JPH10509573A - 変成器コアの多重利用のための回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 変成器コア（２）の多重利用のための回路装置であって、一次側に中間タップ（６）を備えた巻線（４、５）と、二次側に２つの別個の巻線（１１、１４）が設けられている。２つの一次巻線（４、５）への各給電線路には制御スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）が設けられており、制御スイッチは有利には高周波でクロック制御される。第１の二次巻線（１１）には整流器（１２）が、例えばスイッチング電源部（９）を形成するために接続されており、この整流器にエネルギーが供給される。第２の二次巻線（１４）にはＦＥＴトランジスタが、例えば制御パルス伝送部（１０）を形成するために、有利には逆直列に接続された２つのツェナーダイオード（Ｚ１，Ｚ２）を介して接続されている。このＦＥＴトランジスタには制御パルスが供給される。エネルギーの供給と制御パルスの供給は、スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）により一次側から異なる極性で制御することにより行われる。スイッチのスイッチング・デューティ比は５０％よりも大きく選択されている。

Description

【発明の詳細な説明】 変成器コアの多重利用のための回路装置 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、変成器コアの多重利用のための 回路装置から出発する。 ＤＥ３６１６０９７Ａ１から、１つまたは複数の電力電界効果トランジスタを スイッチング動作で、変成器により電位分離して制御するための回路装置が公知 である。変成器には２つの二次巻線が設けられている。第１の二次巻線は、正の 電圧と接続された第１のドライバトランジスタの制御電極に、第２の二次巻線は 負の電圧またはアース電位と接続された第２のドライバトランジスタの制御電極 に接続されている。２つのドライバトランジスタは、電力電界効果トランジスタ のゲートと接続されている。変成器の一次巻線には、電力電界効果トランジスタ がスイッチオンまたはオフするかに応じて電流を反対方向に印加することができ る。 この公知の回路装置は１つの変成器を有し、一次側には中間タップを有する巻 線が、二次側には２つの別個の巻線が設けられている。ここでは２つの一次巻線 の各給電線路に、トランジスタの形態の制御スイッチが設けられている。しかし このトランジスタは、電力 電界効果トランジスタのスイッチオン・オフのためのドライバ回路として用いら れるにすぎない。 本発明では、存在する変成器を、負荷にエネルギーを供給するためにも、制御 パルスを伝送するためにも多重利用することを達成するものである。このことは 公知の回路では行うことはできない。 発明の利点 請求項１の構成を有する、本発明の変成器多重利用のための回路装置は、第２ の誘導性素子を省略できるという利点を有する。このことによりスペースとコス トが節約され、必要なコスト全体が低減される。 本発明によればこのことは基本的に、第１の二次巻線に整流器が、例えばスイ ッチング電源部を形成するために接続されており、この整流器にはエネルギーが 供給される。また、第２の二次巻線にＦＥＴトランジスタが例えば制御パルス伝 送のために接続されており、ＦＥＴトランジスタには制御パルスが供給される。 前記整流器へのエネルギー供給と前記ＦＥＴトランジスタへの制御パルス供給は 、変成器の磁気回路が一次側から異なる極性で制御されるようにして行われる。 従属請求項に記載された手段によって、請求項１に記載された回路装置の有利 な改善が可能である。 本発明のとくに有利な構成では、一次巻線の給電線路での制御スイッチのスイ ッチオン・オフ比を５０％より大きく選択する。有利にはスイッチオン・オフ比 は約８０％である。 本発明の有利な改善実施例では、素子の小さな構造形状とスペース節約が得ら れる。この場合クロック制御を高周波で、例えば数１００ｋＨｚの周波数で行う 。ここで制御スイッチのそれぞれは両方の一次巻線への給電線路において適切に クロック制御される。 本発明の有利な実施例では、ＦＥＴトランジスタはそのカソードに接続された ２つのツェナーダイオードの直列回路を介して第２の二次巻線に接続される。 ＦＥＴトランジスタのゲート−ソース容量が過度に小さい場合、本発明の有利 な構成では、ＦＥＴトランジスタのゲート端子とソース端子との間にコンデンサ を接続することができる。 本発明の有利な構成によって、第２の二次巻線に接続されたＦＥＴトランジス タを電気的に浮かせることができる。 本発明の回路装置は、供給電圧に依存しない安定電圧を形成する際、および電 気的に浮いたＦＥＴトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタの制御の際 に使用すると有利である。 本発明の回路装置の別の有利な使用可能性は、例えば自動車に使用される高電 圧ガス放電ランプに対する制御装置に使用することである。 図面 本発明を以下、図面に示された実施例に基づいて詳 細に説明する。 図１は、本発明の回路装置の基本回路図、 図２は、所定のように構成された実施例の種々の回路素子における信号および 電圧経過を示す線図である。 実施例の説明 図１に概略的に示された本発明の回路装置の基本回路図と、図２に示された所 定のように構成された実施例の種々の回路素子における信号および電圧経過を示 す線図に基づき、以下詳細に説明する。この回路装置は、変成器コア２を備えた 変成器１を有する。この変成器コアは本発明により多重利用される。変成器１の 一次側３には２つの巻線４と５が配置されている。これらの巻線は中間タップ６ を有する１つの巻線を形成する。中間タップ６には正の直流電圧＋Ｕ_Bが印加さ れる。巻線５への給電線路７には、制御スイッチＳ１が設けられており、この制 御スイッチは巻線５を閉じた状態でゼロ電位０に接続する。巻線４への給電線路 ８には制御スイッチＳ２が設けられている。この制御スイッチは巻線４を閉じた 状態でゼロ電位０に接続する。 変成器１の二次側には、一次側３と関連してスイッチング電源部９と制御パル ス伝送部１０が形成されている。スイッチング電源部９は第１の二次巻線１１を 有し、この二次巻線には整流器１２が接続されている 。整流器１２の出力端子にはコンデンサ１３、有利には電解コンデンサと図示し ない制御不が接続されている。この制御部によって、コンデンサ１３の電圧が所 望の値に保持される。制御パルス伝送部１０を形成するために、変成器コア２に は第２の二次巻線１４が設けられている。この二次巻線１４の一方の端子にはカ ソード同士が接続された２つのツェナーダイオードＺ１とＺ２の直列回路を介し て、ＦＥＴトランジスタ１５のゲートＧが接続され、他方の端子にはＦＥＴトラ ンジスタ１５のソースＳが接続されている。制御すべきＦＥＴトランジスタ１５ のゲート端子とソース端子との間の容量が十分でない場合には、図示のように、 コンデンサ１６をゲート−ソース区間に対して並列に接続することができる。 図２には、本発明の回路装置の種々の素子における信号および電圧経過が電圧 値と共に示されている。ここでの回路装置の構成は、正の直流電圧＋Ｕ_Bは１０ Ｖであり、スイッチング電源部９のコンデンサの電圧は１６Ｖに制御され、その ときＦＥＴトランジスタ１５のゲートＧの電圧は１２Ｖであるようにし、一次側 ３の両方の巻線のターン数はそれぞれ１０であり、第１の二次巻線１１はｎ＝４ 、第２の二次巻線１４はｎ＝８であることを前提とする。さらに両方のツェナー ダイオードの電圧は同じで、２０Ｖであることが前提とされる。２つの制御スイ ッチＳ１とＳ２のスイッチ ング・デューティ比は８０％である。 前記の構成から出発して、図２には７つの曲線が重要な値と共に時間に依存し て、相互的な時間割り当てで示されている。曲線２１は制御スイッチＳ１の制御 を、曲線２２は制御スイッチＳ２の制御をそれぞれ状態“オン”と“オフ”で示 す。曲線２３は変成器コア２の磁化を値＋Ｂと−Ｂの間で示し、その鋸歯状の経 過はスイッチＳ１とＳ２により惹起されたバッテリー電圧＋Ｕ_Bとゼロ電位０と の間の電流の切り替えに相当する。曲線２４により、図１の線路７における電圧 経過が示されている。ツェナーダイオードＺ１とＺ２により、ここでは−３０Ｖ と＋５０Ｖの間の電圧値に達する。曲線２５により、二次巻線の巻線ターン上を ＋４Ｖと−４Ｖとの間で変化する電圧が示されている。また曲線２６により第２ の二次巻線１４上の電圧が示されており、この電圧は＋３２Ｖと−３２Ｖとの間 にあり、曲線２５と同じ経過を有する。図２の太い実線で示した曲線２７により 、コンデンサ１６ないしＦＥＴトランジスタ１５のゲートＧにおける電圧経過が 示されている。この曲線２７には、相互作用をよりよく理解するために曲線２６ が薄く示されている。 変成器コア１は有利には強磁性材料からなる。この変成器コア１の励磁は本発 明では２つの方向で行うことができる。すなわち、一次側３の巻線４と５が異な る極性で制御される。このことは制御スイッチＳ１と Ｓ２によって行われる。ここで方向は、スイッチＳ１またはスイッチＳ２がクロ ック制御されているかに依存して行われる。スイッチＳ１とＳ２のクロック制御 は高周波で、有利には数１００ｋＨｚで行われる。これは、小さな構造寸法を実 現するためである。２つの制御スイッチＳ１とＳ２のスイッチング・デューティ 比は、本発明では５０％より大きく、有利には約８０％である。このことによっ て、制御スイッチＳ１またはＳ２の投入接続状態で巻線に発生する電圧を、遮断 状態よりも小さくすることができる。 一次側３は第１の二次巻線１１並びに整流器１２およびコンデンサ１３と共に 、スイッチング電源部９を形成する。整流器１２を使用することによって、すっ ちＳ１を介して巻線５がクロック制御されるか、またはスイッチＳ２を介して巻 線４がクロック制御されるかが関係なくなる。この構成によって有利には、素子 変換器が得られる。図示しない制御回路は、コンデンサ１３に発生する電圧が所 望の目標値を維持するようにする。 制御パルス伝送のために、変成器１の一次側３と二次側１４によりパルス伝送 器が形成される。このパルス伝送器は巻線１４に矩形パルスを形成する。図２の 曲線２６参照。本発明によりスイッチＳ１とＳ２のスイッチング・デューティ比 を５０％よりも大きくすることによって、比較的に長い投入接続フェーズでは遮 断フェーズよりも小さな電圧が発生する。この矩形信号は、カソードが相互に接 続され、逆直列に接続された２つのツェナーダイオードＺ１２とＺ２を介してコ ンデンサ１６に印加される。このことによってコンデンサは相応の電圧に充電さ れる。ツェナーダイオードＺ１とＺ２は同じように、有利には投入接続時間で発 生する電圧による放電を阻止するように構成されている。 スイッチングすべきＦＥＴトランジスタ１５のゲート容量が十分であれば、コ ンデンサ１６は省略することができる。磁化極性を変化させる周波数は比較的低 く、例えば数１００Ｈｚである。 本発明は変成器コアを多重利用する。このことにより、供給電圧に依存しない 安定電圧を形成し、ＦＥＴトランジスタを制御するためのコスト全体が低減され 、ＦＥＴトランジスタを電気的に浮かすことができ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ を使用することができる。このようなトランジスタは、例えば制御半波ブリッジ 回路または制御全波ブリッジ回路で使用される。従って本発明はとくに有利に、 例えば自動車の前照灯に使用される高圧ガス放電ランプに対する制御装置に使用 される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 変成器コア（１）の多重利用のための回路装置であって、一次側には中 間タップ（６）を備えた巻線（４、５）が、二次側には２つの別個の巻線（１１ 、１４）が設けられており、 ２つの一次側巻線（４、５）の各給電線路には制御スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）が 設けられている形式の回路装置において、 第１の二次巻線（１１）には、整流器（１２）が例えばスイッチング電源部（ ９）を形成するために接続されており、 該整流器にはエネルギーが供給され、 第２の二次巻線（１４）には、ＦＥＴトランジスタ（１５）が例えば制御パル ス伝送部（１０）を形成するために接続されており、 該ＦＥＴトランジスタには制御パルスが供給され、 前記整流器へのエネルギー供給と前記ＦＥＴトランジスタへの制御パルス供給 とは、変成器（１）の磁気回路が一次側（３）から異なる極性で制御されるよう にして行われる、ことを特徴とする回路装置。 ２． 一次巻線（５、４）の給電線路における制御スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）の スイッチング・デューティ比は５０％よりも大きく選択されており、請求項１記 載の回路装置。 ３． スイッチング・デューティ比は約８０％である、請求項２記載の回路装 置。 ４． 制御スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）の各々は、両方の一次巻線（５、４）への 給電線路でクロック制御される、請求項１から３までのいずれか１項記載の回路 装置。 ５． クロック制御は、例えば数１００ｋＨｚの高周波で行われる、請求項４ 記載の回路装置。 ６． ＦＥＴトランジスタ（１５）は、カソードが相互に接続された２つのツ ェナーダイオード（Ｚ１，Ｚ２）の直列回路を介して、第２の二次巻線（１４） に接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の回路装置。 ７． ＦＥＴトランジスタ（１５）のゲート端子（Ｇ）とソース端子（Ｓ）と の間にコンデンサ（１６）が接続されている、請求項６記載の回路装置。 ８． 第２の二次巻線（１４）に接続されたＦＥＴトランジスタ（１５）は電 気的に浮いている、請求項７記載の回路装置。 ９． 供給電圧に依存しない安定電圧を形成するためと、電気的に浮いたＦＥ Ｔトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタを制御するために使用する、 請求項１から８までのいずれか１項記載の回路装置。 １０． 例えば自動車の前照灯の高圧ガス放電ランプに対する制御装置に使用 される、請求項９記載の回 路装置。