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Ansteuerverfahren für Synchrongleichrichter

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017292D
Original Publication Date: 2000-Jul-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 2 page(s) / 20K

Publishing Venue

Siemens

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Hans Volkmann: AUTHOR

Abstract

In Synchrongleichrichtern führt ein Spannungsabfall an Dioden bei entsprechenden Strömen zu einer erheblichen Verlustleistung, die Kühlkörper erfordern und nicht den Einsatz von SMD-Bauelementen erlauben.

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Bauelemente

Ansteuerverfahren für Synchrongleichrichter

Idee: Hans Volkmann, Burgthann

In Synchrongleichrichtern führt ein Spannungsabfall an Dioden bei entsprechenden Strömenzu einer erheblichen Verlustleistung, die Kühlkörper erfordern und nicht den Einsatz vonSMD-Bauelementen erlauben.

Durch die Verwendung von MOSFET`s wird aufgrund des geringen Drain-SourceWiderstandes der Spannungsabfall und damit die Verlustleistung minimiert. Problematischist dabei die zeitlich exakte Ansteuerung des MOSFET besonders bei primärgetaktetenpotentialgetrennten DC-DC Wandlern.

Der Synchron-MOSFET arbeitet im Inversbetrieb. Das Einschalten erfolgt in derstromführenden Phase der internen Drain-Source Diode. Ausgeschaltet wird der MOSFETwenn ein Minimalstrom unterschritten wird oder die Drain-Source Spannung positiv wird.Der Spannungsabfall über einem Strommeßwiderstand, der häufig zurAusgangsstromerfassung schon vorhanden ist, wird mit einer Referenzspannung verglichen.Dazu wird ein hysteresebehafteter Komparator verwendet. Über eine Treiberstufe wird derMOSFET angesteuert. Die Komparator- und Treiberverzögerungszeit bestimmen dabei diesinnvolle maximale Frequenz. Angesrebt wird ein sehr kleiner Wert desStrommeßwiderstandes um die Verlustleistung gering zu halten. Das ist bei Anwendungenmit steilem Stromanstieg, z.B. bei Sperrwandlern im Dreieckbetrieb möglich.  DerMOSFET wird bei bei großem Strom eingeschaltet und durch die Komparatorhysterese beikleinen Strömen ausgeschaltet. Alternativ kann zum Strommeßwiderstand ein Sense-FETverwendet werden. Dadurch entsteht keine zusätzliche Verlustleistung durch dieStrommessung. Der Sense-Anschluß wird durch die Verwendung einesOperationsverstärkers virtuell auf dem Sourcepotential gehalten. Dadurch ist dieStromerfassung mit ausreichender Genauigkeit im Inversbetrieb möglich. Die Be-triebspannung der Schaltung kann durch Spitzenwertgleichrichtung derTransformatorspannung erfolgen. Durch diese Schaltungsstruktur entsteht ein  universellerZweipol, der den direkten Ersatz der Gleichrichterdiode ermöglicht und damit dieVerlustleistung reduziert. Kühlkörper sind u.U. nicht mehr notwendig.

Besonders vorteilhaft...