Hocheffizienz-Gleichrichtersysteme mit 99,2% Wirkungsgrad

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ABM Asset and Business Management AG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Weniger Verluste durch ein anderes Schaltungskonzept

Eine Verringerung der Verluste bei gleicher Leistungsdichte ist somit nur durch einen Wechsel des Schaltungskonzeptes möglich. Um den in der Verlustbilanz besonders hervortretende Leitverlustanteil der Dioden zu verringern, ist hierbei der Einsatz von MOSFETs anstelle von Dioden, d.h. einer Synchrongleichrichtung naheliegend.

Allerdings treten dann aufgrund der relativ hohen Sperrverzugszeit der MOSFET-internen Dioden und der für kleine Drain-Source-Spannungen hohen parasitären Ausgangskapazität der Synchrongleichrichter-MOSFETs beim Wiedereinschalten, d.h. bei Übernahme des Stromes aus den Freilaufdioden (CCM), hohe Rückstromspitzen und damit hohe Schaltverluste auf. Diese Verluste sind durch Änderung der Betriebsart auf Boundary Conduction Mode (BCM) vermeidbar.

In diesem Fall wird der Strom am Ende des Freilaufintervalls Null und anschließend schwingt die Spannung am Anschlußpunkt der Induktivität von der positiven Ausgangsspannungsschiene um die jeweilige Netzspannung. Für Netzspannungen bis zur halben Ausgangsspannung wird dabei die negative Ausgangsspannungsschiene erreicht, womit ein spannungsloses Wiedereinschalten (Zero Voltage Switching, ZVS) möglich ist.

Für höhere Netzspannungsmomentanwerte würden allerdings wieder kapazitive Schaltverluste auftreten. Dies kann durch eine geringfügige Modifikation der Steuerung verhindert werden. Ein Synchrongleichrichter-MOSFET wird dabei am Ende der Freilaufphase bis zum Erreichen eines hinreichend hohen negativen Stromwertes im Einschaltzustand gehalten. Nach dem Abschalten stellt dieser, dann durch die Induktivität eingeprägte negative Strom ein vollständiges Umschwingen der Spannung sicher. Schaltverluste werden also (ideal) vollständig vermieden.

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