DE2429567A1 - Controlled transistor rectifier with feedback - has series-connection of resistor and collector-emitter path of transistor coupled to transformer secondary - Google Patents
Controlled transistor rectifier with feedback - has series-connection of resistor and collector-emitter path of transistor coupled to transformer secondaryInfo
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Abstract
Description
Geregelter Transistor-Gleichstromumrichter Die Erfindung bezieht sich auf einen geregelten Transistor-Gleichstromumrichter nach dem Sperrwandlerprinzip, bei dem die an einer Rückkopplungswicklung des Übertragers zur Steuerung des Schalttransistors abgenommene Rückkopplungsspannung in Abhängigkeit von einer der Ausgangsspannung proportionalen, einer Hilfswicklung des Übertragers entnommenen Meßspannung unter Verwendung eines Regelverstärkers gesteuert wird.Closed-loop transistor DC-to-DC converter The invention relates to on a regulated transistor DC converter based on the flyback converter principle, in which the on a feedback winding of the transformer to control the switching transistor taken feedback voltage as a function of one of the output voltages proportional measurement voltage taken from an auxiliary winding of the transformer Using a control amplifier is controlled.
Eine derartige Schaltung ist bereits bekannt (Elektronische Rundschau, Nr. 6, 1962, Seite 291, Bild 4). Im Steuerkreis des Schalttransistors der bekannten Schaltung sind eine Rückkopplungswicklung und die Emitter-Kollektor-Strecke -eines Regeltransistors in Reihe geschaltet. Mittels der Rückkopplungswicklung einer weiteren Sekurd ärwicklung und einer Diode wird zur Regelung eine der Ausgangs spannung proportionale Vergleichsspannung gewonnen, die der Steuerung des Regeltransistors dient. Der den Sperrumrichtern eigene Nachteil der lastabhängigen Ausgangsspannung kann durch eine derartige Schaltung erheblich gemildert werden, wenn, wie im vorliegenden Fall, die Belastung -einen Mindestwert nicht unterschreitet. Die Regelbarkeit der Ausgangsspannung setzt eine Mindestlast voraus. Bei sehr geringer Last oder im Iteerlaufbetrieb stellt sich dann leicht ein aperiodischer Schaltbetrieb und ein starkes Ansteigen der Ausgangs spannung ein.Such a circuit is already known (Electronic Rundschau, No. 6, 1962, page 291, Fig. 4). In the control circuit of the switching transistor of the known Circuit are a feedback winding and the emitter-collector path - one Control transistor connected in series. By means of the feedback winding another A secondary winding and a diode are used to regulate a voltage proportional to the output Comparison voltage obtained, which is used to control the control transistor. The den Flyback converters own disadvantage of the load-dependent output voltage can be caused by a such switching can be significantly mitigated if, as in the present case, the load does not fall below a minimum value. The controllability of the output voltage requires a minimum load. When the load is very low or when it is idling Then an aperiodic switching operation and a strong increase in the output can easily occur tension a.
Um diesen Nachteil zu beheben, ist es auch bekannt, dem Sperrumrichter eine feste Vorlast zu geben. Ein Widerstand parallel zum Ausgangskondensator als einfachste Form der Vorlast bringt auch bei Vollast eine zusätzliche Verlustleistung. Schaltungen, die erst bei mehr oder weniger starkem Ansteigen der Ausgangs spannung Strom anfnehmen, sind z.B. eine Zenerdiode parallel zum Ausgangskondensator oder eine mit einer Spannungsmeßschaltung ausgestattete Regeleinrichtung mit Stelltransistor und Reihenwiderstand parallel zum Ausgangskondensator. Diese Schaltungen begrenzen die Ausgangs spannung erst über dem von der Regelschaltung erreichbaren Wert. Je geringer jedoch die Spannungserhöhung sein soll, desto aufwendiger sind Auslegung und Einstellung dieser zweiten Regelschaltung.In order to remedy this disadvantage, it is also known to use the flyback converter to give a fixed preload. A resistor in parallel with the output capacitor as The simplest form of preload brings additional power loss even at full load. Circuits that only work when the output voltage rises to a greater or lesser extent Accept current are e.g. a Zener diode parallel to the output capacitor or a control device equipped with a voltage measuring circuit with a control transistor and series resistance in parallel with the output capacitor. These circuits limit the output voltage only exceeds the value that can be achieved by the control circuit. Ever However, the lower the increase in voltage should be, the more complex the design and setting this second control circuit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lastabhängigkeit der Ausgangs spannung von Sperrumrichtern der eingangs genannten Art bei sehr kleiner oder fehlender Last mit geringem Aufwand zu vermindern.The invention is based on the object of the load dependency of the Output voltage of flyback converters of the type mentioned at very low or the lack of load with little effort.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß einer Sekundärwicklung des Übertragers über eine Gleichrichterschaltung, deren Gleichrichterdiode während der Sperrzeit des Schalttransistors leitend ist, die Reihenschaltung eines Widerstandes und der Xollektor-Emitter-Strecke eines vom Regelverstärker (für den Schalttransistor) zusätzlich gesteuerten Transistors als Vorlastwiderstand parallel geschaltet ist.This object is achieved according to the invention in that a secondary winding of the transformer via a rectifier circuit whose rectifier diode during the blocking time of the switching transistor is conductive, the series connection of a resistor and the collector-emitter path from the control amplifier (for the switching transistor) additionally controlled transistor is connected in parallel as a preload resistor.
Eine derart ausgebildete interne Vorlastschaltung mit einem Transistorstellglied ist an dem bereits vorhandenen Spannungsregler angekoppelt, so daß eine eindeutige Zuordnung von Spannungsregelabweichung und Vorlaststrom im Bereich geringer Last besteht. Der Spannungsregler kann deshalb auf einen beliebigen Sollwert eingestellt werden, ohne daß die Vorlastschaltung nachgestellt zu werden braucht. Die Ausgangsspannung kann auch im Leerlaufbetrieb geregelt werden. Die Vorlastschaltung enthält vorteilhafterweise keine Zeitglieder, die zu unerwünschten Schwingungen Anlaß geben könnten.An internal preload circuit designed in this way with a transistor actuator is coupled to the already existing voltage regulator, so that a clear Assignment of voltage control deviation and preload current in the low load range consists. The voltage regulator can therefore be set to any desired value without that the preload circuit needs to be readjusted. The output voltage can also be regulated in no-load operation. The preload circuit advantageously does not contain any timing elements that lead to undesired oscillations Could give cause.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zur Erzeugung einer der Ausgangsspannung- proportionalen Meßspannung und für die Anschaltung des Vorlastwiderstandes getrennte Sekundärwicklungen vorgesehen. Auf eine zusätzl che Wicklung für den Vorlastwiderstand kann verzichtet werden, wenn die Vorlast über eine entsprechend gepolte Gleichrichterdiode an die Rückkopplungswicklung geschaltet wird.According to an advantageous development of the invention are for generation a measuring voltage proportional to the output voltage and for connecting the Separate secondary windings are provided for the preload resistance. On an additional surface Winding for the preload resistor can be omitted if the preload is over an appropriately polarized rectifier diode is connected to the feedback winding will.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben.Further details of the invention will become apparent with reference to FIGS described in more detail.
In Fig. 1 ist ein geregelter rückgekoppelter Sperrumrichter ohne Vorlast im Prinzip dargestellt.In Fig. 1 is a regulated feedback flyback converter without preload shown in principle.
Die Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele eines Sperrumrichters mit einer reglergekoppelten Vorlast.Figs. 2 and 3 are embodiments of a flyback converter with a controller-coupled preload.
Der in Fig. 1 dargestellte Sperrumrichter enthält in bekannter Weise einen als Schalter arbeitenden Schalttransistor Ts1, dessen Emitter-Kollektor-Strecke- über die Primärwicklung I eines Übertragers Tr an eine Eingangsspannung Ue angeschlossen ist. Eine nicht dargestellte Last wird über einen Gleichrichter Gr an eine Sekundärwicklung II des Übertragers geschaltet. Der Gleichrichter Gr ist so gepolt, daß im leitenden Zustand des Schalttransistors Ts1 keine Energie über die Wicklung II abgeführt wird. Die Wicklung III liefert als Rückkopplungswicklung die Steuerenergie für den Schalttransistor. Sie ist über eine Gleichrichterdiode und die Emitter-Eollektor-Strecke eines Steuertransistors Ts2 mit der Basis bzw. direkt mit dem Emitter des Schalttransistors verbunden. Das Anschwingen der Schaltung erfolgt durch einen über den Widerstand R1 eingeprägten Basisstrom für den Transistor Ts2. Für die Regelung der Ausgangsspannung des Sperrumrichters ist ein Regelverstärker Rg vorgesehen, der einen Transistor Ts3 steuert, dessen Emitter-Kollektor-Strecke einen Nebenschluß zur Basis-Emitter-Strecke der Transistoren Ts2-und Ts1 bildet. Der Regelverstärker wird von der Ausgangs spannung gesteuert. Durch den Transistor Ts3 wird ein so großer Teil des Stromes im Widerstand R1 an den Transistoren Ills2 und Ts1 vorbeigeleitet, daß der Strom in der Primärwicklung I während der Einschaltzeit des Schalttransistors nur soweit ansteigen kann, als es die vom Verbraucher aufgenommene Ausgangsleistung verlangt. Eine große Last ergibt somit lannge Einschalt- und Sperrzeiten, d.h. eine kleine Umrichterfrequenz.The flyback converter shown in Fig. 1 contains in a known manner a switching transistor Ts1 working as a switch, the emitter-collector path of which connected to an input voltage Ue via the primary winding I of a transformer Tr is. A load, not shown, is fed to a secondary winding via a rectifier Gr II of the transformer switched. The rectifier Gr is polarized so that in the conductive State of the switching transistor Ts1 no energy is dissipated via the winding II. As a feedback winding, winding III supplies the control energy for the switching transistor. She is over a rectifier diode and the emitter-collector path of a control transistor Ts2 with the base or directly with the emitter of the switching transistor tied together. The circuit starts to oscillate through a resistor R1 impressed base current for transistor Ts2. For regulating the output voltage of the flyback converter, a control amplifier Rg is provided, which has a transistor Ts3 controls the emitter-collector path of which is shunted to the base-emitter path of the transistors Ts2- and Ts1. The control amplifier is powered by the output voltage controlled. Such a large part of the current is passed through the transistor Ts3 in the resistor R1 bypasses the transistors Ills2 and Ts1 that the current in the primary winding I can rise during the switch-on time of the switching transistor only as far as it demands the output power consumed by the consumer. A great burden arises thus long switch-on and blocking times, i.e. a low converter frequency.
Unter der Annahme, daß der Sperrumrichter verlustfrei arbeitet, wäre die Umrichterfrequenz bei konstanter Ein- und Ausgangsspannung umgekehrt proportional der Last. Bei abnehmender Last muß der Basisstrom des Transistors Ts2 vermindert werden. Je nach der Stromverstärkung und den Basis-Emitter-Kennlinien der Transistoren Ts1 und Ts2 ist dies jedoch nur bis zu einer bestimmten C-renze möglich. Bei Leerlauf setzt deshalb im allgemeinen ein aperiodischer Schaltbetrieb und ein starkes Ansteigen der Ausgangsspannung ein, da der Regelverstärker Rg nicht mehr eingreifen kann, be-sonders wenn der Transistor Ts3 als Verbundtransistor arbeitet. Die Regelbarkeit der Ausgangsspannung setzt also eine Mindestlast voraus.Assuming that the flyback converter works lossless, would be the inverter frequency with constant input and output voltage is inversely proportional the burden. As the load decreases, the base current of the transistor Ts2 must be reduced will. Depending on the current gain and the base-emitter characteristics of the transistors Ts1 and Ts2, however, this is only possible up to a certain C limit. When idling therefore generally sets an aperiodic switching operation and a sharp rise the output voltage, because the control amplifier Rg can no longer intervene, especially when the transistor Ts3 works as a compound transistor. The controllability the output voltage therefore requires a minimum load.
Ein Sperrumrichter, der erfindungsgemäß die Ausgangsspannung auch bei sehr geringer Last oder bei Leerlauf konstant Hält, ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Schaltung geht von der Schaltung nach Fig. 1 aus. Für alle gleichgebliebenen Schaltungsteile werden in Fig. 2 die Bezugszeichen der Fig. 1 beibehalten. Bei dieser Schaltung werden vom Ausgang des Regelverstärkers sowohl der Basisstrom des Transistors Ts2 als auch der Strom einer intern geschalteten Vorlast gesteuert. Die dazu erforderlichen Schaltungsteile bestehen aus einer zusätzlichen Sekundärwicklung IV des Übertragers, än die eine Gleichrichterschaltung Gr1, C3 angeschlossen ist, und einer Gransistorstufe-Ts4, R3, R4, ZD sowie einem Vorlastwiderstand R5. Über die Wicklung IV wird eine interne Last spannung gewonnen, der nur während der Sperrzeit des Schalttransistors Ts1 Energie zugeführt wird. Sie dient zusätzlich zur Speisung des Regelverstärkers.A flyback converter, according to the invention, the output voltage as well Holds constant at very low load or when idling, is shown in FIG. This circuit is based on the circuit of FIG. For everyone who has remained the same Circuit parts the reference numerals of FIG. 1 are retained in FIG. With this circuit both the base current of the transistor Ts2 as well as the current of an internally switched preload. The necessary Circuit components consist of an additional secondary winding IV of the transformer, än which a rectifier circuit Gr1, C3 is connected, and a transistor stage Ts4, R3, R4, ZD and a preload resistor R5. About the winding IV is an internal Load voltage gained, which is only during the blocking time of the switching transistor Ts1 Energy is supplied. It also serves to feed the control amplifier.
Die Widerstände R3, R4 und die Zenerdiode ZD bilden den Basisspannungsteiler für den Stelltransistor Ts4, der über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts3 an der gleichgerichteten Spannung der Wicklung IV liegt. Der Vorlastwiderstand R5 ist über die Emitter-Kollektor-Strecke des Stelltransistors Ts4 dem Ladekondensator C3 parallel geschaltet.The resistors R3, R4 and the Zener diode ZD form the base voltage divider for the setting transistor Ts4, which is via the collector-emitter path of the transistor Ts3 is due to the rectified voltage of winding IV. The preload resistance R5 is the charging capacitor via the emitter-collector path of the setting transistor Ts4 C3 connected in parallel.
Die reglergekoppelte Steuerung der Vorlast erfolgt durch den Transistor Ts3 der Regelschaltung. Je kleiner die Belastung und je höher die Eingangsspannung sind, desto mehr Strom muß der Transistor Ts3 als Nebenschluß aufnehmen und desto geringer ist seine Kollektor-Emitter-Spannung, besonders wenn zwischen der Basis des Transistors Ts2 und dem Widerstand R1 ein weiterer Widerstand R2 eingeschaltet -ist. Mit sinkender Emitter-Kollektor-Spannung des Transistors Ts3 steigt der Basisstrom des Transistors Ts4 und damit auch der Vorlast- und Leistungsverbrauch in diesem Transistor und im Widerstand R5. Die Zenerdiode ZD bewirkt, daß ein Basisstrom des Transistors Ts4 -e-rst bei- starkem Absinken der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors Ts3, also erst bei stark verminderter Ausgangsleistung zu fließen beginnt.The controller-coupled control of the preload is carried out by the transistor Ts3 of the control circuit. The smaller the load and the higher the input voltage are, the more current the transistor Ts3 must take up as a shunt and the more its collector-emitter voltage is lower, especially if between the base of the transistor Ts2 and the resistor R1, another resistor R2 is switched on -is. As the emitter-collector voltage of the transistor Ts3 falls, the base current increases of the transistor Ts4 and thus also the preload and power consumption in this Transistor and in resistor R5. The Zener diode ZD causes a base current of the Transistor Ts4 -e-rst when there is a sharp drop in the collector-emitter voltage of the Transistor Ts3, that is, begins to flow only when the output power is greatly reduced.
In Fig. 3 ist eine Abwandlung de s des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 dargestellt. Die interne Vorlast, bestehend aus einem Transistor Ts5 und einem Widerstand R8 ist hier der-Gleichrichterschaltung Gr2, C4 an der Rückkopplungswicklung III parallel geschaltet. Diese vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 abweichende Maßnahme ist dann vorteilhaft, wenn die Spannung am Kondensator C3 (Wicklung IV), die der Ausgangsspannung bei konstanter Last proportional ist, als Regelgröße verwendet werden soll. Der an die Übertragerwicklung IV angeschlossene Kreis darf dann bei geringer Belastung des Sperrmrichters nicht durch die interne Vorlast belastet werden, da s-onst die Spannungsabfälle in der Wicklung und an den Diodenwiderständen eine zusätzliche Anhebung der Ausgangsspannung ergäben.In Fig. 3 is a modification of the embodiment according to de s Fig. 2 shown. The internal preload, consisting of a transistor Ts5 and a resistor R8 is the rectifier circuit Gr2, C4 on the feedback winding III connected in parallel. This measure, which differs from the exemplary embodiment according to FIG. 2 is advantageous if the voltage across the capacitor C3 (winding IV), which is the Output voltage is proportional at constant load, used as a controlled variable shall be. The circuit connected to the transformer winding IV may then be at low load of the blocking converter are not burdened by the internal preload, that s-ons the voltage drops in the winding and at the diode resistors additional increase in output voltage would result.
Durch zusätzliche Verwendung der Rückkopplungswicklung kann auf eine weitere Übertragerwicklung verzichtet werden.By additionally using the feedback winding, one can further transformer winding can be dispensed with.
Der Transistor Ts5 wird von dem jetzt viel kleineren Kollektorstrom des Transistors Ts4 gesteuert, der keinen nennenswerten Spannungsabfall in der Wicklung IV hervorruft.The transistor Ts5 is from the now much smaller collector current of the transistor Ts4 controlled, which does not have any appreciable voltage drop in the winding IV evokes.
Da diese Vorlastschaltung keinen zusätzlichen Regler und keine Zeitglieder benötigt, treten auch keine eigenen Schwingungen auf. Die vom Vorlastwiderstand aufgenommene Leistung und der Basisstrom des Transistors Ts2 sind eindeutig einander zugeordnet.Since this preload circuit has no additional regulator and no timing elements needed, no vibrations of their own occur either. The one from the preload resistance The power consumed and the base current of the transistor Ts2 are clearly mutually exclusive assigned.
4 Patentansprüche 3 Figuren4 claims 3 figures
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742429567 DE2429567B2 (en) | 1974-06-20 | 1974-06-20 | REGULATED, SELF-VIBRATING TRANSISTOR DC INVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742429567 DE2429567B2 (en) | 1974-06-20 | 1974-06-20 | REGULATED, SELF-VIBRATING TRANSISTOR DC INVERTER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2429567A1 true DE2429567A1 (en) | 1976-01-02 |
| DE2429567B2 DE2429567B2 (en) | 1977-03-03 |
Family
ID=5918486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742429567 Granted DE2429567B2 (en) | 1974-06-20 | 1974-06-20 | REGULATED, SELF-VIBRATING TRANSISTOR DC INVERTER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2429567B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4617620A (en) * | 1982-06-14 | 1986-10-14 | Eaton Corporation | DC to DC converter with self-starting flyback oscillator |
| US4633379A (en) * | 1983-09-30 | 1986-12-30 | Nec Corporation | DC-DC converter having feedback type switching voltage converting circuit |
-
1974
- 1974-06-20 DE DE19742429567 patent/DE2429567B2/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4617620A (en) * | 1982-06-14 | 1986-10-14 | Eaton Corporation | DC to DC converter with self-starting flyback oscillator |
| US4633379A (en) * | 1983-09-30 | 1986-12-30 | Nec Corporation | DC-DC converter having feedback type switching voltage converting circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2429567B2 (en) | 1977-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |