DE2739387A1

DE2739387A1 - Schaltregler, insbesondere doppelpulsiger schaltregler

Info

Publication number: DE2739387A1
Application number: DE19772739387
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Kubach; Hartmann Rupp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1979-03-15

Description

Schaltregler, insbesondere doppelpulsiger Schaltregler
Die Erfindung betrifft einen Schaltregler nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.
Aus dem Buch von Manfred Meyer "Selbstgeführte Thyristor-Stromrichter" ist ein zweipulsiger Schaltregler bekannt, der durch Parallelschaltung von zwei identischen Seriendrosselreglern (Flußwandlern) entstanden ist. Dort liegt jeweils eine Drosselspule mit einem als Schalter dienenden Transistor in Reihe. Die beiden Transistoren werden abwechslungsweise von einem Taktgeber ein- und ausgeschaltet. Beide Transistoren sind an einen gemeinsamen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen, mit deren anderem Pol jeweils eine von zwei Freilaufdioden verbunden ist. Diese Freilaufdioden sind mit ihrer anderen Elektrode an den zugehörigen Transistor und dessen Seriendrossel angeschlossen. Die beiden Wicklungsenden der Seriendrosseln sind an einen gemeinsamen Kommutierungskondensator angeschlossen, an welchem eine durch das Tastverhältnis des Taktgebers veränderbare Versorgungsspannung für einen Verbraucher abgenommen werden kann. Bei anderen bekannten Schaltreglern sind die zwei Drosselspulen auf einem gemeinsamen Magnetkern angeordnet, der einen Kopplungsfaktor zwischen den beiden Drosselspulen ergibt, der nahe bei 1 liegt und die Verwendung von Längsdrosseln notwendig macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltregler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem nur ein einziger Magnetkreis benötigt wird und demgemäß weniger Bauraum erforderlich ist. Zu Lösung dieser Aufgabe sind die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs vorgesehen.
Da nur ein einziger Eisenkern benötigt wird, ergibt sich ein wesentlich einfacherer Aufbau des Reglers, geringeres Gewicht und weniger Bauraum. Zweckmäßig werden die Drosselspulen auf einem gemeinsamen U-förmigen Eisenkern angeordnet.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrem elektrischen Schaltbild dargestellt.
Der in Figur 1 dargestellte Schaltregler wird an seiner Eingangsklemme 1 von einer nicht dargestellten Gleichstromquelle, beispielsweise über einen ebenfalls nicht dargestellten Fahrdraht mit einer Eingangsspannung UE versorgt und dient dazu, für einen in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Verbraucher, beispielsweise für einen Gleichstrom-Fahrmotor eine Ausgangsspannung UA bereitzustellen, welche an der Ausgangsklemme 2 zur Verfügung steht.
Es sind zwei zueinander parallele Leitungszüge vorgesehen, von denen der erste einen an die Eingangsklemme 1 angeschlossenen Transistor Tl und eine mit diesem inReihe liegende Drosselspule Ll enthält, während der andere Leitungszug einen Transistor T2 und eine in Serie geschaltete Drosselspule L2 enthält. Die beiden Drosseln haben je eine Freilaufdiode Dl, beziehungsweise D2 und sind mit einem gemeinsamen Kommutierungskondensator C verbunden, an welchem die Ausgangsspannung UA entsteht. Die beiden Transistoren T1 und T2 werden abwechslungsweise von einem Takt geber G ein- und ausgeschaltet, wobei das Tastverhältnis (Einschaltzeit: Ausschaltzeit) durch eine am Taktgeber G anliegende Steuerspannung Ust kontinuierlich veränderbar ist.
Erfindungsgemäß sitzen die beiden Drosselspulen L1 und L2 auf den beiden Schenkeln eines mit K angedeuteten Eisenkernes, welcher einen beträchtlichen magnetischen Weg zwischen den Schenkeln aufweist. Die beiden Drosselspulen Ll und L2 sind daher nur schwach miteinander gekoppelt und weisen eine beträchtliche Streuinduktivität auf. Aus diesem Grunde ist es im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Schaltungen nicht erforderlich, zusätzliche Längsinduktivitäten vorzusehen, die bei starker magnetischer Kopplung der beiden Drosselspulen sonst notwendig wären.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 handelt es sich um einen Hochsetz-Schaltregler, welcher aus zwei zueinander parallel geschalteten Sperrwandlern aufgebaut ist. Gemäß dem Schaltbild nach Figur 2 liegen die beiden Drosselspulen L1 und L2 unmittelbar an der Eingangsklemme 1. Ihr entgegengesetztes Wicklungsende ist jeweils mit dem Kollektor eines Transistors T1 beziehungsweise T2 und mit der Anode einer Diode Dl bzw. D2 verbunden. Beide Dioden Dl und D2 arbeiten auf einen Kondensator C, welcher mit der Ausgangsklemme 2 verbunden ist, an welcher die Ausgangsspannung UA abgenommen werden kann. Die beiden Transistoren Tl und T2 werden abwechslungsweise in ihren stromleitenden Zustand und in ihren Sperrzustand gesteuert. Hierzu dient ein Taktgeber G, der von einer Steuerspannung Ust gesteuert wird. Die beiden Drosselspulen L1 und L2 sitzen auf den beiden Schenkeln eines U-förmigen Eisenkernes K, dessen freie Schenkelenden durch magnetisch leitende Jochstücke verbunden sind. Die beiden Drosselspulen L1 und L2 weisen demgemäß eine beträchtliche Streuinduktivität auf und gestatten es, gegenüber den seither üblichen Anordnungen ohne zusätzliche Induktivitäten auszukommen.
Die Schaltregler nach den Figuren 3 und 4 erlauben es, an ihren Ausgangsklemmen 2 Ausgangsspannungen UA für einen nicht wiedergegebenen Verbraucher einzustellen, wobei die Ausgangsspannung größer oder kleiner als die Eingangsspannung VE sein kann.
Im einzelnen enthält der Schaltregler nach Figur 3 zwei Drosselspulen L3 und L4, welche mit einem ihrer Wicklungsenden an die Eingangsklemme 1 angeschlossen sind, während ihre anderen Wicklungsenden wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 an die Kollektoren zweier Transistoren Tl und T2 angeschlossen sind, deren Emitter über eine nicht näher bezeichnete Masseleitung untereinander und mit den ebenfalls nicht dargestellten Minusklemmen am Eingang und Ausgang des Schaltreglers verbunden sind. Die beiden Drosselspulen L3 und L4 haben je eine Mittelanzapfung Sl beziehungsweise S2.
Mit der Mittelanzapfung S1 der Drosselspule L3 ist die Anode eines Thyristors T3 verbunden, dessen Kathode mit dem Ausgang verbunden ist. Eine Freilaufdiode Dl ist mit einem Wicklungsende einer weiteren Drosselspule L5 verbunden. Der Mittelabgriff S2 der Drosselspule L4 ist mit der Anode eines zweiten Thyristors T4 verbunden. Dieser ist mit seiner Kathode mit dem Ausgang verbunden. Die Kathode einer Diode D2 ist an ein Wicklungsende einer weiteren Drosselspule L6 angeschlossen, welche der Drosselspule L2 nach Figur 1 entspricht und ebenso wie diese an einen Kondensator C angeschlossen ist, an welchem auch die Drosselspule L5 liegt.
Die beiden Transistoren und die beiden Thyristoren werden von einem gemeinsamen Taktgeber abwechslungsweise in ihren leitenden und in ihren nichtleitenden Zustand durch einen Taktgeber G gebracht. Die parallel gewickelten Drosselspulsysteme L3, L5 haben gegen die parallelen Spulen L4, L6 ein Kopplungsverhältnis von etwa 0,7 bis 0,8. Sie sitzen nämlich auf je einem Schenkel eines Eisenkernes K, bei welchem die magnetischen Kraftlinien von L3, L5 nach L4, L6 einen beträchtlichen Weg überwinden müssen. Das Drosselpaar L3, L5 weist daher gegen L4, L6 eine beträchtliche Streuinduktivität auf, welche im Vergleich mit der Hauptinduktivität etwa 1/4 beträgt.
Durch die Mittelanzapfung Sl und S2 ergibt sich der Vorteil, daß die beiden Transistoren T1 und T2 nur etwa halb so große Spitzenströme wie die Thyristoren T3 und T4 auszuhalten haben.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 sind im Gegensatz zu demjenigen nach Figur 3 die beiden Längs-Drosselspulen L3 und L4 ohne Mittelanzapfung ausgeführt, aber ebenso wie in der Anordnung nach Figur 3 auf einem gemeinsamen Eisenkern K angeordnet, der vorteilhaft U-förmig ausgebildet sein kann.
Im übrigen sind mit dem Schaltregler nach Figur 3 übereinstimmende Bauelemente vorgesehen, welche mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 versehen sind.
Leerseite

Claims

Ansprüche t ) Schaltregler, insbesondere zur Konstanthaltung der Bordnetzspannung von Fahrzeugen mit zwei Drosselspulsystemen und zwei, jeweils an eine der Drosselspulsysteme angeschlossenen, steuerbaren Halbleitern, die abwechslungsweise durch einen Taktgeber ein- und ausgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselspulsysteme auf je einen von zwei verschiedenen Abschnitten eines magnetischen Kreises angeordnet sind.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspulsysteme (L1, L3, L5 bzw. L2, L4, L6) auf je einem Schenkel eines U-förmigen Eisenkernes (K) angeordnet sind.
3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit einer Eingangsklemme (1) verbundene Drosselspulen (L3, L4) über je einen Thyristor (T3, T4) mit einer Drosselspule (L5, L6) verbunden ist, die über eine Diode (D1, D2) an der Minusklemrne liegt.
4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Eingangsklemme (1) verbundene Drosselspulen (L3, L4) an ihrem anderen Wicklungsende jeweils mit einem Transistor (T1, T2) verbunden sind, der in einem Querzweig angeordnet ist.
5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Eingangsklemme (1) verbundenen Drosselspulen (L3, L4) eine Anzapfung, vorzugsweise eine Mittelanzapfung (S1, S2) haben, an welche jeweils einer der beiden Thyristoren (T3, T4) angeschlossen ist.
6. Regler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf je einem Schenlcel gewickelten Drosselsysteme (L1, L2, L5) bzw. (L2, Lq, L6) zur Verminderung der Steuerinduktivität innerhalb eines Systems aus parallel gewickelten Leitern aufgebaut sind.