DE2624566C2 - - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M3/3385—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 in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current
- H02M3/3387—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 in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current in a push-pull configuration
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- Inverter Devices (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstschwin
genden Transistor-Gleichspannungswandler.
Die Erfindung geht aus von einem bekannten
Transistor-Gleichspannungswandler, wie er in Fig. 1 der
Zeichnung veranschaulicht ist. Ein funktionell
vergleichbarer Wandler ist aus der US-PS 34 17 313
bekannt.
Dieser selbstschwingende Transistor-Gleichspan
nungswandler ist ausgestattet
- - mit einem Leistungstransformator (40) mit nach geschaltetem Ausgangsgleichrichter (4) und Fil ter (5),
- - mit einem sättigbaren Steuertransformator (30) mit zwei Steuerwicklungen (31, 32) für die An steuerung der Transistoren (21, 22),
- - wobei eine Spannungsrückkopplung (43, 3, 34) zwi schen Leistungs- (40) und Steuertransformator (30) vorgesehen ist,
- - mit einer Stromrückkopplung, die eine in Reihe zur Primärwicklung (41) des Leistungstransfor mators (40) liegende Wicklung (33) des Steuer transformators (30) aufweist.
Wenn bei dem beschriebenen bekannten Transistor-
Gleichspannungswandler die Transistoren 21 und 22
abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, wird
der Primärwicklung 41 des Leistungstransformators 40
ein Wechselstrom zugeführt und an den Ausgangs
anschlüssen 6 eine Gleichspannung abgegeben. Dabei
fließt der durch die Primärwicklung 41 des Lei
stungstransformators 40 fließende Wechselstrom
auch durch die Wicklung 33 des Steuertransforma
tors 30 und bewirkt eine Stromrückkopplung. Ein
in der Wicklung 43 induzierter Wechselstrom wird
der Wicklung 34 des Steuertransformators 30 zu
geführt und bewirkt eine Spannungsrückkopplung
zwischen dem Leistungstransformator 40 und dem
Steuertransformator 30.
Wird bei diesem bekannten Transistor-Gleichspan
nungswandler die Schwingungsfrequenz hoch gewählt,
so kann der Leistungstransformator 40 kompakt und
leicht ausgebildet werden.
Die Schwingungsfrequenz f dieses Transistor-Gleich
spannungswandlers läßt sich wie folgt ausdrücken:
wobei V BE die Basis-Emitter-Spannung der Transisto
ren 21 und 22, S die Querschnittsfläche des Kerns
35 des Transformators 30, Ni die Windungsanzahl der
Wicklungen 31 und 32 und Bs die Sättigungsflußdichte
des Kerns 35 des Transformators 30 ist.
Wird die Schwingungsfrequenz f = 20 kHz gewählt,
so wird, da V BE = 0,6 V und Bs = 3000, wenn die
Querschnittsfläche S in einem möglichen Bereich liegt,
die Windungszahl Ni der Wicklungen 31 und 32 in
der Größenordnung von 3.
Die Windungszahl Nc der Stromrückkopplungswick
lung 33 des Transformators 30 muß so gewählt wer
den, daß sie die folgende Gleichung erfüllt:
Nc = Ni/h fe (2)
wobei h fe der Stromverstärkungsfaktor der Tran
sistoren 21 und 22 ist.
Da der Faktor h fe der Transistoren 21 und 22
etwa 10 ist, wird die Windungszahl Nc der Wicklung 33
des Transformators 30 gleich 0,3.
Da es jedoch nicht möglich ist, die Wicklung 33
mit einer Windungszahl von 0,3 zu wickeln, wird
die Wicklung 33 mit einem ganzzahligen Vielfachen
von Windungen gewickelt. Enthält die Wicklung 33
mehr Windungen als die erforderliche Windungs
zahl von 0,3, so wird der Anteil der Stromrück
kopplung über die Wicklung 33 zu groß, so daß
der Basisstrom der Transistoren 21, 22 ebenfalls
zu groß wird. Damit werden die Schalteigenschaf
ten der Transistoren 21 und 22 verschlechtert.
Werden die Transistoren 21, 22 beide gleichzei
tig eingeschaltet, so ergibt dies einen Leistungs
verlust. Ist der Basisstrom der Transistoren 21, 22
groß, so wird auch ihre Basis-Emitter-Spannung
V BE groß, was zu einer Erhöhung der Schwingungs
frequenz f führt, wie sich aus Gleichung (1) er
gibt.
Mit den gleichen, vorstehend beschriebenen Nach
teilen ist ferner auch der aus der US-PS 34 66 570
bekannte Transistor-Gleichspannungswandler behaf
tet, der als Gegentaktwandler arbeitet.
Durch die US-PS 34 93 95 ist schließlich ein Wand
ler bekannt, der zur Stromrückkopplung einen Os
zillator enthält, der einen Stromimpuls zur ra
schen Schaltung der Transistoren erzeugt.
Ausgehend von dem an Hand von Fig. 1 beschriebenen
Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die Schalteigenschaften der Transistoren
zu verbessern und ihre Verluste zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in Reihe
zur Primärwicklung des Leistungstransformators lie
gende Wicklung die Primärwicklung eines Stromrück
kopplungstransformators ist, dessen Sekundärwick
lung mit der Stromrückkopplungswicklung des Steuer
transformators verbunden ist, wobei gilt
mit
N c
= Windungszahl der Stromrückkopplungswicklung
33 des Steuertransformators 30,
Ni
= Windungszahl der Steuerwicklungen 31, 32
Nb
= Windungszahl der Sekundärwicklung 52 des
Stromrückkopplungstransformators 50,
Na
= Windungszahl der Primärwicklung 51 des Strom
rückkopplungstransformators 50,
h
fe
= Windungszahl des Stromverstärkungsfaktors
der Transistoren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2
veranschaulicht; für gleiche Bauteile sind dabei
dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Der in Fig. 2 veranschaulichte selbstschwingende
Transistor-Gleichspannungswandler enthält einen
Stromrückkopplungstransformator 50, über den der
in der Primärwicklung 41 des Leistungstransforma
tors 40 fließende Wechselstrom der Stromrückkopp
lungswicklung 33 des Steuertransformators 30 zu
geführt wird. Die Primärwicklung 51 des Transfor
mators 50 ist somit zwischen die Primärwicklung 41
des Leistungstransformators 40 und den Verbin
dungspunkt der Transistoren 21 und 22 geschaltet.
Die Sekundärwicklung 52 des Transformators 50 ist
mit der Stromrückkopplungswicklung 33 des Steuer
transformators 30 verbunden.
Bezeichnet man die Windungszahl der Primärwick
lung 51 des Transformators 50 mit Na und die Win
dungszahl der Sekundärwicklung 52 mit Nb, so läßt
sich die obige Gleichung 2 wie folgt ausdrücken:
Wird das Verhältnis Nb/Na geeignet gewählt, so
kann verhindert werden, daß der Anteil des durch
die Stromrückkopplungswicklung 33 des Steuertrans
formators 30 fließenden Stromes selbst dann zu
groß wird, wenn die Windungszahl Nc der Wicklung 33
eine ganze Zahl ist. Wenn z. B. die Werte von
V BE , Bs in der zuvor erwähnten Weise gewählt wer
den, kann die Gleichung (3) durch Wahl von Na = 1
und Nb = 3 erfüllt werden, selbst wenn Nc = 1.
Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der
Stromrückkopplungsanteil zu groß wird.
Durch die so gewährleistete richtige Stromrückkopp
lung wird vermieden, daß der Basisstrom der Tran
sistoren 21 und 22 zu groß wird und die Schalt
eigenschaften der Transistoren verschlechtert wer
den. Es besteht daher keine Gefahr, daß ein Lei
stungsverlust eintritt und die Schwingungsfrequenz
f geändert wird. Da der erforderliche Transforma
tor 50 einen einfachen Aufbau besitzt, läßt sich
der erfindungsgemäße selbstschwingende Transistor-
Gleichspannungswandler mit geringen Kosten und nied
rigem Gewicht herstellen.
Claims (1)
- Selbstschwingender Transistor-Gleichspannungswandler in Halbbrückenschaltung
- - mit einem Leistungstransformator (40) mit nachge schaltetem Ausgangsgleichrichter (4) und Filter (5),
- - mit einem sättigbaren Steuertransformator (30) mit zwei Steuerwicklungen (31, 32) für die Ansteuerung der Transistoren (21, 22),
- - wobei eine Spannungsrückkopplung (43, 3, 34) zwischen Leistungs- (40) und Steuertransformator (30) vorgesehen ist,
- - mit einer Stromrückkopplung, die eine in Reihe zur Primärwicklung (41) des Leistungstransformators (40) liegende Wicklung (51) aufweist, die die Primärwicklung eines Stromrückkopplungstransformators (50) ist, dessen Sekundärwicklung (52) mit einer Stromrückkopplungs wicklung (33) des Steuertransformators (30) verbunden ist,
- wobei die folgende Beziehung gilt: mitN c = Windungszahl der Stromrückkopplungswicklung (33) des Steuertransformators (30)N i = Windungszahl der Steuerwicklungen (31, 32)N b = Windungszahl der Sekundärwicklung (52) des Strom rückkopplungstransformators (50)N a = Windungszahl der Primärwicklung (51) des Stromrückkopplungstransformators (50)h fe = Stromverstärkungsfaktor der Transistoren.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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