AT412827B - Kombinierter sperr-durchflusswandler - Google Patents

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entmagnetisierung von Transformatoren in leistungselektronischen Konvertern. Beim Durchflusswandler werden zwei verschiedene Massnahmen zur Entmagnetisierung des Transformators, je nach zu übertragender Leistung verwendet. Für den Bereich zwischen 100 W und 1 kW wird eine, meist zur Primärwicklung bifilare, eigene Entmagnetisierungswicklung verwendet, die zusammen mit dieser einen Sperrwandler bildet, mit dem der Magnetisierungsstrom periodisch wieder abgebaut wird. Bei grösseren Leistungen wird eine aus zwei aktiven und zwei passiven Schaltern bestehende Topologie verwendet. 



   Bei der hier dargestellten Erfindung wird im Gegensatz zur klassischen Durchflusswandlerschaltung auf eine eigene Entmagnetisierungswicklung verzichtet. Dies erleichtert die Herstellung des Wandlertransformators. Zusätzlich benötigt man nur eine Diode, die vom Abmagnetisierungsstrom durchflossen wird. Die zur Magnetisierung erforderliche Energie wird wie mit einem Sperrwandler in der Entmagnetisierungsphase an den Ausgang abgegeben. Die Sekundärwicklung wird daher während der Einschaltzeit des aktiven Schalters als Durchflusswandlerwicklung und während der Ausschaltzeit des aktiven Schalters als Sperrwandlerwicklung verwendet. 



   In WO 96/08071 (Philips) wird ebenfalls auf eine Entmagnetisierung durch eine eigene Wicklung verzichtet und die Sekundärwicklung nach Art eines Sperrwandlers zur Entmagnetisierung in den Ausgangskreis verwendet. Es bestehen jedoch einige Unterschiede. So benötigt die Schaltung immer (mindestens) vier Dioden, die in der Art einer Graetzbrücke angeordnet sind, während in der gegenständlichen Erfindung mit drei oder maximal vier Dioden das Auslangen gefunden wird. Ein gravierender Nachteil von WO 96/08071 ist auch die Tatsache, dass der Freilauf der Induktivität L immer über zwei Diodenstrecken erfolgt, dadurch also höhere Verluste und damit ein schlechterer Wirkungsgrad erzielt wird. Dies kann nur durch Einbau einer fünften Diode verhindert werden, die aber natürlich den Aufwand der Schaltung steigert. 



   Man erkennt daher, dass die hier vorgelegte Erfindung gegenüber WO 96/08071 zu einem geringeren Aufwand und zu einem besseren Wirkungsgrad führt, da der Freilauf von L nur über eine Diode erfolgt und durch die Anordnung der Dioden, die Freilaufdiode D2, bei den Varianten mit drei Dioden, gleichzeitig zur Führung des Abmagnetisierungsstromes dient. 



   Die Figuren zeigen den Stand der Technik (Fig. 1) und das neue Konzept (Fig. 2). Figur 1 stellt den klassischen Durchflusswandler mit einem aktiven Schalter und Entmagnetisierungssperrwandler dar. 



   Im Rahmen dieser Erfindung wird vorgeschlagen, die Entmagnetisierung eines Transformators bei einem Durchflusswandler dadurch zu erzielen, indem bei Unterbrechung des Stromflusses auf der Primärseite eine Sekundärseite des Trafos invertiert an den Ausgang geschaltet wird. Praktisch realisiert bedeutet dies bei einer Durchflusswandlerschaltung mit mindestens einer Sekundärwicklung (N2), bei der die Primärwicklung (N1) des Transformators (T) in Serie mit einem aktiven Schalter (S) liegt und an dieser Serienschaltung die Eingangsspannung (U1) liegt und an den Sekundärwicklungen jeweils die Kathode einer Diode (D1, D2) vom Wicklungsanfang (a) beziehungsweise Wicklungsende (b) angeschlossen ist, bei denen die beiden Anoden dieser Dioden (D1, D2) zusammengeschaltet sind und an diesem Verbindungspunkt der Kondensator (C) und die Ausgangsklemme (4)

   der Schaltung verbunden ist und der zweite Anschluss des Kondensators (C) mit der zweiten Ausgangsklemme (3) der Schaltung und einer Induktivität (L) verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit dem Wicklungsanfang (a) der Sekundärwicklung (N2) verbunden ist. An das Wicklungsende (b) der gleichen Sekundärwicklung (N2) wird die Anode einer Diode (D3) angeschlossen, deren Kathode mit der positiven Klemme des Kondensators (C) verbunden ist. 



   Die Diode (D2) dient einerseits als Freilaufdiode für die Spule L und wird zusätzlich mit der Diode (D3) zur Entmagnetisierung im Sperrwandlerbetrieb verwendet. Möchte man aus Gründen der Symmetrie oder zur Verringerung der Strombelastung von (D2) diese Doppelbelastung verhindern, so kann man eine weitere Diode (D4) zwischen der negativen Klemme des Kondensators und dem Wicklungsanfang (a) schalten, wobei die Anode mit dem Wicklungsanfang verbunden ist. Weiters ist anzumerken, dass alle Dioden nur mit kleineren Spannungen belastet werden (wenn die Schaltung zur Transformation eines höheren Spannungsniveaus auf eine niedrigeres dient). Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist dies für DS nicht der Fall. 



   Die topologische Lage der Induktivität (L) und Diode (D1) kann auch verändert werden (Fig. 2 c und d). 



   Die Schaltung ist besonders günstig für Wandler, die zur Potentialtrennung dienen und mit 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 bifilarer Wicklung und daher geringer Streuung ausgeführt sind, ist aber auch für beliebige Wicklungsverhältnisse geeignet. Die übertragbare Leistung kann höher als bei einem Sperrwandler sein. 



   Bezugszeichenaufstellung (U1) Eingangsspannung (U2) Ausgangsspannung (T) Trafo (N1) Primärwicklung (N2) Sekundärwicklung (N3) Entmagnetisierungswicklung (DS) Diode (D1) Diode (D2) Diode (D3) Diode (D4) Diode (S) aktiver Schalter (L) Induktivität (C) Kondensator (a) Wicklungsanfang der Sekundärwicklung (b) Wicklungsende der Sekundärwicklung (1) Eingangsklemme (2) Eingangsklemme (Bezugspunkt) (3) Ausgangsklemme (4) Ausgangsklemme (Bezugspunkt) 
PATENTANSPRÜCHE : 
1.

   Entmagnetisierungsvorrichtung eines Transformators (T) mit mindestens einer Sekundär- wicklung (N2), wobei die Primärwicklung (N1) des Transformators (T) in Serie mit einem aktiven Schalter (S) liegt und an dieser Serienschaltung die Eingangsspannung (U1) liegt und an den Sekundärwicklungen jeweils die Kathode einer Diode (D1, D2) vom Wick- lungsanfang (a) beziehungsweise Wicklungsende (b) angeschlossen ist, bei denen die beiden Anoden dieser Dioden (D1, D2) zusammengeschaltet sind und an diesem Verbin- dungspunkt der Kondensator (C) und die Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden ist und der zweite Anschluss des Kondensators (C) mit der zweiten Ausgangsklemme (3) der Schaltung und einer Induktivität (L) verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit dem
Wicklungsanfang (a) der Sekundärwicklung (N2) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass an das Wicklungsende (b)

   einer Sekundärwicklung (N2) die Anode einer Diode (D3) angeschlossen ist, deren Kathode mit der positiven Klemme des Kondensators (C) ver- bunden ist. 

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Claims (1)

  1. 2. Entmagnetisierungsvorrichtung eines Transformators (T) mit mindestens einer Sekundär- wicklung (N2), wobei die Primärwicklung (N1) des Transformators (T) in Serie mit einem aktiven Schalter (S) liegt und an dieser Serienschaltung die Eingangsspannung (U1) liegt und an den Sekundärwicklungen jeweils die Kathode einer Diode (D1, D2) vom Wick- lungsanfang (a) beziehungsweise Wicklungsende (b) angeschlossen ist, bei denen die beiden Anoden dieser Dioden (D1, D2) zusammengeschaltet sind und an diesem Verbin- dungspunkt der Kondensator (C) und die Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden sind und der zweite Anschluss des Kondensators (C) mit der zweiten Ausgangsklemme (3) der Schaltung und einer Induktivität (L) verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit dem Wicklungsanfang (a) der Sekundärwicklung (N2) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass an das Wicklungsende (b)
    einer Sekundärwicklung (N2) die Anode einer Diode (D3) angeschlossen ist, deren Kathode mit der positiven Klemme des Kondensators (C) <Desc/Clms Page number 3> verbunden ist und dass an den Wicklungsanfang (a) der gleichen Sekundärwicklung (N2) die Kathode einer Diode (D4) angeschlossen ist, deren Anode mit der negativen Klemme des Kondensators (C) verbunden ist.
    3. Entmagnetisierungsvorrichtung eines Transformators (T) mit mindestens einer Sekundär- wicklung (N2), wobei die Primärwicklung (N1) des Transformators (T) in Serie mit einem aktiven Schalter (S) liegt und an dieser Serienschaltung die Eingangsspannung (U1) liegt und an den Sekundärwicklungen jeweils die Anode einer Diode (D1, D2) vom Wicklungs- anfang (a) beziehungsweise Wicklungsende (b) angeschlossen ist, bei denen die beiden Kathoden dieser Dioden (D1, D2) zusammengeschaltet sind und an diesem Verbindungs- punkt der Kondensator (C) und die Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist und der zweite Anschluss des Kondensators (C) mit der zweiten Ausgangsklemme (4) der Schaltung und einer Induktivität (L) verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit dem Wicklungsende (b) der Sekundärwicklung (N2) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass an das Wicklungsende (b)
    einer Sekundärwicklung (N2) die Anode einer Diode (D3) angeschlossen ist, deren Kathode mit der positiven Klemme des Kondensators (C) ver- bunden ist und dass an den Wicklungsanfang (a) der gleichen Sekundärwicklung (N2) die Kathode einer Diode (D4) angeschlossen ist, deren Anode mit der negativen Klemme des Kondensators (C) verbunden ist.
    4. Entmagnetisierungsvorrichtung eines Transformators (T) mit mindestens einer Sekundär- wicklung (N2), wobei die Primärwicklung (N1) des Transformators (T) in Serie mit einem aktiven Schalter (S) liegt und an dieser Serienschaltung die Eingangsspannung (U1) liegt und an den Sekundärwicklungen jeweils die Anode einer Diode (D1, D2) vom Wicklungs- anfang (a) beziehungsweise Wicklungsende (b) angeschlossen ist, bei denen die beiden Kathoden dieser Dioden (D1, D2) zusammengeschaltet sind und an diesem Verbindungs- punkt der Kondensator (C) und die Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden sind und der zweite Anschluss des Kondensators (C) mit der zweiten Ausgangsklemme (4) der Schaltung und einer Induktivität (L) verbunden ist, deren zweiter Anschluss mit dem Wicklungsende (b) der Sekundärwicklung (N2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Wicklungsanfang (a)
    der gleichen Sekundärwicklung (N2) die Kathode einer Diode (D3) angeschlossen ist, deren Anode mit der negativen Klemme des Kondensators (C) verbunden ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT504948B1 (de) * 2007-03-15 2008-11-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Kombinierter sperr-durchflusswandler ohne entmagnetisierungswicklung
AT505800B1 (de) * 2007-09-19 2012-01-15 Fachhochschule Technikum Wien Durchflusswandler ohne entmagnetisierungswicklung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008071A1 (de) * 1994-09-09 1996-03-14 Philips Electronics N.V. Schaltnetzteil

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