DE2544006A1

DE2544006A1 - Gegentaktgleichspannungswandler

Info

Publication number: DE2544006A1
Application number: DE19752544006
Authority: DE
Inventors: Hans Heinisch
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1977-04-07

Description

" Gegentaktgleichspannungswandler "
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegentaktgleichspannungswandler mit einem Steuerteil und von diesem geschalteten Halbleiterschaltern und einem Transformator mit mindestens einer Sekundärwicklung mit anschließender Gleichrichtung und Glättung.
Es gibt Spannungswandlerschaltungen, die aus einer höheren Eingangsspannung eine niedrigere Ausgangsspannung erzeugen. Es sind auch verschiedene Schaltungen zur verlustarmen Regelung von Spannungen mit Einktaktspannungswandlern bekannt. Deren Nachteil ist die geringe Leistung, die übertragen werden kann.
Ferner sind geregelte Gegentaktwandlerschaltungen bekannt, die über den Spannungsabfall an den Schalttransistoren regeln. Sie haben einen sehr schlechten Wirkungsgrad.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Spannungswandler mit sehr konstanter Ausgangsspannung und hohem Wirkungsgrad sowie geringe. Schaltungsaufwand zu schaffen.
Dieie Aufgabe wird gelöst durch die Kombination einer Energierückgewinnungsschaltung - bestehend aus einer ersten Induktivität in der positiven Versorgungsleitung des Transformators, aus einer zweiten Induktivität, die mit der ersten Induktivität magnetisch eng gekoppelt ist und deren einer Anschluß zur negativen Versorgungsleitung, deren anderer Anschluß über eine Diode in Durchlaßrichtung zur Eingangsklemme der positiven Versorgungsleitung führt, und einem Kondensator zwischen den beiden Eingangsklemmen der Versorgungsleitung - mit einer an sich bekannten Regelschaltung, welche auf den Steuerteil im Sinne einer Vergrößerung des Tastverhältnisses einwirkt, wenn die Ausgangsspannung kleiner wird und umgekehrt.
Das Gerät erzeugt aus einer schwankenden Eingangsgleichspannung je nach Anzahl der Sekundärwicklungen mehrere voneinander potentialfreie und stabile Augangsspannungen und hat durch Energierückgewinnung einen hohen Wirkungsgrad unabhängig von der Höhe der Eingangsspannung.
Die Zeichnung zeigt schematisch die Prinzipochaltung eines Gegentaktgleichspannungswandlers nach der Erfindung. Sie besteht zunächst aus einem üblichen Transformator Tr mit einer Primärwicklung W1 mit Mittelanzapfung und in diesem Beispiel aus drei Sekundärwicklungen W2, W3 und W4 mit anschließenden Gleichrichterdioden und Glättungskondensatoren in üblicher Weise.
Anfang und Ende der Primärwicklung sind über die Sollektor-Emitter-Strecke je eines Schalttransistors T1, T2 mit dem Minuspol - der Versorgungsspannung UE verbunden. Die beiden Transistoren T1 und T2 werden von einem üblichen Steuerteil ST wechselweise auf- und zugesteuert. Zwischen Pluspol + der Versorgungsspannung und der Mittelanzapfung von W1 liegt eine erste Induktivität L1, an welcher die Spannungsdifferenz zwischen der Eingangsspannung UE und der zum Tran-form4eren benötigten Spannung UW abfällt. Eine zweite Induktivität L2 ist mit der ersten magnetisch eng gekoppelt, sie ist auf der einen Seite mit dem Minuspol der Eingangsspannung UE und auf der anderen Seite über eine Diode D, die in Durchlaßrichtung zum Pluspol der Eingangsspannung gepolt ist, mit diesem Pluspol der Eingangsspannung verbunden. Zwischen Pluspol und Minuspol der Eingangsspannung ist ein Kondensator C geschaltet. Des weiteren ist ein üblich beschalteter Regelverstärker RV vorhanden, der abhängig vom Istwert I der Ausgangs spannung UA4 der Sekundärwicklung W4, der mit einem konstanten Sollwert S verglichen wird, ein der Regelabweichung zugeordnetes Signal R an den Steuerteil ST zur Verstellung der Steuerzeiten für die Transistoren T1 und T2 abgibt.
Der Steuerteil erzeugt zunächst ein Signal mit konstanter Frequenz zum wechselweisen Durchschalten der beiden Transistoren. Die Durchschaltzeit ist vom Regelverstärker RV über den Steuerteil modulierbar, so daß zwischen dem wechselweisen Durchschalten der Transistoren eine Sperrzeit entstehen kann, in der kein Strom fließt. Der Strom durch die Induktivität Lt und damit der Spannungsabfall an dieser hängt vom Tastverhältnis der Transistoren ab. Während der Durchschaltzeit steigt der Strom durch Lt praktisch linear mit der Zeit. Während der Sperrzeit gibt die Induktivität L2 über die Diode D Energie über den Kondensator C parallel zur Eingangsspannung zurück, was beim nächsten Schaltvorgang einen geringeren Strom durch Lt zur Folge hat.
Als Istwert für die Regelung wirkt eine der Ausgangsspannungen U1 bis UA4, in diesem Beispiel UA4. Die Ausgangsspannung wird somit konstant gehalten. Bei größerer Eingangsspannung UE entnimmt der Wandler entsprechend weniger Strom und umgekehrt, so daß die aufgenommene Leistung annähernd unabhängig von der Höhe der Eingangsspannung ist. Die Energierückgewinnung kann auch dadurch erfolgen, daß anstelle von Lt, L2, D und C in die positive Ausgangsleitung jeder Ausgangsspannung zwischen Gleichrichterdiode und Glättungskondensator eine Induktivität eingefügt wird.

Claims

Anspruch Gegentaktgleichspannungswandler mit einem Steuerteil und von diesem geschalteten Halbeiterschaltern und einem Transformator mit mindestens einer Sekundärwicklung mit anschließender Gleichrichtung und Glättung, gekennzeichnet durch die Kosbination einer Energierückgewinnungsgchaltung - bestehend aus einer ersten Induktivität (lot) in der positiven Versorgungsleitung (+) des Transforeators (Wt in Tr), aus iner zweiten Induktivität (L2), die mit der ersten Induktivität magnetisch eng gekoppelt ist und deren einer Anschluß zur negativen Versorgungsleitung (-), deren anderer Anschluß über eine Diode (D) in Durchlaßrichtung zur Eingangsklemme der positiven Versorgungsleitung führt, und eines Kondensator (C) zwischen den beiden Eingangsklean der Versorgungsleitung - mit einer an sich bekannten Regelschaltung (RV), welche auf den Steuerteil (ST) im Sinne einer Vergrößerung des Tastverhältnisses einwirkt, wenn die Ausgangsspannung kleiner wird und umgekehrt.