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DE69009122T2 - Aufwärts und abwärts Zerhacker. - Google Patents

Aufwärts und abwärts Zerhacker.

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DE69009122T2
DE69009122T2 DE69009122T DE69009122T DE69009122T2 DE 69009122 T2 DE69009122 T2 DE 69009122T2 DE 69009122 T DE69009122 T DE 69009122T DE 69009122 T DE69009122 T DE 69009122T DE 69009122 T2 DE69009122 T2 DE 69009122T2
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DE
Germany
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capacitor
voltage
load
switching element
choke
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DE69009122T
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Katsuji Iida
Takahiro Kishimoto
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/125Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M3/135Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M3/137Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/142Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der beispielsweise in einer zusätzlichen bzw. Hilfs-Gleichstromquelle in einer elektrischen Schaltung verwendet ist.
  • Ein doppelter Aufwärts-Abwärts-Zerhacker, wie er in Fig.4 dargestellt ist, ist bekannt; ein Zerhacker wird beispielsweise als eine zusätzliche bzw. Hilfs-Gleichstramquelle in einer elektrischen Schaltung verwendet.
  • In Fig.4 sind dargestellt eine Gleichstromquelle 1, Drosseln 2 und 9 (wie beispielsweise Induktoren oder andere reaktive Elelemente), Kondensatoren 3,4 und 10, Schaltelemente 5 und 6, Dioden 7 und 8 und eine Last 11.
  • Eine derartige Schaltungsanordnung ist wirksam, um die Spannung der Gleichspannungsquelle 1 in zwei im wesentlichen gleiche Spannungen mit Hilfe der Kondensatoren 3 und 4 und durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der zwei Schaltelemente 5 und 6 im allgemeinen bei einer Phasenverschiebung von 180º zu teilen; ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ist realisiert mittels der Schaltelemente, die im Vergleich zu der Spannung an der Gleichstromquelle 1 verhältnismäßig niedrige Haltespannungen haben, und mittels Drosseln, welche im Vergleich zu der Schaltperiode der Schaltelemente kleinere Kapazitäten haben. Obwohl eine sehr detaillierte Erläuterung weggelassen ist, da die Einrichtung üblicherweise verwendet und bekannt ist, wird jedoch deren Funktion unter Bezugnahme auf Fig.5 erläutert.
  • Fig. 5 zeigt Wellenformen verschiedener Teile der in Fig.4 dargestellten Schaltung. G&sub1; und G&sub2; zeigen Ansteuersignale der Schaltelemente 5 bzw. 6. V&sub1; und I&sub1; sind die Spannung bzw. der Strom an der Drossel 9. V&sub0; ist die Spannung am Kondensator 10, welche der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle entspricht. Fig.5a zeigt einen Fall, bei welchem die Spannung V&sub0; des Kondensators 10 niedriger als die Spannung der Kondensatoren 3 und 4 ist, und Fig.5b zeigt einen Fall, bei welchem die Spannung V&sub0; höher ist als die Spannung der Kondensatoren 3 und 4 und niedriger als die Spannung VD der Gleichspannungsquelle 1.
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 5a, wenn das Schaltelement 5 zu einem Zeitpunkt T&sub0; einschaltet, eine geschlossene Schaltung in der folgenden Reihenfolge gebildet:
  • Kondensator 3 T Schaltelement 5 T Drossel 9 T Kondensator 10 (Last 11) T Diode 8 T Kondensator 3.
  • Wenn die Spannung des Kondensators 3 angenommen wird als
  • VD1 [÷(VD/2)],
  • wird eine Spannungsdifferenz zwischen dieser Spannung VD1 und der Spannung V&sub0; an dem Kondensator 10 an die Drossel 9 angelegt. Folglich fließt ein steigender Strom mit einem ansteigendem Gradienten, welcher durch die Reaktanz L festgelegt ist. d.h.
  • durch die Drossel 9, und die Drossel 9 speichert die Energie, während sie die Energie an die Last 11 liefert.
  • In diesem Fall wird die Energie von der Gleichstromquelle 1, die einen Eingang der Vorrichtung bildet, über den folgenden Weg geliefert:
  • Gleichstrom 1 T Drossel 2 T Kondensator 3 T Kondensator 4 T Gleichstrom 1.
  • Dieser Zustand dauert bis zu einem Zeitpunkt T&sub1; an.
  • Wenn das Schaltelement 5 zum Zeitpunkt T&sub1; abschaltet, wird ein geschlossener Kreis auf folgende Weise gebildet:
  • Drossel 9 T Kondensator 10 (Last 11) T Diode 8 T Diode 7 T Drossel 9.
  • Damit die Drossel 9 eine Spannung mit demselben Wert erzeugt, wie diejenige des Kondensators 10 und die entgegengesetzte Polarität wie die während des Terms (T&sub0; T&sub1;) hat, fließt ein abnehmender Strom, der entsprechend der folgenden Gleichung entschieden ist:
  • durch die Drossel 9, und er entlädt die Energie, die an der Last 11 gespeichert worden ist. In diesem Fall wird die Energie von der Gleichstromquelle 1 ebenso wie bei dem vorherigen Term (T&sub0; T&sub1;) geliefert.
  • Während des vorhergehenden Terms wird nach dieser Zeit T&sub2; dieselbe Operation durch das Schaltelement 6 und den Kondensator 4 wiederholt. Während der gesamten Term-Periode wird während der Terme (T&sub0; T&sub1;) und (T&sub2; T&sub3;) die Energie von der Gleichstromquelle 1 an dem Kondensator 10, d.h. die Last 11 geliefert; die Spannung V&sub0; nimmt in Abhängigkeit von dem Wert des Kondensators 10 und der Last 11 zu. Dagegen nimmt während der Terme (T&sub1; T&sub2;) und (T&sub2; T&sub0;), da die Drossel 9 und der Kondensator 10 die Energie an die Last 11 liefern, die Spannung V&sub0; ab. Folglich wird die Spannung V&sub0; auf einen Mittelwert zwischen der auf ein Maximum angestiegenen Spannung und der auf ein Minimum abgefallenen Spannung über die Gesamtperiode gesteuert.
  • Wenn dann unter Bezugnahme auf einen in Fig.5b dargestellten Fall das Schaltelement 6 zu einer Zeit T&sub4; anschaltet, da das Schaltelement 5 bei diesem Mode bereits angeschaltet worden ist, wird der folgende geschlossene Kreislauf gebildet:
  • Kondensator 3 T Schaltelement 5 T Drossel 9 T Kondensator 10 (Last 11) T Schaltelement 6 T Kondensator 4 T Kondensator 3.
  • Wenn die Spannung an dem Kondensator 4 als VD2[÷(VD/2)], angenommen wird, wird ein zunehmender Strom mit einem Gradienten, welcher durch die Summe von Spannungen VD1 und VD2 bestimmt wird, durch die Spannung V&sub0; verringert und durch den Wert der Induktivität L geteilt, d.h.
  • durch die Drossel 9 fließen, so daß eine Energie in der Drossel 3 gespeichert wird, während die Energie an die Last geliefert wird. Wenn das Schaltelement 6 zu einem Zeitpunkt T&sub5; abschaltet, wird der folgende geschlossene Kreislauf gebildet:
  • Kondensator 3 T Schaltelement 5 T Drossel 9 T Kondensator 10 (Last 11) T Diode 8 T Kondensator 3.
  • Folglich wird ein abnehmender Strom mit einem Gradienten, welcher durch die Differenzspannung V&sub0; und VD1 [÷(VD/2)], und den Wert der Induktivität bestimmt worden ist, durch die Drossel 9 fließen, so daß die Drossel 9 die in ihr gespeicherte Ladung entlädt. Nach der Zeit T&sub6; wird dieselbe Operation durch den Kondensator 9 und das Schaltelement 6 wiederholt. Die Betriebsart, die Energie von der Gleichstromquelle 1 zu liefern und das Steuern der Spannung V&sub0; ist dieselbe wie im Fall der Fig. 5a.
  • Dies System hat die folgenden Vorteile.
  • (1) Ein Element mit einer verhältnismäßig niedrigen Durchbruchspannung verglichen mit der Spannung der Gleichstromquelle 1, kann für die jeweiligen Schaltelement verwendet werden, da nur ein Bruchteil der Spannung der Gleichstromquelle durch die Kondensatoren 3 und 4 an die Schaltelemente angelegt wird.
  • (2) Die Drossel 9 kann kleiner dimensioniert werden, da die zwei Schaltelemente abwechselnd ein und ausgeschaltet werden (im allgemeinen bei einer 180º-Phasendifferenz), und die Frequenz der Spannung an der Drossel 2 wird das Zweifache derjenigen der Betriebsfrequenz der Schaltelemente.
  • Jedoch hat dieses bekannte System auch die folgenden Nachteile.
  • (3) Die Spannung des Kondensators 10, d.h. der Wert der Ausgangsspannung, kann nicht höher gemacht werden als die Spannung der Gleichstromquelle 1.
  • (4) Das Lastpotential ändert sich sehr plötzlich bezüglich der negativen Polarität der Gleichstromquelle 1 üblicherweise auf das Erdpotential durch die Spannung des Kondensators 3 entsprechend der Ein-Ausschalt-Operation des Schaltelements 6, so daß ein Strom über eine Leckkapazität der Ladeschaltung gegenüber dem Erdpotential fließt und dies zu unerwünschtem Rauschen führt.
  • Wenn ein Zerhacker als eine zusätzliche bzw. Hilfsgleichstromquelle eines elektrischen Fahrzeugs verwendet wird, ist die Variationsbreite der Eingangsspannung ziemlich weit, im allemeinen beispielsweise zwischen einer Gleichspannung von 900 1800V, so daß der Zerhacker aufgrund einer Zunahme des geforderten Stromwerts eine beachtliche Größe haben muß, um eine Last großer Kapazität in einer Vorrichtung zu erhalten, die Ausgangsspannungen hat, die nicht höher sein können als die Eingangsspannungen, ähnlich wie bei den herkömmlichen doppelten Aufwärts-Abwärts-Zerhacker. Obwohl es notwendig ist, einen Fluß höherer Oberwellen über die Kapzität gegenüber der Erde durch Erniedrigen der Potentialvariation gegenüber der Erde soweit wie möglich abzuschneiden, um Störungen durch ein induziertes Rauschen gegenüber Signalgeräten zu vermeiden, war eine Schwierigkeit in den herkömmlichen doppelten Aufwärts-Abwärts-Zerhackern involviert, da eine scharfe und große Potentialänderung durch die Ein-Ausschaltvorgänge der Schaltelemente unvermeidbar war.
  • US 3 808 511 (Schwarz) offenbart eine Schaltung, welche Strom von einer Quelle bei einer Spannung an eine Last bei einer anderen Spannung liefert und die Schaltung versucht, mit Änderungen an der Last fertigzuwerden, um so die der Last zugeführte Spannung auf einem konstanten Pegel zu halten, selbst wenn sich die Last oder der Strom an der Last ändert. Die beschriebene Schaltung verwendet eine passive Schaltung mit Induktoren, Kondensatoren und Schaltern, welche empfindlich bezüglich der in der Schaltung fließenden Ströme sind. Die Kondensatoren werden in Reihe oder parallel von einer Quelle aus unter der Steuerung der stromempfindlichen Schalter pulsierend geladen und wiederum an die Last entweder parallel oder in Serie entladen, um die Spannung, die an die Last angelegt wird, in diskreten Schritten zu erniedrigen oder zu erhöhen. Die Schalter schalten abwechselnd ein und sind niemals gleichzeitig angeschaltet.
  • Um die Spannung in diskreten Vielfachen von der Quelle aus an der Last zu erhöhen, werden eine Anzahl parallelgeschalteter Kondensatoren von einer Energiequelle geladen und dann in Reihe mit der Last geschaltet, um das Potential zu erhöhen, das an der Last angelegt worden ist. In ähnlicher Weise kann der Strom um ein gewünschtes Vielfaches erhöht werden, und Spannungen können durch in Reihe geschaltete Ladekondensatoren erniedrigt und durch Parallelschalten entladen werden.
  • Die Erfindung sieht vor, die vorerwähnten Nachteile der herkömmlichen Vorrichtungen zu verbessern und hat zum Ziel, eine Einrichtung dieser Art zu realisieren, bei welcher der Wert der Ausgangsspannung, verglichen mit dem Wert der Eingangsspannung, frei höher oder niedriger eingestellt werden kann und auch das Potential der Ladeschaltung gegenüber dem Erdpotential der Spannungsquelle sich nicht schrittweise ändert und auch die Vorrichtung durch eine einfache Schaltungsanordnung in demselben Grad wie die herkömmlichen Schaltungen ausgeführt werden kann.
  • Die Schaltungsanordnung der Erfindung, wie sie in Fig.1 und 2 offenbart ist, ist dadurch gebildet, daß eine erste Reihenschaltung aus drei Kondensatoren parallel zu der Eingangsspannung der Gleichstromquelle geschaltet ist, und daß auch eine zweite Reihenschaltung mit einer Drossel, welche zwischen zwei Schaltelemente eingesetzt ist, parallel hierzu geschaltet ist und daß die beiden Enden des Zwischenkondensators mit den beiden Enden der Drossel über zwei Dioden verbunden werden und von den beiden Enden des Zwischenkondensators der Laststrom abgeleitet wird.
  • Die vorliegende Erfindung mit der vorerwahnten Schaltung realisiert eine Vorrichtung dieser Art, um die Spannungsquelle herauf- und herunter zu transformieren und um auf diese Weise der vorerwähnten Aufgabe der Erfindung zu genügen. Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
  • Fig.1 ist eine Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig.2 ist ein Wellenformdiagramm, um Wellenformen verschiedener Teile der in Fig.1 dargestellten Schaltung zu zeigen;
  • Fig.3 ist ein Schaltungsdiagramm einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig.4 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines herkömmlichen doppelten Aufwärts-Abwärts-Zerhackers, wie er bereits erläutert worden ist und
  • Fig.5(5a und Sb) ist ein Wellenformdiagramm- um Wellenformen verschiedener Teile der Schaltung der Fig.4 zu zeigen.
  • Fig.1 und 2 zeigen einen wesentlichen Aufbau und Wellenformen verschiedener Teile einer Ausführungsform der Erfindung, wie es in ähnlicher Weise anhand von Fig.4 und 5 beschrieben ist. In Fig.1 sind Drosseln 2' und 9', Kondensatoren 3', 4' und 10', Schaltelemente 5', 6' und Dioden 7', 8' dargestellt. Ferner stellen G&sub1;' und G&sub2;' Ansteuersignale der Schaltelemente 5' und 6' dar; V&sub1;' und I&sub1;' sind Spannung und Strom an der Drossel 9', V&sub0;' ist die Spannung des Kondensator 10'. In Fig.1 sind dieselben Teile wie diejenigen in Fig.4 und 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • In dem in Fig.1 dargestellten Schaltungsaufbau ist eine Reihenschaltung aus einem Schaltelement 5', einer Drossel 9' und einem Schaltelement 6' parallel zu einer Reihenschaltung aus Kondensatoren 3', 10' und 4' mit einer Gleichstromquelle 1 verbunden. Die beiden Enden des Kondensators 10' und diejenigen der Spule 9' sind über Dioden 7' bzw. 8' miteinander verbunden, wie in Fig.1 dargestellt ist und die zwei Endanschlüsse des Kondensators 10' sind mit einer Last 11 verbunden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Schaltungsaufbau haben die Kondensatoren 3', 4' und 10' große Kapazitäten, so daß sich die Spannung während eines Zyklus einer üblichen Zerhackeroperation im wesentlichen nicht ändert.
  • Die Funktion der Einrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist folgende. Zuerst wird ein Fall erläutert, wie er in Fig.2a dargestellt ist, bei welchem die Spannung VD der Gleichstromquelle 1 höher ist als die Ausgangsspannung (V&sub0;') des Kondensators 10'. In diesem Fall wird die Spannung an den Kondensatoren 3' und 4' ausgedrückt durch: [(VD + V&sub0;')/2]. Wenn angenommen wird, daß das Schaltelement 5 zu einem Zeitpunkt T&sub0; eingeschaltet wird, wird der folgende Kreislaufgebildet:
  • Kondensator 3' T Schaltelement 5' T Spule 9' T Diode 8' T Kondensator 10' (Last 11) T Kondensator 3'.
  • Folglich fließt ein steigender Strom durch die Drossel 9 deren Gradient durch die Spannung der Kondensatoren 3' und 4' und die Reaktanz der Spule 9' festgelegt ist, d. h.
  • In diesem Fall wird Energie in der Drossel 9' gespeichert, während eine Energie der Last zugeführt wird.
  • Zu dieser Zeit wird eine Energie von der Gleichstromquelle 1, welche einen Eingang der Schaltung bildet, über die folgende Strecke zugeführt:
  • Gleichstromquelle 1 T Spule 2' T Kondensator 3' (Last 11) T Kondensator 4' T Gleichstromquelle 1.
  • Wenn das Schaltelement 5' zu einem Zeitpunkt T&sub1; abschaltet, tritt eine geschlossene Schaltung aus
  • Spule 9' T Diode 8' T Kondensator 10' (Last 11) T Diode 7' T Spule 9'
  • gebildet, und eine Spannung, welche gleich der Quellenspannung V&sub0;' ist, wird an der Spule 9' mit einer positiven Polarität an der Seite des Verbindungspunktes mit der Diode 8' gebildet, so daß ein Strom, der mit einer Geschwindigkeit von
  • [(di/dt) = (V&sub0;'/L)]
  • durch die Spule 9' fließt, und die in der Spule 9' gespeicherte Energie wird entladen. In diesem Fall wird die Energie von der Gleichstromquelle 1 ähnlich wie bei dem vorherigen Term (T&sub0;-T&sub1;) geliefert.
  • Während des Terms (T&sub0; - T&sub1;) werden der Kondensator 10' und die Last 11 mit Energie von dem Kondensator 3' versorgt. Folglich nehmen in Abhängigkeit von dem Kapazitätswert des Kondensators 10' und der Größe der Last 11 die Anschlußspannung V&sub0;' des Kondensators 10', d.h. die Ausgangsspannung zu. Andererseits liefert während des Terms (T&sub1; - T&sub2;) die Spule 9' die Energie an den Kondensator 10' und an die Last 11; die besagte Spannung V&sub0;' beginnt abzunehmen. Während der Zeit T&sub0; T Zeit T&sub1; T Zeit T&sub2; wird die Spannung V&sub0;' auf einen Mittelwert zwischen der angestiegenen Maximalspannung und der abgefallenen Minimalspannung gesteuert. Nach der Zeit T&sub2; wird dieselbe Operation durch das Schaltelement 6' durch den Kondensator 4' wiederholt.
  • Die vorstehend beschriebene Betriebsart ist dieselbe wie bei den herkömmlichen Zerhackern. nunmehr wird ein Fall, bei welchem die Spannung VD der Gleichspannungsquelle 1 niedriger als die Spannung V&sub0;' des Kondensators 10' (Ausgangsspannung) ist, anhand von Fig.2b beschrieben.
  • Zu einem Zeitpunkt T&sub4; schaltet das Schaltelement 5' ein, und zu diesem Zeitpunkt wird, wenn das Schaltelement 6' bereits eingeschaltet worden ist, eine geschlossene Schaltung auf die folgende Weise gebildet:
  • Kondensator 3' T Schaltelement 5' T Drossel 9' T Schaltelement 6' T Kondensator 4 T Kondensator 10' (Last 11) T Kondensator 3'.
  • Folglich fließt ein zunehmender Strom gemäß [(di/dt) = (VD/L)] durch die Spule 9', so daß eine Energie in der Spule 9' gespeichert wird, während die Energie der Last 11 zugeführt wird. Diese Operation wird ohne irgendeine Relation der Spannung des Kondensators 10'. d.h. mit Hilfe der Ausgangsspannung bewirkt.
  • In diesem Fall wird die Energie auf dem folgenden Weg zugeführt:
  • Gleichstromquelle 1 T Spule 2' T Kondensator 3' T Kondensator 10' (Last 11) T Kondensator 4' T Gleichstromquelle 1.
  • Wenn das Schaltelement 6' zu einem Zeitpunkt T&sub5; ausschaltet, wird eine geschlossene Schaltung auf demfolgenden Weg gebildet:
  • Kondensator 3' - Schaltelement 5' - Spule 9' - Diode 8' -Kondensator 10' (Last 11) - Kondensator 3'.
  • Damit abnehmender Strom gemäß
  • durch die Spule 9' fließt und während die Energie der Last zugeführt wird, wird eine in der Spule 9' gespeicherte Energie entladen. In diesem Fall wird eine Energie von der Gleichstromquelle 1' sowie bei dem Term (T&sub4; T&sub5;) zugeführt.
  • Während des Terms (T&sub4; T&sub5;) und des (T&sub5; T&sub6;) wird die Spannung V&sub0;' zwischen der erhöhten Maximalspannung und der abgefallenen Minimalspannung genauso gesteuert wie in dem in Fig.2a wiedergegebenen Fall. Nach dem Zeitpunkt T&sub6; wird dieselbe Operation mit dem Schaltelement 6' und dem Kondensator 4' wiederholt.
  • Wenn die Einschaltperiode des Schaltelements 5', nämlich die Periode (T&sub0; T T&sub1;) als T und die Periode (T&sub0; T T&sub2;) als T' angenommen wird, was üblicherweise ein konstanter Wert ist, wird die Beziehung zwischen der Spannung VD der Gleichstromquelle 1 und der Ausgangsspannung V&sub0;' ausgedrückt durch:
  • Durch Steuern der Zeit T, um der folgenden Beziehung
  • zu genügen, kann die geforderte Ausgangsspannung erhalten werden.
  • Auf dieselbe Weise wird für den in Fig. 2b dargestellten Fall, wobei die Einschaltperiode des Schaltelements 5', nämlich die Periode (T&sub4; T T&sub7;) als T und die Periode (T&sub4; T T&sub6;) als T' angenommen wird, die Beziehung zwischen der Spannung VD und der Spannung V&sub0;' wie folgt ausgedrückt:
  • Dann ergibt sich:
  • Durch Steuern des Terms T kann die geforderte Ausgangsspannung Vo' erhalten werden.
  • Wie vorstehend ausgeführt, ist bei dem Betrieb der Schaltung, wie in Fig.1 dargestellt ist, das Potential des Kondensators 10' (Last 11) auf der Seite ihres Anschlußes mit der Diode 8' gegenüber der negativen Polarität der Gleichstromquelle 1 dieselbe wie die Anschlußspannung des Kondensators 4'. Es hat nämlich einen Wert von [(VD + V&sub0;')/2] und bewirkt nicht eine plötzliche stufenweise Änderung.
  • Fig.3 zeit einen wesentlichen Teil einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, in welcher dargestellt sind Kondensatoren 3", 4", 10", Schaltelement 5" und 6", Dioden 7" und 8" und eine Drossel 9". In Fig.3 zeigen dieselben Bezugszeichen wie die in Fig.1 und Fig.4 dieselben Elemente.
  • Auch die Arbeitsweise der Schaltung dieser modifizierten Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige der vorher erläuterten Ausführungsform. Jedoch ist in dieser modifizierten Ausführungsform die Polarität der Anschlußspannung des Kondensators 10" entgegengesetzt derjenigen in Fig.1 und 2. Auch werden die Spannungen an den Kondensatoren 3" und 4" ausgedrückt durch:
  • [(VD - V&sub0;")/2]
  • so daß sie nur dadurch verschieden ist, daß die Polarität während des Terms (VD < V&sub0;") umgekehrt wird.
  • Folglich können in der Schaltungsanordnung der modifizierten Ausführungsform die angelegten Spannungen an den Kondensatoren 3" und 4" einen sehr kleinen Wert haben und durch Verwenden von Kondensatoren mit zwei Polaritäten kann die Vorrichtung sehr kompakt und leicht ausgebildet werden.
  • (Wirkung der Erfindung)
  • Wie vorstehend bereits erläutert worden ist, kann gemäß der Erfindung ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der betrieben werden kann, um die Eingangsspannugn zu erhöhen und zu erniedrigen, in einer einfachen Schaltungsanordnung ähnlich den herkömmlichen doppelten Aufwärts-Abwärts-Zerhackern realisiert werden. Ferner wird gemäß der Erfindung das Potential der Ladeschaltung gegenüber dem negativen Anschluß der Gleichstromquelle nicht in Beziehung gebracht zu dem Einoder Ausschaltzustand der Schaltelemente, so daß sich keine plötzliche stufenweise Veränderung zeigt und eine Vorrichtung ein Merkmal hat, um weniger hohe Oberwellengeräusche über deren Erdungskapazität zu erzeugen. Ebenso ist die Arbeitsweise der zwei Schaltelemente dieselbe wie in den herkömmlichen Ausführungsformen, um abwechselnd in einer wechselseitigen Phasenschiebebeziehung zu schalten, so daß die Erfindung den Vorteil der herkömmlichen Einrichtungen beibehält.
  • In den Ausführungsformen der Erfindung sind die Schaltelemente als GTO nur als ein Beispiel dargestellt. Es ist jedoch offentsichtlich, daß die Erfindung auch andere Arten von Schaltelementen, wie Transistoren, FET u.ä. benutzen kann.

Claims (2)

1. Zerhacker mit einer Anzahl Drosseln, Kondensatoren und Schaltelementen, welche zwischen einer Gleichstromquelle (1) und einer Last (11) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker ein Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker ist, welcher eine Serienschaltung aufweist, die zwischen positiven und negativen Anschlüssen der Gleichstromquelle (1) geschaltet ist, welche Serienschaltung eine erste Drossel (2'), ein erstes Schaltelement (5'), eine zweite Drossel (9') und ein zweites Schaltelement (6') aufweist, daß ferner zwischen den positiven und negativen Pol der zweiten Drossel (9') eine weitere Serienschaltung aus einer ersten Diode (8'), einem ersten Kondensator (10') und einer zweiten Diode (7') vorgesehen ist, und daß der Zerhacker ferner einen zweiten Kondensator (3'), welcher zwischen einen positiv gepolten Anschluß des ersten Schaltelements (5') und einen negativ gepolten Anschluß des ersten Kondensators (10') geschaltet ist, und einen dritten Kondensator (4') aufweist, welcher zwischen einen negativ gepolten Anschluß des zweiten Schaltelements (6') und einen positiv gepolten Anschluß des ersten Kondensators (10') geschaltet ist, wobei die Last (11) zwischen die beiden Anschlüsse des ersten Kondensators (10') geschaltet ist.
2. Zerhacker mit einer Anzahl Drosseln, Kondensatoren und Schaltelementen, die zwischen einer Gleichstromquelle (1) und einer Last (11) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker ein Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker ist, der eine Reihenschaltung aufweist, die zwischen den positiven und negativen Anschluß der Gleichstromquelle (1) geschaltet ist, welche Serienschaltung eine erste Drossel (2'), ein erstes Schaltelement (5"), eine zweite Drossel (9") und ein zweites Schaltelement (6") aufweist, daß ferner zwischen dem positiven und negativen Pol der zweiten Drossel (9") eine weitere Serienschaltung aus einer ersten Diode (8"), einem ersten Kondensator (10") und einer zweiten Diode (7") vorgesehen ist, und daß der Zerhacker ferner einen zweiten Kondensator (3"), der zwischen einen positiv gepolten Anschluß des ersten Schaltelements (5") und einen positiv gepolten Anschluß des ersten Kondensators (10") geschaltet ist, und einen dritten Kondensator (4") aufweist, welcher zwischen einen negativ gepolten Anschluß des zweiten Schaltelements (6") und einen negativ gepolten Anschluß des ersten Kondensators (10") geschaltet ist, wobei die Last (11) zwischen die beiden Anschlüsse des ersten Kondensators (10") geschaltet ist.
DE69009122T 1989-08-23 1990-08-20 Aufwärts und abwärts Zerhacker. Expired - Fee Related DE69009122T2 (de)

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