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Indirekte Eingangsspannungserfassung bei einer Boost Converter (Hochsetzsteller) Topologie

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019711D
Original Publication Date: 2003-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25
Document File: 2 page(s) / 426K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Steuer-ICs (Integrated Circuits, dt.: integrierte Schaltkreise) fuer PFC-Hochsetzsteller (Power Factor Correction, dt.: Leistungsfaktorkorrektur), die im Critical Conduction Mode (Betrieb an der Lueckgrenze) arbeiten, erfassen die Eingangsspannung ueber einen separaten Eingang des Steuer-IC zur Leistungsfaktorkorrektur oder fuer andere spezielle Zusatzfunktionen (Leistungsbegrenzung, Effektivwerterfassung der Eingangsspannung, usw.). Abbildung 1 zeigt eine Schaltvariante einer Hochsetzsteller-Topologie. Bisher erfolgt das Erfassen der Eingangsspannung ueber einen Spannungsteiler (Abb. 2). Zur Erfassung des Effektivwerts der Eingangsspannung ist zusaetzlich ein Kondensator notwendig, mit dem eine Zeitkonstante eingestellt wird. Diese Methode der Spannungserfassung bedingt einen zusaetzlichen Bauteilaufwand (durch Widerstaende und Kondensator) sowie den Bedarf eines zusaetzlichen Pins am Steuer-IC. Diesen Aufwand versucht man gerade durch den Einsatz des Prinzips der konstanten Einschaltdauer zu verhindern. Die hier vorgestellte Methode berechnet die Eingangsspannung eines PFC-Hochsetzstellers mit Hilfe der Einschalt- und der Ausschaltdauer des MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, dt.: Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor). Abbildung 3 zeigt einen typischen Verlauf des Eingangsstromes IL, und der Spannung UDS ueber dem MOSFET. Da die Einschaltdauer TOn dem System notwendigerweise bekannt ist, und die Ausschaltdauer gemessen werden kann, ist es moeglich unter Verwendung der Ein- und Ausschaltzeit, das Verhaeltnis der Eingangsspannung zur Busspannung zu berechnen. Die Busspannung ist ebenfalls bekannt, da sie zur Ausgangsspannungsregelung direkt gemessen wird. Zur Ermittlung der Ausschaltdauer kann z.B. ein digitaler Zaehler, der einen Referenztakt zaehlt oder eine Stromquelle, die einen Kondensators laedt, verwendet werden.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J52644.doc page: 1

Indirekte Eingangsspannungserfassung bei einer Boost Converter (Hochsetzsteller) Topologie

Idea: Sven Kolberg, DE-Muenchen

Steuer-ICs (Integrated Circuits, dt.: integrierte Schaltkreise) fuer PFC-Hochsetzsteller (Power Factor Correction, dt.: Leistungsfaktorkorrektur), die im Critical Conduction Mode (Betrieb an der Lueckgrenze) arbeiten, erfassen die Eingangsspannung ueber einen separaten Eingang des Steuer- IC zur Leistungsfaktorkorrektur oder fuer andere spezielle Zusatzfunktionen (Leistungsbegrenzung, Effektivwerterfassung der Eingangsspannung, usw.). Abbildung 1 zeigt eine Schaltvariante einer Hochsetzsteller-Topologie. Bisher erfolgt das Erfassen der Eingangsspannung ueber einen Spannungsteiler (Abb. 2). Zur Erfassung des Effektivwerts der Eingangsspannung ist zusaetzlich ein Kondensator notwendig, mit dem eine Zeitkonstante eingestellt wird. Diese Methode der Spannungserfassung bedingt einen zusaetzlichen Bauteilaufwand (durch Widerstaende und Kondensator) sowie den Bedarf eines zusaetzlichen Pins am Steuer-IC. Diesen Aufwand versucht man gerade durch den Einsatz des Prinzips der konstanten Einschaltdauer zu verhindern.

Die hier vorgestellte Methode berechnet die Eingangsspannung eines PFC-Hochsetzstellers mit Hilfe der Einschalt- und der Ausschaltdauer des MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, dt.: Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor). Abbildung 3 zeigt einen typischen Verlauf des Eingangsstromes IL, und der Spannung UDS ueber dem MOSFET. Da die Einschaltdauer TOn dem System notwendigerweise bekannt ist, und die Ausschaltdauer gemessen werden kann, ist es moeglich unter Verwendung der Ein- und Ausschaltzeit, das Verhaeltnis der Eingangsspannung zur Busspannung zu berechnen. Die Busspannung ist ebenfalls bekannt, da sie zur Ausgangsspannungsregelung direkt gemessen wird. Zur Ermittlung der Ausschaltdauer kann z.B. ein digitaler Zaehler, der einen Referenztakt zaehlt...