten werden, was die Stabilisierung des Regelkreises vereinfacht Jede Änderung der Eingangsspannung, ob nichtperiodisch oder periodisch, wirkt unverzögert auf das Tastverhältnis und damit stabilisierend auf die Ausgangssp&nnung. Bei Frequenzen bis zu einigen 100 Hz wird dadurch eine große Durchgangsdämpfung erzieltThe pulse duty factor of the acoustic transistor Ts 1 is determined by a controller for the output voltage or EMF according to the control deviation as well as influenced by a disturbance variable depending on the input voltage.In this case, the controller only takes over a fine correction of the pulse duty factor roughly set by the disturbance variable injection. The control gain can be kept small, which simplifies the stabilization of the control loop. Every change in the input voltage, whether non-periodic or periodic, has an immediate effect on the pulse duty factor and thus has a stabilizing effect on the output voltage. At frequencies up to a few 100 Hz, a high transmission loss is achieved
Ein an den Ausgang des Sperrumrichters angeschlossener Regler RVund eine der Störgrößenaufschaltung dienende Rampenschaltung R sind an einen Schmitt-Trigger 5 angeschlossen. Ein Taktgenerator Tliefert die Taktspannung für eine Modulationsstufe M und die Rampenschaltung R. Die am Ausgang der Modulationsstufe erhaltenen breitenmodulierten Impulse werden über eine Treiberstufe L Van die Basis des Schalttransi stors Ts 1 geführtA controller RV connected to the output of the flyback converter and a ramp circuit R serving for feedforward control are connected to a Schmitt trigger 5. A clock generator T delivers the clock voltage for a modulation stage M and the ramp circuit R. The width-modulated pulses obtained at the output of the modulation stage are fed to the base of the switching transistor Ts 1 via a driver stage L Van
Der Regler R V liefert eine von der Regelabweichung abhängige Bezugsgleichspannung Uv. Diese wird vom Schmitt-Trigger S mit einer in der Rampenschaltung R erzeugten Sägezahnspannung U12 verglichen. Die Rampenschaltung besteht im wesentlichen aus einem Kondensator Cn an dem eine Sägezahnspannung gebildet wird und dem ein vom Taktgeber Tgesteuerter Schalttransistor Ts 2 mit seiner Kollektor-Emitterstrekke parallel geschaltet ist Der Kondensator Cr ist über einen Ladewiderstand R1 und über eine Konstantstromschaltung, gebildet von einem Transistor 7s 3, den Widerstünden A3, A4 und einer Zenerdiode ZD, an die Eingangsspannung des Sperrumrichters angeschlossen.The controller RV supplies a DC reference voltage U v that is dependent on the control deviation. This is compared by the Schmitt trigger S with a sawtooth voltage U 12 generated in the ramp circuit R. The ramp circuit consists essentially of a capacitor C n at which a sawtooth voltage is formed and a connected in parallel from clock Tgesteuerter switching transistor Ts 2 with its collector Emitterstrekke The capacitor C r via a charging resistor R 1 and a constant current circuit, formed by a transistor 7s 3, the resistors A3, A4 and a Zener diode ZD, connected to the input voltage of the flyback converter.
In jeder Arbeitsperiode steigt die Sägezahnspannung etwa von Null an. Die Anstiegsgeschwindigkeit ändert sich mit der Eingangsspannung U* Sind die Vergleichsspannungen Uv und die Sägezahnspannung Ua gleich groß, dann gibt der Schmitt-Trigger S ein Sperrsignal über die Modulationsstufe M und die Treiberstufe LV an den Schalttransistor Ts 1. Wird die Vergleichsspannung Uv in der Amplitude begrenzt, z. B. durch einen Spannungsteiler am Ausgang des Regel Verstärkers RV, dann wirkt die eingangsspannungsabhängige Rampenschaltung R auch bei fehlender Reglerwirkung als Begrenzer für das Tastverhältnis und damit für die Ausgangsspannung des Sperrumrichters. Die Begrenzung des Tastverhältnisses verhindert auch eine übermäßige !nduktionsbeanspruchung des Transformators Tr und seiner Sättigung, wenn der Regel verstärker z. B. beim Einschalten und bei plöf'icher Belastung des Sperrumrichters infolge vorübergehend zu kleiner Regelgröße ein zu hohes Tastverhältnis vorgeben wollte.The sawtooth voltage increases approximately from zero in each working period. The rate of rise changes with the input voltage U * If the comparison voltages U v and the sawtooth voltage U a are the same, then the Schmitt trigger S sends a blocking signal via the modulation stage M and the driver stage LV to the switching transistor Ts 1. If the comparison voltage Uv in the amplitude limited, e.g. B. by a voltage divider at the output of the control amplifier RV, then the input voltage-dependent ramp circuit R acts as a limiter for the duty cycle and thus for the output voltage of the flyback converter, even if there is no controller effect. The limitation of the pulse duty factor also prevents excessive inductive stress on the transformer Tr and its saturation when the rule amplifier z. B. wanted to specify a pulse duty factor that was too high when switching on and when the flyback converter was suddenly loaded as a result of the controlled variable being temporarily too small.
Die optimale Wirkung der Rampenschaltur.g R für Durchgangsdämpfung und Spannungsbegrenzung wird nur bei solcher Bemessung erreicht, daß die Sägezahnspannung in der zur jeweiligen Eingangsspannung Uc passenden Zeit 11 die Bezugsgleichspannung Un die während der Periodendauer als konstant angesehen werden kann, erreicht Dazu wird beim Sperrumrichter der Kondensator Cr, der vor jeder Einschaltzeit durch den Schalttransistor Ts 2 entladen ist, von zwei Strömen geladen und zwar von einem konstanten Strom über den Transistor Ts 3 und von einem eingangsspannungsabhängigen Strom über den Widerstand R 1. Durch den zusätzlichen Konstantladestrom läßt sich eine exakte Kompensation des Einflusses insbesondere großer Eingangsspannungsschwankungen auf die Stabilisierung der Ausgangsspannung erreichen. Die Kondensatorspannung steigt nach einer Exponentialfunktion an. Durch geeignete Auslegung der Bauteile wird nur der nahezu lineare Teil der Exponentialfunktion ausgenutzt.The optimum effect of Rampenschaltur.g R for throughput attenuation and voltage limitation is only achieved with such a dimensioning that the sawtooth voltage is reached in the time 1 1 matching the respective input voltage U c, the reference DC voltage U n, which can be regarded as constant during the period In the case of the flyback converter, the capacitor Cr, which is discharged through the switching transistor Ts 2 before each switch-on time, is charged by two currents, namely a constant current through the transistor Ts 3 and an input voltage-dependent current through the resistor R 1. The additional constant charging current can achieve an exact compensation of the influence, in particular of large input voltage fluctuations, on the stabilization of the output voltage. The capacitor voltage increases according to an exponential function. With a suitable design of the components, only the almost linear part of the exponential function is used.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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