196534. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kéttranzisztoros DC/DC konverter meghajtására
3 196534 4 A találmány tárgya kapcsolási elrende. zés kéttranzisztoros DC/DC konverter meghajtására. A kapcsolóüzemű egyen-egyen átalakitásra alkalmas ún. konverterek többfélék lehetnek. Egyik fajtájukat nyitóüzemű konverternek nevezik, mivel a kimenőkörbe mindig abban az időszakban történik energiabetáplálás, amikor a konverter vezérelhető félvezetői (tirisztor, _ tranzisztor) vezetnek (nyitnak). A nyitóüzem konvertereket egy és két teljesítmény félvezető felhasználásával is fel lehet építeni. Mindkét konvertert impulzusszélesség modulált jellel kell vezérelni és az impulzus kitöltési tényezőjének a változási tartománya 0-tól 0,5-ig terjed. A vezérlő jelet egy irapulzusszélesség modulátor szolgáltatja, amelynek a jeléből segédenergia forrás(ok) felhasználáséval bázismeghajtó egységek) állitjá(k) elő a bázisáramo(ka)t. Az egy teljesítmény tranzisztort tartalmazó nyitóüzemű konverter előnye, hogy kevés elemet tartalmaz, a bázismeghajtás a tápfeszültség állandó potenciálú földpontjóhoz képest történik, továbbá a tápfeszültségről vehető a segédenergia. Hátránya viszont, hogy a teljesítmény tranzisztort a tápfeszültség kétszeresének megfelelő feszültség veszi igénybe, ami a nagyfeszültségű alkalmazások körét jelentős mértékben behatárolja. A két teljesítmény tranzisztoros nyitóüzemű konverter előnye, hogy csak a tápfeszültségnek megfelelő nagyságú feszültséget kell figyelembe venni a tranzisztorok kiválasztásakor, éppen ezért nagyfeszültségű alkalmazásokhoz csak kéttranzisztoros nyitóüzemű konverterek jöhetnek szóba. Ennek azonban nemcsak az az ára, hogy kétszeres mennyiségű teljesitményfélvezetőre van szükség, hanem az egyes tranzisztorok bázismeghajtását két, esgymástól független potenciálszinten kell megvalósítani. A galvanikusan szigetelt bázismeghajtásra számos módszert alkalmaznak. Az egyik általánosan alkalmazott módszer az, amikor a vezérlőjelet optocsatolós szigetelő elemmel juttatják el a bázisáramot kialakító teljesítményerősítő bemenetére és a segédenergiát potenciálfüggetlen tápegység szolgáltatja. E megoldás egyetlen hátránya, hogy költséges, és alkalmazása csak összetettebb, nagyteljesítményű konverterek esetében lehet gazdaságos. Egy másik ismert megoldás szerint a vezérlőjelet és a segédenergiát ugyanazzal az impulzustranszformátorral juttatják el az egyes teljesítménytranzisztorok báziskörébe. Ez egyszerű és olcsó megoldás. Hátrányos viszont, hogy az impulzus kitöltési tényezőjének függvényében azzal arányosan változik a transzformátorral átvitt feszütség amplitúdója és a létesített bázisáram nagysága is, arai vagy túlvezérlést vagy elégtelen bázisáramot eredményez. Bonyolultabb megoldásokkal ez a hatás ugyan elkerülhető, ezeknek azonban már költségkihatása van. A találmány célja az egy- és kéttranzisztoros konverter előnyös tulajdonságainak egyesítése az említett hátrányok kiküszöbölésére. A megoldáshoz az a felismerés vezetett, hogy a kéttranzisztoros DC/DC konverter bázismeghajtásához teljesítményerősítőként az egytranzisztoros konverter is felhasználható, melynek transzformátorával a bázisvezérlő jelek galvanikus leválasztása is megoldható anélkül, hogy fellépne az impulzustranszformátor alkalmazásával kapcsolatban említett hátrányos effektus. Az egytranzisztoros konverter szekunder feszültségéből ugyanis párhuzamos RC taggal létre lehet hozni a kéttranzisztoros konverter tranzisztorainak vezérléséhez szükséges bázisáramokat. Minthogy a konverter transzformátorainak mágnesező árama periódusról periódusra nullából kiindulva épül fel, a feszültség amplitúdója és az ennek hatására létrejövő bázisáram nagysága nem függ a kivezérlési tényezőtől a 0 és 0.5 közötti tartományban. A találmánynak az a lényege, hogy az impulzusszélesség modulátor közvetlenül vagy meghajtó egységen keresztül a kéttranzisztoros DC/DC konverter tranzisztorainak bázisáramát előállító teljesítményerősítőt megvalósító egytranzisztoros konverterre csatlakozik, amely egytranzisztoros konverter kimenő transzformátorának két, egymástól ’üggetlen szekunder tekercse van és a szekunder tekercsek kivezetései legalább ellenállásokat és kondenzátorokat tartalmazó passzív, hálózat közbeiktatásával a kéttranzisztoros konverter vezérlő bemeneteire van kötve. A találmányt részletesebben az ábra alapján ismertetjük: az ábra a kéttranzisztoros DC/DC konverter találmány szerinti bázismeghajtó áramköreinek kapcsolási vázlatát tartalmazza. Az ábrán látható találmány szerinti kapcsolás T tranzisztora Trl kimenőtranszformátorral, BM bázismeghajtó egységgel és PWM impulzusszélesség modulátorral együtt a már ismert egytranzisztoros KI konverter kapcsolással azonos. TI, T2 tranzisztorok, D4-D7 diódák, Tr2 transzformátor, L induktivitás és C2 kondenzátor alkotják a kéttranzisztoros DC/DC K2 konverter ismert kapcsolását. Az egytranzisztoros KI konverter Trl kimenőtranszformátorának P primer tekercsén megcsapolás van, amely megcsapolás a segédtápfeszültség pozitív +Uti kapcsához csatlakozik és a P primer tekercs végei a T tranzisztor kollektorára, valamint a D dióda katódjára csatlakoznak, míg a D dióda anódja és a T tranzisztor emittere a segédtápfeszultség negativ -Un kapcsához van kötve. A Trl kimenőtranszformátornak két, egymás-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
