AT414187B

AT414187B - Verlustarme dc/dc konverter mit mittelangezapfter speicherkondensatorbatterie

Info

Publication number: AT414187B
Application number: AT4762004A
Authority: AT
Inventors: Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss
Original assignee: Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2006-10-15
Also published as: ATA4762004A

Description

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AT 414 187 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduktion von Schaltverlusten bei leistungselektronischen Konvertern mit einem verlustarmen Entlastungsnetzwerk bestehend aus zwei Dioden (D1, D2), drei Kondensatoren (C, C1, C2) und einer Spule (L). Wie allgemein bekannt, kommt es bei geschalteten Konvertern zu Schaltverlusten. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, diese 5 Schaltverluste zu reduzieren. Als Ausschaltentlastung werden z.B. RCD Snubber verwendet. Dabei kommt es zu einer drastischen Reduktion der am schaltenden Bauelement auftretenden Verluste beim Ausschalten. Trotzdem kommt es nicht zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades, da beim Abschalten des Schalters der Strom in eine Kapazität kommutiert wird; die in dieser Kapazität gespeicherte Energie wird beim nächsten Einschaltvorgang in einem Wider-io stand in Wärme umgesetzt. Es wird durch den Snubber nur der Wärmeumsatz beim Abschalten vom Halbleiterschalter auf einen passiven Widerstand transferiert. Auch beim Einschalten treten Schaltverluste auf. Hier kann durch eine Einschaltentlastung Abhilfe geschaffen werden. Dazu wird in Serie zum schaltenden Element eine Induktivität geschaltet. Diese legt die Stromanstiegsgeschwindigkeit bei der Kommutierung fest, nimmt die Spannung auf und ermöglicht so 15 ein rasches Abfallen der Spannung am Schalter und damit eine Reduktion der Schaltverluste beim Einschalten. Beim Ausschalten tritt jedoch durch diese zusätzliche Induktivität eine Überspannung auf. Diese wird durch eine Parallelschaltung einer Serienschaltung einer Diode mit einem Widerstand oder einer Serienschaltung einer Diode mit einer Avalanchediode parallel zur Einschaltinduktivität begrenzt. Die in der Einschaltinduktivität gespeicherte Energie wird dabei 20 im wesentlichen im Widerstand bzw. in der Avalanchediode in Wärme umgesetzt. Auch hier kommt es nur zu einer Verlagerung der Verluste vom Halbleiterbauelement zu einem anderen, passiven Bauelement.

Als nächstliegender Stand der Technik wurden die folgenden Patentschriften ermittelt, wobei 25 eine Einschränkung des Schutzumfanges nicht erforderlich ist. In EP 1 365 499 A1 (HITACHI) werden zwei in Serie geschaltete Kondensatoren verwendet, um die Verluste beim Hochlauf des Konverters möglichst verlustarm zu gestalten, also kein Entlastungsnetzwerk im eigentlichen Sinn. US 5 260 607 A (KINBARA) stellt ein relativ aufwendiges Entlastungsnetzwerk dar. Es handelt sich um ein kombiniertes Ein-Ausschaltentlastungsnetzwerk. Die Funktionsweise 30 unterscheidet sich ebenso wie die Schaltung von dem in dieser Schrift behandelten Entlastungsnetzwerk. DE 198 39 445 A1 (ROBERT BOSCH GSMB) zeigt einen Tiefsetzsteller mit Entlastung nach Böhringer/Knöll, das mit einer Serieninduktivität zwecks Einschaltentlastung erweitert ist. Nachteilig bei diesem Konzept ist eine lange andauernde Schwingung nach dem Ausschalten. Auch diese Schaltung unterscheidet sich deutlich - es wird noch ein weiterer 35 aktiver Schalter benötigt, um die Funktion zu verbessern - von dem hier dargestellten Netzwerk. Neben der Entlastungfunktion bietet die Schaltung in dieser Anmeldung zusätzlich einen Speicher für Energie und zwar am höchsten auftretenden Spannungsniveau. Da die gespeicherte Energie quadratisch mit der Spannung zunimmt, ist dies sehr günstig. Das ist besonders dann von Interesse, wenn zusätzlich zum verlustlosen Schalten eine kurzfristige Energieüberbrü-40 ckung bei Spannungseinbruch gefordert ist.

Eine mögliche Verringerung der Ausschaltverluste bei gleichzeitiger Nutzung des Eingang-, Ausgangs- oder eines Zusatzenergiespeichers wird im folgenden gezeigt. Oft muss bei einem DC/DC Konverter die Spannung über eine gewisse Zeit auf einem bestimmten Wert gehalten 45 werden, obwohl die Versorgung kurzfristig oder gänzlich ausfällt. Dadurch kann bei kurzen Versorgungsunterbrechungen ein ungestörter Betrieb des versorgten Systems oder ein definiertes Niederfahren des versorgten Systems erfolgen. Der erforderliche Speicherkondensator besteht aus zwei Kondensatoren in Serie, die auf die bei der verwendeten Konverterstruktur auftretende Schaltspannung aufgeladen sind. Diese Kondensatoren werden nur mit Gleich-50 Spannung belastet und können daher als Elektrolytkondensatoren ausgeführt werden; zur Verringerung der Belastung durch die hochfrequenten Schaltvorgänge kann man Keramik- oder Kunststoff-, jedenfalls Hf-taugliche Kondensatoren parallel schalten. Vom Mittelpunkt dieser Kondensatoranordnung wird eine Serienschaltung, bestehend aus einer Diode (D2) und einer Induktivität (L) geschaltet. An den anderen Anschluss dieser Serienschaltung wird einerseits 55 eine Diode zur positiven Klemme der Kondensatorbank (C1, C2) und andererseits ein Konden- 3

AT 414 187 B sator (C) zum positiven Anschluss des in der Konverterschaltung verwendeten aktiven Schalters geschaltet. Die beiden Dioden (D1) und (D2) können zwecks Vereinfachung des mechanischen Aufbaus und zur Verringerung der auftretenden Streuinduktivität als Doppeldiode in einem Gehäuse realisiert sein.

Je nach verwendeter Konverterstruktur, hier beispielhaft an den am meisten verwendeten Topologien gezeigt, wird entweder die Kondensatorbank (C1, C2) zur Eingangs- (beim Buck Konverter) oder Ausgangsspannung (beim Boost Konverter) parallel geschaltet oder sie muss, wie beim Buck-Boost Konverter, zwischen der positiven Klemme der Eingangsspannung und der negativen Klemme der Ausgangsspannung geschaltet werden.

Die Figuren zeigen nun Ausformungen des Konzepts für verschiedene Grundkonverterstrukturen. Figur 1 stellt einen Buck-Boost Konverter (Anspruch 5 und 6), Fig. 2 in Form einer Abwandlung einen weiteren Buck-Boost Konverter (Anspruch 7 und 8) dar. In Fig. 3 ist ein Hochsetzsteller (Ansprüche 9 und 10) dargestellt. Drei verschiedene Ausformungen von Tiefsetzstellern zeigen Fig. 4 (Ansprüche 11 und 12), Fig. 5 (Ansprüche 13 und 15) und Fig. 6 (Ansprüche 14 und 15). Figur 7 zeigt die Zusatzschaltungen alleine.

Die Schaltungen werden nun beschrieben. Figur 1 zeigt einen Buck-Boost Konverter, bestehend aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Spule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) mit dem aktiven Schalter (S) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Spule (LF) die Kathode einer Diode (D) geschaltet ist, deren Anode mit der negativen Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist, die negative Klemme (2) des Eingangs mit der positiven Klemme des Ausgangs (4) verbunden ist und zwischen den Ausgangsklemmen (3) und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist. Das Entlastungsnetzwerk, bestehend aus der Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2), die zwischen den Klemmen (1) und (3) geschaltet ist, die Kathode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Ausgangsklemme (3) verbunden und der Kondensator (C) ist an den Verbindungspunkt von (S), (LF) und (D) geschaltet. An den mit der positiven Eingangsklemme (1) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist der Anfang der Wicklung (N1), deren anderes Ende mit dem aktiven Schalter (S1) des Sperrwandlers, dessen anderer Anschluss mit dem Bezugspotential, Klemmen 2 und 4 verbunden ist und das Ende der Wicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Kathode einer Diode (D3), deren Anode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet.

Figur 2 ist eine Abwandlung des Buck-Boost Konverters, der ebenfalls für die vorgeschlagene Entlastung geeignet ist. Er besteht aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Spule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) mit der Spule (LF) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Spule (LF) die Anode einer Diode (D) geschaltet ist, deren Kathode mit der Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden ist, die positive Klemme (1) des Eingangs mit der negativen Klemme des Ausgangs (3) verbunden ist, zwischen den Ausgangsklemmen (3) und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist. Die Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2) ist zwischen die Klemmen (2) und (4) geschaltet, die Kathode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Ausgangsklemme (4) verbunden und der Kondensator (C) ist an den Verbindungspunkt von (5) , (LF) und (D) geschaltet. Auch kann die Schaltung mit einem Sperrwandler erweitert werden. An dem mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist das Ende der Wicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Anode einer Diode (D3), deren Kathode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet. An der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung ist das Ende der Wicklung (N1) geschaltet, deren Anfang mit dem aktiven Schalter (S1), dessen anderer Anschluss mit der Klemme (2) verbunden ist.

In Fig. 3 ist ein Hochsetzsteller dargestellt. Der Konverter besteht aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Spule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der 4

AT 414 187 B positive Anschluss (1) mit der Spule (LF) verbunden ist. Zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Spule (LF) ist die Anode einer Diode (D) geschaltet, deren Kathode mit der Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist. Die negative Klemme (2) des Eingangs ist mit der negativen Klemme des Ausgangs (4) verbunden und zwischen den 5 Klemmen (3) und (4) ist ein Filterkondensator geschaltet. Die Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2) ist zwischen den Klemmen (3) und (4) geschaltet, die Kathode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Ausgangsklemme (3) verbunden und der Kondensator (C) ist an den Verbindungspunkt von (S), (LF) und (D) geschaltet. An den mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist der Anfang der Wicklung (N2), io deren Wicklungsende mit der Kathode einer Diode (D3), deren Anode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet. An der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung ist der Anfang der Wicklung (N1) geschaltet, deren Ende mit dem aktiven Schalter (S1), dessen anderer Anschluss mit der Klemme (2) verbunden ist, geschaltet. 15 Figur 4 zeigt einen Tiefsetzsteller. Der Konverter besteht aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Diode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) mit dem aktiven Schalter S verbunden ist. An dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und der Kathode der Diode (D) ist eine Spule LF geschaltet, deren anderer Anschluss mit der Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist. Die negative Klemme (2) 20 des Eingangs ist mit der negativen Klemme des Ausgangs (4) verbunden und zwischen den Klemmen (3) und (4) ist ein Kondensator geschaltet. Die Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2) ist zwischen den Klemmen (1) und (2) geschaltet, die Anode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Eingangsklemme (2) verbunden und der Kondensator (C) ist an den Verbindungspunkt von (S), (LF) und (D) geschaltet. An den mit der positiven Eingangs-25 klemme (1) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist der Anfang der Wicklung (N1), deren anderes Ende mit dem aktiven Schalter (S1), dessen anderer Anschluss mit dem Bezugspotential, Klemmen (2) und (4) verbunden ist, geschaltet. Ebenso ist der Anfang der Wicklung (N2), deren Wicklungsende mit der Kathode einer Diode (D3), deren Anode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, mit dem Bezugspotential verbunden. 30

Figur 5 zeigt ein Abwandlung des Tiefsetzstellers. Der Konverter besteht aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Diode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) mit der Kathode der Diode (D) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Diode (D) ist die Spule (LF) geschaltet, deren 35 anderer Anschluss mit der Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden ist. Die positive Klemme (1) des Eingangs ist mit der positiven Klemme des Ausgangs (3) verbunden, zwischen den Klemmen (3) und (4) ist ein Kondensator geschaltet. Die Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2) ist zwischen den Klemmen (1) und (2) geschaltet, die Kathode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Eingangsklemme (1) verbunden und der Kondensator (C) ist 40 an den Verbindungspunkt von (S), (LF) und (D) geschaltet. An den mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist das Ende der Wicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Anode einer Diode (D3), deren Kathode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet. An der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung ist das Ende der Wicklung (N1) geschaltet, deren Anfang mit dem aktiven 45 Schalter (S1), dessen anderer Anschluss mit der Klemme (2) verbunden ist, geschaltet.

Figur 6 zeigt eine weitere Abwandlung des Tiefsetzstellers. Der Konverter besteht wieder aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Diode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt. Der positive Anschluss (1) ist mit der Kathode der Diode (D) und der Spule (LF), so deren anderer Anschluss mit der positiven Ausgangsklemme (3) verbunden ist, verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen aktiven Schalter (S) und Diode (D) ist mit der negativen Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden. Zwischen den Klemmen (3) und (4) ist ein Kondensator (CF) geschaltet. Die Serienschaltung der Kondensatoren (C1) und (C2) ist zwischen den Klemmen (1) und (2) geschaltet, die Kathode von (D1) und der Kondensator (C1) sind mit der Ein-55 gangsklemme (1) verbunden und der Kondensator (C) ist an den Verbindungspunkt von (S) und 5

AT 414 187 B (D) geschaltet. An den mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des Kondensators (C2) ist das Ende der Wicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Anode einer Diode (D3), deren Kathode mit dem Zusammenschluss von (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet. An der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung ist das Ende der Wick-5 lung (N1) geschaltet, deren Anfang mit dem aktiven Schalter (S1), dessen anderer Anschluss mit der Klemme (2) verbunden ist, geschaltet.

Figur 7 zeigt zwei Ausformungen des Entlastungsnetzwerkes alleine. Beide Formen kommen in den Schaltungen von Fig. 1 bis Fig. 6 vor und werden daher nicht mehr verbal beschrieben. 10

Das Konzept wird nun an Hand eines Buck-Boost Konverters (Fig. 1) im Detail erklärt. Der Buck-Boost Konverter besteht grundlegend aus dem aktiven Schalter (S), dem passiven Schalter (D), der Speicherinduktivität (LF) und dem Ausgangskondensator (CF). Zwischen den Eingangsklemmen (1) und (2) liegt die positive Eingangsspannung (U1), die durch einen oder 15 mehrere Kondensatoren, die zu den Klemmen (1) und (2) liegen, niederimpedant ist. Parallel zum Ausgangskondensator (CF) wird an den Ausgangsklemmen (3) und (4) die Last, hier repräsentiert durch den Widerstand (R), angeschlossen. Die positive Ausgangsklemme ist (4). Zu dieser Grundstruktur kommt nun noch die ergänzende Entlastungsschaltung. Zwischen der Ausgangsklemme (3) und der Eingangsklemme (1) ist die Serienschaltung der beiden, annä-20 hernd gleich großen Kondensatoren (C1) und (C2) und das passive Netzwerk, bestehend aus den Dioden (D1) und (D2), der Spule (L) und dem Kondensator (C), geschaltet. Wird nun der Schalter (S) abgeschaltet, so kommutiert der Strom der Spule (LF) einerseits in den Kreis (CF), (D1) und (C) und andererseits kann der Strom weiter über die Quelle (U1), die beiden Kondensatoren (C1, C2) und weiter über (D1) und (C) fließen. Der Kondensator (C) war vor dem Ab-25 schalten von (S) auf (U1+U2) aufgeladen und wird nun durch einen nahezu konstanten Strom linear entladen. Wenn die Spannung am Kondensator negativ werden will, schaltet die Freilaufdiode (D) ein; der Strom fließt nun über (LF, CF (bzw. durch die parallel liegende Last)) und die Diode (D). Der Kommutierungsvorgang ist damit abgeschlossen, die in (LF) zwischengespeicherte magnetische Energie wird an den Ausgangskreis abgegeben. Schaltet der Schalter (S) 30 wieder ein, so wird die Diode (D) wieder sperren und der Hauptstromkreis wird wieder Quelle (Ü1), aktiver Schalter (S) und Speicherinduktivität (LF) sein. Zusätzlich kommt es zu einer Schwingung über (L) und (C). Da als treibende Spannung für diesen Schwingkreis die Spannung (U1+U2)/2 zur Verfügung steht, schwingt sich die Spannung an (C) auf (U1+U2) auf. Wenn der Strom umdrehen will, sperrt die Diode (D2), die Schwingung stoppt daher nach einer 35 Halbperiode. Die hier gegebene Erklärung setzt voraus, dass (C1) und (C2) wesentlich größer als (C) sind, die Spannung an ihnen daher praktisch unverändert je (U1+U2)/2 bleibt. Real kommt es aber zu einer Entladung von (C2) und einer Aufladung von (C1). Die Spannung an beiden Kondensatoren (C1) und (C2) bleibt aber unabhängig (U1+U2). Längerfristig driftet daher der Mittelpunkt der Kondensatoren von (U1+U2)/2 weg. Bei kleinen Leistungen wäre nun 40 eine Parallelschaltung der Kondensatoren mit relativ hochohmigen Widerständen denkbar. Das führt aber wieder zu Verlusten. Trotzdem hat auch dann die hier dargestellte Entlastung gegenüber der normalen RCD Entlastung einige Vorteile. Der Entladestrom des Entlastungskondensators (C) ist sinusförmig im Gegensatz zur abrupt einsetzenden e-Funktion beim RCD- Snub-ber. Der Spitzenwert des Entladestroms, der ja den aktiven Schalter (S) zusätzlich belastet, tritt 45

erst nach T =— VL C auf, also nicht unmittelbar nach dem Einschalten, wie bei der RCD

Entlastung. Ebenso ist die Umladezeit des Snubberkondensators bei gleichem Spitzenstrom kürzer als bei der RCD Entlastung. Das Wegdriften des Mittelpunkts lässt sich auch - und das so ist bei höheren Leistungen sinnvoll - durch eine einfache kleine Sperrwandlerschaltung, bestehend aus den gekoppelten Wicklungen (N1) und (N2), der Diode (D3) und dem Schalter (S1), verhindern. Der Sperrwandler arbeitet sinnvollerweise immer nur dann, wenn der Mittelpunkt unter eine bestimmte Schwelle fällt und hört zu arbeiten auf, wenn die Spannung über eine bestimmte Schwelle steigt. Natürlich kann neben einer solchen Zweipunktregelung auch jede 55 andere Regelung des Sperrwandlers verwendet werden. Am besten verwendet man Sperr-

Claims

6 AT 414 187 B Wandlerstrukturen, wie in den Figuren gezeichnet, deren aktiver Schalter S1 gegen Masse geschaltet wird. Das erleichtert die Ansteuerung und die Regelung. Bezugszeichenaufstellung 5 Eingangsklemme Ausgangsklemme aktiver Schalter der Konvertergrundstruktur Freilaufdiode, passiver Schalter der Konvertergrundstruktur Konverterspule, Spule der Konvertergrundstruktur Speicherkondensator, Kondensator der Konvertergrundstruktur Kondensatoren der Speicherbank Dioden Kondensator Spule gekoppelte Spulen des Sperrwandlers aktiver Schalter der Sperrwandlers Diode der Sperrwandlers 1.2 3,4 S D io LF CF C1, C2 D1, D2 C 15 L N1, N2 S1 D3 20 Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Reduktion von Schaltverlusten bei leistungselektronischen Konvertern mit einem verlustarmen Entlastungsnetzwerk, bestehend aus einer ersten und zweiten Diode 25 (D1, D2), einem ersten, zweiten und dritten Kondensator (C, C1, C2) und einer Spule (L) dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und dritte Kondensator (C1) und (C2) annähernd gleich groß und in Serie geschaltet sind und an ihnen die am aktiven Schalter (S) des Konverters auftretende Schaltspannung liegt, am Mittelpunkt der Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) die Induktivität (L) geschaltet ist, an den zweiten 30 Anschluss der Induktivität (L) eine Serienschaltung der ersten und zweiten Diode (D1) und (D2) angeschlossen ist, wobei der zweite Anschluss der Serienschaltung der ersten und zweiten Diode (D1) und (D2) an einen Anschluss der Kondensatorserienschaltung von zweitem (C1) und drittem (C2) Kondensator geschaltet ist und an den Mittelpunkt der Serienschaltung der ersten und zweiten Diode (D1) und (D2) ein erster Kondensator (C), an 35 dessen anderen Anschluss der aktive Schalter (S) des Konverters geschaltet ist, geschaltet ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den dritten Kondensator (C2) der Sekundärkreis eines Sperrwandlers geschaltet ist. 40
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zweiten und dritten Kondensator (C1) und (C2) Widerstände geschaltet sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten und dritten 45 Kondensatoren (C1) und (C2) aus Serien und/oder Parallelschaltungen von Kondensatoren gebildet sind.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Konverterspule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wo- 50 bei der positive Anschluss der Eingangsspannung (1) mit dem aktiven Schalter (S) verbun den ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Konverterspule (LF) die Kathode einer Freilaufdiode (D) geschaltet ist, deren Anode mit der negativen Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist, die negative Klemme (2) des Eingangs mit der positiven Klemme des Ausgangs (4) verbunden ist, zwischen den Ausgangsklem- 55 men (3) und (4) ein Filterkondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, 7 AT 414 187 B dass die Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen der positiven Eingangsklemme (1) und der negativen Ausgangsklemme (3) geschaltet ist, die Kathode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der negativen Ausgangsklemme (3) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungs-5 punkt von aktivem Schalter (S), Konverterspule (LF) und Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an den mit der positiven Eingangsklemme (1) verbundenen Anschluss des dritten Kondensators (C2) der Anfang der ersten Wicklung (N1) des Sperrwandlers, deren Wicklungsende mit dem aktiven io Schalter des Sperrwandlers (S1), dessen anderer Leistungsanschluss mit dem Bezugspo tential, der negativen Eingangsklemme (2) und der positiven Ausgangsklemme (4) verbunden ist und das Ende der Wicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Kathode einer Sperrwandlerdiode (D3), deren Anode mit dem Zusammenschluss der Serienschaltung von zweitem und drittem Kondensator, (C1) und (C2), verbunden ist, geschaltet ist. 15
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines Schalters (S) und einer Konverterspule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Eingangsanschluss (1) mit der Konverterspule (LF) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Konverterspule (LF) die 20 Anode einer Freilaufdiode (D) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Ausgangs klemme (4) der Schaltung verbunden ist, die positive Klemme (1) des Eingangs mit der negativen Klemme des Ausgangs (3) verbunden ist, zwischen den Ausgangsklemmen (3) und (4) ein Filterkondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen die negative 25 Eingangsklemme (2) und die positive Ausgangsklemme (4) geschaltet ist, die Kathode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der Ausgangsklemme (4) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungspunkt von aktivem Schalter (5) , Konverterspule (LF) und Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an dem mit der nega tiven Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des zweiten Kondensators (C2) das Ende der zweiten Sperrwandlerwicklung (N2), deren Wicklungsanfang mit der Anode der Diode (D3) des Sperrwandlers, deren Kathode mit dem Zusammenschluss von zweitem (C1) und drittem Kondensator (C2) verbunden ist, an der positiven Eingangsklemme (1) 35 der Eingangsspannung das Ende der ersten Wicklung (N1) des Sperrwandlers geschaltet ist, deren Anfang mit dem aktiven Schalter des Sperrwandlers (S1), dessen anderer Anschluss mit der negativen Eingangsklemme (2) verbunden ist, geschaltet ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines 40 aktiven Schalters (S) und einer Konverterspule (LF), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) der Eingangsspannung (U1) mit der Konverterspule (LF) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Konverterspule (LF) die Anode einer Freilaufdiode (D) geschaltet ist, deren Kathode mit der positiven Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist, die negative Klemme (2) des 45 Eingangs mit der negativen Klemme des Ausgangs (4) verbunden ist, zwischen den Aus gangsklemmen (3) und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen den Klemmen (3) und (4) der Ausgangsspannung (U2) geschaltet ist, die Kathode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der positiven Ausgangs- 50 klemme (3) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungspunkt von aktivem Schalter (S), Konverterspule (LF) und Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an den mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des dritten Kondensators (C2) der An- 55 fang der zweiten Wicklung (N2) des Sperrwandlers, deren Wicklungsende mit der Kathode 8 AT 414 187 B einer Diode (D3) des Sperrwandlers, deren Anode mit dem Zusammenschluss von zweitem (C1) und drittem (C2) Kondensator verbunden ist, geschaltet ist und an der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung (U1) der Anfang der ersten Wicklung (N1) des Sperrwandlers geschaltet ist, deren Ende mit dem aktiven Schalter (S1) des Sperrwand-5 lers, dessen zweiter Leistungsanschluss mit der negativen Klemme (2) des Eingangs ver bunden ist, geschaltet ist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines aktiven Schalters (S) und einer Freilaufdiode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, io wobei der positive Anschluss (1) mit dem aktiven Schalter (S) verbunden ist, an dem Ver bindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und der Kathode der Freilaufdiode (D) eine Konverterspule (LF) geschaltet ist, deren zweier Anschluss mit der positiven Ausgangsklemme (3) der Schaltung verbunden ist, die negative Klemme (2) des Eingangs mit der negativen Klemme des Ausgangs (4) verbunden ist, zwischen den Ausgangsklemmen (3) 15 und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, dass die Se rienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen den Eingangsklemmen (1) und (2) geschaltet ist, die Anode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der negativen Eingangsklemme (2) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungspunkt von aktivem Schalter (S), Konverterspule (LF) 20 und Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an den mit der positiven Eingangsklemme (1) verbundenen Anschluss des dritten Kondensators (C2) der Anfang der ersten Wicklung (N1) des Sperrwandlers, deren anderes Ende mit dem aktiven 25 Schalter (S1) des Sperrwandlers, dessen zweiter Leistungsanschluss mit dem Bezugspo tential, negativer Eingangsklemme (2) und negativer Ausgangsklemme (4) verbunden ist und der Anfang der zweiten Wicklung (N2) des Sperrwandlers, deren Wicklungsende mit der Anode der Diode (D3) des Sperrwandlers, deren Kathode mit dem Zusammenschluss von zweitem und drittem Kondensator (C1) und (C2) verbunden ist, geschaltet ist. 30
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines aktiven Schalters (S) und einer Freilaufdiode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) des Eingangs mit der Kathode der Freilaufdiode (D) verbunden ist, zwischen dem Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Freilaufdi- 35 ode (D) die Konverterspule (LF) geschaltet ist, deren anderer Anschluss mit der negativen Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden ist, die positive Klemme (1) des Eingangs mit der positiven Klemme des Ausgangs (3) verbunden ist, zwischen den Ausgangsklemmen (3) und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen 40 den Eingangsklemmen (1) und (2) geschaltet ist, die Kathode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der positiven Eingangsklemme (1) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungspunkt von aktivem Schalter (S), Konverterspule (LF) und Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Konverter aus einer Serienschaltung eines aktiven Schalters (S) und einer Freilaufdiode (D), an der die Eingangsspannung (U1) liegt, wobei der positive Anschluss (1) mit der Kathode der Freilaufdiode (D) und der Konverterspule (LF), deren zweiter Anschluss mit der positiven Ausgangsklemme (3) verbunden ist, geschaltet ist, der Verbindungspunkt zwischen aktivem Schalter (S) und Freilaufdiode (D) so mit der negativen Ausgangsklemme (4) der Schaltung verbunden ist, zwischen den Aus gangsklemmen (3) und (4) ein Kondensator (CF) geschaltet ist, besteht dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung des zweiten und dritten Kondensators (C1) und (C2) zwischen den Eingangsklemmen (1) und (2) geschaltet ist, die Kathode der ersten Diode (D1) und der zweite Kondensator (C1) mit der positiven Eingangsklemme (1) verbunden sind und der erste Kondensator (C) an den Verbindungspunkt von aktivem Schalter (S) und 55 9 AT 414 187 B Freilaufdiode (D) geschaltet ist.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an den mit der negativen Eingangsklemme (2) verbundenen Anschluss des dritten Kondensators C2 5 das Ende der zweiten Wicklung (N2) des Sperrwandlers, deren Wicklungsanfang mit der Anode einer Diode (D3) des Sperrwandlers, deren Kathode mit dem Zusammenschluss von zweitem und drittem Kondensator (C1) und (C2) verbunden ist, an der positiven Eingangsklemme (1) der Eingangsspannung (U1) das Ende der ersten Wicklung (N1) des Sperrwandlers geschaltet ist, deren Anfang mit dem aktiven Schalter (S1) des Sperrwand-io lers, dessen zweiter Leistungsanschluss mit der negativen Eingangsklemme (2) verbunden ist, geschaltet ist.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Serienschaltung der ersten (D1) und zweiten Diode (D2) diskret oder durch eine Doppeldiode realisiert ist. 15 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 55