DE3133578A1

DE3133578A1 - Eintakt-durchflusswandler

Info

Publication number: DE3133578A1
Application number: DE19813133578
Authority: DE
Inventors: Patrick Dipl.-Phys. 8911 Petzenhausen Chadwick; Adam Istvan Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Koroncai
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1983-03-17

Description

Eintakt-Durchflußwandl er
In Schaltnetzteilen sind die magnetischen Bauteile, wie Leistungsübertrager, Drossel, ein wesentlicher Kostenfaktor.Es wird deshalb aus wirtschaftlichen Grunde ein möglichst hohes Leistungs- Volumen-Verhältnis angestrebt.
Bekannt sind: a) Durchflußwandler mit Entmagnetisierungswicklung. Sie haben ein maximales Tastverhältnis von 0,5, wenn die Transistorensperrspannung nicht höher als 2 x Versorgungsspannung sein darf. Transistoren für Spannungen größer als 800 V sind sehr teuer und haben schlechtere Schalteigenschaften als Transistoren bis zu ca. 800 V Sperrspannung.
b) Durchflußwandler mit zwei Transistoren und Begrenzerdioden,Sie haben ebenfalls ein maximales Tastverhältnis von 0,5, es ist aber keine Entmangentisierungswicklung notwendig. Die Sperrspannung der Transistoren ist gleich der Versorgungsspannung.
Wegen der Schaltzeiten und Speicherzeiten der Transistoren sind Durchflußwandler der obigen Art in der Praxis auf ein Tastverhältnis von ca. 0,45 begrenzt.
c) Um die'Ausnutzung der Leistungsübertrager zu erhöhen, sind ferner Gegentaktwandler bzw. Brückenwandler bekannt.
Obwohl mit diesen bei perfekter symmetrischer Ansteuerung ein Tastverhältnis von beinahe 1 erreichbar wäre, ist in der Praxis wegen Schaltzeiten, Speicherzeiten und Asymmetrien 0,7 bis 0,8 das Maximum des Tastverhältnisses.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Eintakta Durchflußwandler zu schaffen, der mit einem höheren Tastverhältnis als 0,5 arbeitet. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Durchflußwandler mit zwei Transistoren und Begrenzungsdioden dadurch erreicht, daß das Verhältnis von Gesamtwindungszahl der Transformatorprimärwicklung zur Windungszahl der als Entmagnetisierungswicklung wirkenden Wicklung größer als 1 ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen, in denen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Durchflußwandler mit an -gezapfter Primärwicklung und Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Durchflußwandler mit getrennter Entmagneti sierungswicklung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine in wesentlichen Teilen an sich bekannte Schaltung eines Durchflußwandlers mit zwei Transistoren und Begrentungsdioden. Die Schaltungsanordnung -besteht im wesentlichen aus einem Transformator 1 mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3 sowie aus den beiden mit der Primärwicklung 2 des Transformators 1 in Reihe zwischen die Versorgungsspannung U+ und U- geschalteten Transistoren 4 und 5. Ebenfalls bekannt ist das Vorsehen von Begrenzungsdioden 6 und 7. Der Sekundärkreis des Durchflußwandlers besteht aus den beiden Dioden 8 und 9, einer Speicherdrossel 10 sowie dem Lastwiderstand 11. Der Sekundärskreis des Durchflußwandlers weist keine Besonderheiten gegenüber dem Stand der Technik auf.
Anders ist dies Jedoch mit dem Primärkreis der dargestellen Schaltungsanordnung. Im Gegensatz zu den belannten Schaltungsanordnungen, bei denen die beiden Begrenzungsdioden 6 und 7 mit Anfang 12 und Ende 13 der Primärwicklung 2 des Transformators 1 verbunden wären, sind die beiden Begrenzungsdioden 6 und 7 bei dem dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit zwei Anzapfungen 14 bzw. 15 der Primärwicklung 2 verbunden. Während dor Entmagnetisierungsphase wirkt der Wicklungsabschnitt zwischen den Anschlüssen 4 und 15 der Primärwicklung 2 des Transormators 1 als Entmagnetisierungswicklung. Dadurch entsteht an den beiden Transistoren 4 und 5 eine höheKollektor-Emittersperrspannung als die Versorgungsspannung U. Wählt man z. B. das Windungsverhältnis der einzelnen Teilwicklungen n1 n2 n3 der Primärwicklung 2 des Transformators 1 zu n1 :n2:n3 = 1:1:1, so ist die Kollektor-Emitter-Sperrspannung an den Transistoren 4 und 5 während der Entmagnetisierung 2 x U, wie bei den bekannten DurchfluB-wandlern mit einem Transistor und Entmagnetisierungswicklung. Das maximal zulässige Tastverhältnis ist aber nicht mehr wie bei den bekannten Anordnungen 0,5, sondern 0,75, weil während der Entmagnetisierung die dreifache Versorgungsspannung über der gesamten Primärwicklung 2 des Transformators 1 liegt.
Fig. 2 zeigt eine andere Äusführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die sich von der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß nicht ein Teil der Primärwicklung als Entmagnetisierungswicklung wirkt, sondern daß eine separate Entmagnetisierungswicklung 16 auf dem Ubertrager 1 angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, eine der beiden Begrenzungsdioden, wie z. B. die Begrenzungsdiode 7, einzusparen. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist aber im wesentlichen die gleiche wie dieJenige der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß sich durch die vorgeschlagene Bemessung des Verhältnisses der Gesamtwindungszahl der Transformatorprimärwicklung zu der Windungszahl der als Entmagnetisierungswicklung wirkenden Wicklung eines Eintaktdurchflußwandlers mit Transistoren, die den Anforderungen eines an sich bekannten Eintaktdurchflußwandlers mit Entmagnetisierungswicklung entsprechen, ein Tastverhältnis und damit eine Schaltleistung erreichen läßt, die in etwa derJenigen eines Ge&entaktwandlers bzw. Brückenwandlers entspricht, Jedoch bei wesentlich geringerem Schaltungsaufwand.
2 Figuren 3. Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprtiche 1.Schaltungsanordnung zum Erhöhen der Schaltleistung es Eintakt-Durchflußwandlers mit zwei Transistoren und Begrenzungsdioden auf der Primärseite des Transformators, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verhältnis von Gesamtwindungszahl (n1+n2+n3) der Transformatorprimärwicklung (2) zu der Windungszahl (n2) der als Entmagnetisierungswicklung dienenden Wicklung (2, 14, 15 bzw. 16) größer als Eins ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Primärwicklung (2) des Transformators (1) durch zwei Anzapfungen (14, 15) in drei Teilwicklungen (n1,n2,n) unterteilt ist und Jeweils zwischen eine Anzapfung (14, 15) und einen Pol der Versorgungsspannungsquelle (U+, U ) einer Begrenzungsdiode (6,7) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, g e- k e n nz e i c h n e t durch eine separate Entmagnetisierungswicklung (16), die einerseits mit dem einen Pul (U) der Versorgungsspannungsquelle und andererseits Uber eine Begrenzungsdiodc (6) mit dem anderen Pol (U+) der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist.