DE10060169A1 - Schaltnetzteil mit einem Resonanzwandler - Google Patents
Schaltnetzteil mit einem ResonanzwandlerInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, das folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - einen Resonanzwandler (RW) mit Eingangsklemmen (E1, E2) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Uin), Ausgangsklemmen (A1, A2) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Uout) und einem Steuereingang (E3), DOLLAR A - eine Vergleichereinheit (VA) mit einer ersten Eingangsklemme (EV1), der ein von der Ausgangsspannung (Uout) abhängiges Ausgangssignal (Sout) zugeführt ist, einer zweiten Eingangsklemme (EV2), der ein Referenzsignal (Sref) zugeführt ist, und mit einer Ausgangsklemme (AV) an der ein von einem Vergleich des Ausgangssignals (Sout) mit dem Referenzsignal (Sref) abhängiges Vergleichssignal (Sv) zur Verfügung steht, DOLLAR A - eine Wandlereinheit (WE) mit einer Eingangsklemme (EW) und einer Ausgangsklemme (AW), wobei die Ausgangsklemme (AW) an den Steuereingang (E3) des Resonanzwandlers (RW) angeschlossen ist, DOLLAR A - ein Noise-Shaping-Filter (NSF), das zwischen die Ausgangsklemme (AV) der Vergleichereinheit (VA) und die Eingangsklemme (EW) der Wandlereinheit (WE) geschaltet ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil mit ei
nem Resonanzwandler.
Resonanzwandler weisen üblicherweise zwei Eingangsklemmen zum
Anlegen einer Eingangsspannung, zwei Ausgangsklemmen zum Be
reitstellen einer Ausgangsspannung und einen Resonanzschwing
kreis, der im Takt seiner Resonanzfrequenz an die Eingangs
spannung angeschlossen werden kann, auf. Eine Spule des Reso
nanzschwingkreises ist dabei induktiv mit einer weiteren Spu
le gekoppelt, die üblicherweise über eine Gleichrichteranord
nung an die Ausgangsklemmen angeschlossen ist.
Der Resonanzschwingkreis nimmt dabei Energie auf, wenn er an
die Eingangsspannung angeschlossen ist, und gibt die Energie
anschließend über die zweite Spule an die Ausgangsklemmen ab.
Zur Regelung des Ausgangssignals ist es bekannt, das Aus
gangssignal, bzw. ein aus einem Vergleich des Ausgangssignal
mit einem Referenzsignal resultierendes Signal, an einen
Steuereingang des Resonanzwandlers zurückzukoppeln, wobei ei
ne Steuerschaltung dem Resonanzschwingkreis abhängig von dem
zurückgekoppelten Signal getaktet Energie zuführt oder den
Resonanzschwingkreis gedämpft schwingen lässt. Die Taktfre
quenz bei der getakteten Ansteuerung entspricht dabei in etwa
der Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises.
Wird der Resonanzschwingkreis wenigstens annäherungsweise mit
seiner Resonanzfrequenz angeregt, so wird diesem während der
Dauer einer halben Periode seiner Resonanzfrequenz Energie
über die Eingangsklemmen zugeführt. Die zugeführte Energie
pro Periode ist dabei von dem Eingangswiderstand des Reso
nanzwandlers an den Eingangsklemmen, der Eingangsspannung und
der Periodendauer abhängig. Hierbei handelt sich um we
nigstens annäherungsweise konstante Größen, oder wie bei dem
Eingangswiderstand um eine Größe, die sich abhängig von einer
an die Ausgangsklemme angeschlossenen Last im Vergleich zur
Resonanzfrequenz nur langsam ändert. Dadurch wird dem Reso
nanzschwingkreis, wenn er an die Eingangsklemmen angeschlos
sen ist, pro halber Periodendauer jeweils ein gleiches Maß an
Energie zugeführt. Der Leistungsfluss in den Resonanzwandler
erfolgt damit in diskreten Energiepaketen.
Befindet sich die Ausgangsspannung nun beispielsweise knapp
unterhalb des Sollwerts so überschreitet sie nach der nächs
ten Periode, in der dem Resonanzschwingkreis Energie zuge
führt wird, den Sollwert, wodurch während der nächsten Perio
de keine Energie zugeführt wird und die Ausgangsspannung wie
der fällt, bis wieder Energie zugeführt wird, usw. Dies kann
nachteiligerweise zu einer stark schwankenden Ausgangsspan
nung führen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schaltnetz
teil mit einem Resonanzwandler zur Verfügung zu stellen, bei
dem eine möglichst konstante Ausgangsspannung zur Verfügung
steht.
Diese Ziel wird durch ein Schaltnetzteil gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil weist einen Resonanzwand
ler mit Eingangsklemmen zum Anlegen einer Eingangsspannung,
Ausgangsklemmen zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung und
einem Steuereingang auf. Des weiteren ist eine Vergleichera
nordnung vorgesehen mit einer ersten Eingangsklemme, der ein
von der Ausgangsspannung abhängiges Ausgangssignal zugeführt
ist, einer zweiten Eingangsklemme, der ein Referenzsignal zu
geführt ist, und mit einer Ausgangsklemme an der ein von ei
nem Vergleich des Ausgangssignals mit dem Referenzsignal abhängiges
Vergleichssignal zur Verfügung steht. Eine Wandler
einheit, die eine Eingangsklemme und eine Ausgangsklemme auf
weist, ist mittels der Ausgangsklemme an den Steuereingang
des Resonanzwandlers angeschlossen. Zwischen die Ausgangs
klemme der Vergleichereinheit und die Eingangsklemme der
Wandlereinheit ist bei dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil
zudem ein Noise-Shaping-Filter geschaltet.
Die Wandlereinheit stellt ein Regelsignal Signal zur Verfü
gung nach dessen Maßgabe der Resonanzschwingkreis über eine
Schaltereinheit getaktet an die Eingangsspannung angelegt
wird oder gedämpft ausschwingt. Das Noise-Shaping-Filter
führt unter anderem eine Mittelung des Vergleichssignals
durch, wodurch das der Wandlereinheit zugeführte Signal, aus
dem die Wandlereinheit das Regelsignal generiert, nicht nur
eine Information bezüglich des Momentanwertes der Ausgangs
spannung, bzw. deren Abweichung von einem Sollwert, sondern
auch eine Information über einen längeren zeitlichen Verlauf
der Ausgangsspannung, bzw. deren Abweichung von einem Soll
wert, aufweist. Schwankungen der Ausgangsspannung, die daraus
resultieren, dass die Energiezuführung zu dem Resonanzwandler
nur in diskreten Energiepaketen erfolgen kann, sind dadurch
gemindert.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist das
Noise-Shaping-Filter wenigstens einen ersten Integrierer auf.
Vorzugsweise weist das Noise-Shaping-Filter wenigstens einen
ersten Integrierer und einen dem ersten Integrierer nachge
schalteten zweiten Integrierer auf. Ein Eingangssignal des
Noise-Shaping-Filter sowie Ausgangssignale der Integrierer
werden dabei mittels einer Additionseinheit zusammengefasst
und das daraus resultierende Summensignal steht als Ausgangs
signal des Noise-Shaping-Filters zur Verfügung. Vorzugsweise
besitzen die zwei Integrierer des Noise-Shaping-Filters un
terschiedliche Zeitkonstanten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Resonanzwandler eine an dessen Eingangsklemmen ange
schlossene Schaltereinheit und einen an die Schaltereinheit
angeschlossenen Resonanzschwingkreis aufweist, wobei der Re
sonanzschwingkreis induktiv an die Ausgangsklemme gekoppelt
ist. Die Schaltereinheit weist dabei vorzugsweise eine zwi
schen die Eingangsklemmen geschaltete Reihenschaltung eines
ersten und zweiten Schalters auf, wobei der Resonanzschwing
kreis parallel zu dem zweiten Schalter geschaltet ist.
Zur induktiven Kopplung des Resonanzschwingkreises an die
Ausgangsklemmen ist gemäß einer Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Schaltnetzteiles vorgesehen, dass die Spule des
Resonanzschwingkreises eine Primärspule eines Transformators
ist, der eine Sekundärspule aufweist, die an die Ausgangs
klemmen angeschlossen ist. Dabei ist vorzugsweise eine
Gleichrichteranordnung zwischen die Sekundärspule und die
Ausgangsklemmen geschaltet.
Zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters der Schal
tereinheit in dem Resonanzwandler ist eine Ansteuereinheit
mit einer ersten Ausgangsklemme zur Ansteuerung des ersten
Schalters und einer zweiten Ausgangsklemme zur Ansteuerung
des zweiten Schalters vorgesehen. Einer Eingangsklemme der
Ansteuereinheit ist dabei das Ausgangssignal der Wandlerein
heit zugeführt. Die Ansteuereinheit ist derart ausgebildet,
dass sie den Resonanzschwingkreis nach Maßgabe des Ausgangs
signals der Wandlereinheit getaktet an die Eingangsspannung
anlegt oder den Resonanzschwingkreis gedämpft schwingen
lässt. Die Taktfrequenz, mit welcher der Resonanzschwingkreis
getaktet an die Eingangsspannung angelegt wird, entspricht
wenigstens annäherungsweise der Resonanzfrequenz des Reso
nanzschwingkreises.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei
spielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Schalt
netzteils mit einem Resonanzwandler und einem Rück
kopplungszweig, in welchem ein Noise-Shaping-Filter
angeordnet ist,
Fig. 2 Schaltnetzteil gemäß Fig. 1 mit detaillierteren
Darstellungen von Ausführungsformen des Resonanz
wandlers und des Noise-Shaping-Filters.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben,
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Signale mit gleicher
Bedeutung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Schaltnetzteils mit einem Resonanzwandler RW, der Eingangs
klemmen E1, E2 zum Anlegen einer Eingangsspannung Uin und
Ausgangsklemmen A1, A2 zum Bereitstellen einer Ausgangsspan
nung Uout aufweist. Der Resonanzwandler RW weist außerdem ei
nen Steuereingang E3 auf, an welchem ein Regelsignal Sw an
liegt. Das Schaltnetzteil weist weiterhin eine Vergleichera
nordnung VA mit einer ersten Eingangsklemme EV1 und einer
zweiten Eingangsklemme EV2 auf, wobei die erste Eingangsklem
me EV1 zur Zuführung eines von der Ausgangsspannung Uout
abhängigen Signals Sout in dem Beispiel gemäß Fig. 1 direkt
an die erste Ausgangsklemme A1 angeschlossen ist. Zwischen
die zweite Ausgangsklemme A2 des Resonanzwandlers RW und die
zweite Eingangsklemme EV2 der Vergleicheranordnung VA ist ei
ne Referenzspannungsquelle Uref geschaltet. Der zweiten Ein
gangsklemme EV2 der Vergleicheranordnung VA ist damit ein Re
ferenzsignal Sref zugeführt, dessen Bezugspunkt die zweite
Ausgangsklemme A2 ist. An einer Ausgangsklemme AV der
Vergleicheranordnung VA steht ein Vergleichssignal Sv zur
Verfügung, welches von einem Vergleich des Signals Sout mit
dem Referenzsignal Sref abhängig ist. Dieses Vergleichssignal
Sv ist einer Eingangsklemme EN eines Noise-Shaping-Filters
NSF zugeführt, das eine Ausgangsklemme AN aufweist, die an
eine Eingangsklemme EW einer Wandlereinheit WE angeschlossen
ist. Am Ausgang dieser Wandlereinheit WE steht das Regelsig
nal Sw zur Verfügung, welches dem Regeleingang E3 des Reso
nanzwandlers RW zugeführt ist.
Aufgabe des Schaltnetzteils ist es, aus der Eingangsspannung
Uin eine Ausgangsspannung Uout zu Erzeugen, die unabhängig
von Schwankungen der Eingangsspannung Uin und von Schwankun
gen einer an die Ausgangsklemmen A1, A2 anschließbaren Last
Rl wenigstens annäherungsweise konstant ist.
In dem Resonanzwandler RW ist dazu eine Schaltereinheit SE
vorgesehen, die an die Eingangsklemmen E1, E2 und den Re
geleingang E3 angeschlossen ist. Des weiteren ist ein an die
Schaltereinheit angeschlossener Resonanzschwingkreis RS vor
handen, der induktiv an die Ausgangsklemmen A1, A2 gekoppelt
ist. Zur induktiven Kopplung ist ein Transformator Tr vorge
sehen, wobei eine Primärspule Lp des Transformators Tr an den
Resonanzschwingkreis RS angeschlossen ist und wobei eine Se
kundärspule Ls des Transformators Tr über eine Gleichrichter
anordnung GLR an die Ausgangsklemmen A1, A2 angeschlossen
ist.
Die Schaltereinheit SE ist derart ausgebildet, dass sie den
Resonanzschwingkreis RS getaktet nach Maßgabe des Regelsig
nals Sw an die Eingangsspannung Uin anlegt oder den Resonanz
schwingkreis RS gedämpft schwingen lässt.
Zur Bereitstellung des Regelsignals Sw ist ein Rückkopplungs
zweig mit der Vergleicheranordnung VA, dem Noise-Shaping-
Filter NSF und der Wandlereinheit WE vorgesehen. Die Wandler
einheit WE erzeugt dabei vorzugsweise ein zweiwertiges Sig
nal, wobei der Resonanzschwingkreis RS getaktet an die Ein
gangsspannung Uin angelegt wird, wenn das Regelsignal Sw ei
nen ersten Signalpegel annimmt und wobei die Schaltereinheit
SE den Resonanzschwingkreis RS gedämpft schwingen lässt, wenn
das Regelsignal Sw einen zweiten Signalpegel annimmt.
Wird der Resonanzschwingkreis RS über die Schaltereinheit SE
getaktet mit einer Frequenz, die wenigstens annäherungsweise
der Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises entspricht,
an die Eingangsspannung Uin angelegt, so wird dem Resonanz
schwingkreis RS mit jeder Schwingungsperiode eine diskrete
Energiemenge zugeführt, die unter anderem von der Eingangs
spannung Uin, der Resonanzfrequenz und einem an den Eingangs
klemmen E1, E2 messbaren Eingangswiderstand Rin des Resonanz
wandlers RW abhängig ist. Die Energieaufnahme des Resonanz
wandlers RW kann damit nur getaktet mit diskreten Energiepak
ten erfolgen. Um zu verhindern, dass die Ausgangsspannung U
out bedingt durch diese nur in diskreten Energiepaketen mög
liche Energieaufnahme starken Schwankungen unterliegt, ist in
dem Rückkopplungszweig das Noise-Shaping-Filter NSF vorgese
hen. Das Noise-Shaping-Filter NSF mittelt das aus dem Ver
gleich des Ausgangssignals Sout mit dem Referenzsignal Sref
resultierende Vergleichssignal Sv über eine vorgegebene Zeit
und stellt das gefilterte Signal der Wandlereinheit WE zur
Bereitstellung des Regelsignals Sw zur Verfügung. Aufgrund
der Mittelung des Vergleichssignals Sv in dem Noise-Shaping-
Filter NSF ist indem Regelsignal Sw, nach dessen Maßgabe ei
ne Energieaufnahme in diskreten Energiepaketen oder keine E
nergieaufnahme des Resonanzschwingkreises RS erfolgt, nicht
nur die Information bezüglich des Momentanwertes der Aus
gangsspannung Uout, sondern auch eine Information über das
Verhalten der Ausgangsspannung Uout während einer vorgegebe
nen vergangenen Zeitdauer enthalten. Das Noise-Shaping-Filter
NSF hebt dabei hohe Frequenzanteile des Vergleichssignals Sv
an und senkt tiefe Frequenzanteile des Vergleichssignals Sv
ab.
Fig. 2 zeigt das Schaltnetzteil gemäß Fig. 1 mit beispiel
haften Ausführungsformen des Resonanzwandlers RW, des Noise-
Shaping-Filters NSF, der Vergleicheranordnung VA und der
Wandlereinheit WE.
Die Schaltereinheit SE des Resonanzwandlers RW weist in dem
Ausführungsbeispiel eine Reihenschaltung eines ersten und
zweiten Schalters 51, 52 zwischen den Eingangsklemmen E1, E2
auf, die durch eine Ansteuereinheit AE angesteuert sind.
Hierzu ist ein Steuereingang des ersten Schalters 51 an eine
erste Ausgangsklemme AA1 der Ansteuereinheit AE und ein Steu
ereingang des zweiten Schalters 52 an eine Ausgangsklemme AA2
der Ansteuereinheit AE angeschlossen. Parallel zu dem zweiten
Schalter 52 ist ein Resonanzschwingkreis geschaltet, der in
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Reihenschaltung
einer Spule Lp und eines Kondensators C aufweist. Die Spule
Lp ist eine Primärspule eines Transformators Tr, wobei eine
Sekundärspule Ls dieses Transformators Tr induktiv an die
Primärspule Lp gekoppelt und über eine Gleichrichteranordnung
GLR mit einem nachgeschalteten Kondensator C2 an die Aus
gangsklemmen A1, A2 angeschlossen ist.
Die Vergleicheranordnung VA besteht in dem Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 2 aus einem Komparator, welcher das Aus
gangsspannungssignal Sout mit dem Referenzsignal Sref ver
gleicht.
Das der Vergleicheranordnung VA nachgeschaltete Noise-
Shaping-Filter NSF weist in dem Ausführungsbeispiel einen
ersten Integrierer IT1 auf, dessen Eingang an die Eingangs
klemme EN des Noise-Shaping-Filter NSF angeschlossen ist. Dem
ersten Integrierer IT1 ist ein zweiter Integrierer IT2 nach
geschaltet, wobei ein Ausgangssignal des ersten Integrierers
IT1 einem Eingang des zweiten Integrierers IT2 und wobei ein
Ausgangssignal des zweiten Integrierers IT2 einem Addierer
ADD zugeführt ist. Diesem Addierer ist neben dem Ausgangssig
nal des zweiten Integrierers IT2 das Eingangssignal des zwei
ten Integrierers IT2 und das Eingangssignal des ersten In
tegrierers IT1 zugeführt. Ein am Ausgang des Addierers ADD
anliegendes Signal bildet ein Ausgangssignal Sn des Filters,
welches der nachgeschalteten Wandlereinheit WE zugeführt ist.
Diese Wandlereinheit WE ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 2 als Komparator ausgebildet, wobei das Filterausgangs
signal Sn einer ersten Eingangsklemme EW1 zugeführt ist und
wobei eine zweite Eingangsklemme EW2 der Wandlereinheit WE an
ein Bezugspotential angeschlossen ist, auf welches auch das
Filterausgangssignal bezogen ist. Ein Ausgangssignal des als
Wandlereinheit WE dienenden Komparators nimmt einen oberen
Signalpegel an, wenn das Filterausgangssignal Sn größer als
das Bezugspotential ist und das Ausgangssignal Sw des als
Wandlereinheit WE dienenden Komparators nimmt einen unteren
Signalpegel an, wenn das Filterausgangssignal Sn kleiner als
das Bezugspotential ist.
Die Ansteuereinheit AE steuert den ersten und zweiten Schal
ter S1, S2 abhängig von dem am Steuereingang E3 anliegenden
Regelsignals Sw an. Ist das Ausgangssignal Uout im Mittel
kleiner als das Referenzsignal Sref so ist das Filteraus
gangssignal Sn größer als das Bezugspotential und das Aus
gangssignal Sw der Wandlereinheit WE nimmt einen oberen Sig
nalpegel an. Bei zu kleiner Ausgangsspannung Uout muss dem
Resonanzwandler RW Energie zugeführt werden, das heißt die
Ansteuereinheit AE steuert den ersten und zweiten Schalter
S1, S2 derart an, dass der Resonanzschwingkreis Lp, C getak
tet mit seiner Resonanzfrequenz an die Eingangsspannung Uin
angelegt wird. Dazu wird während einer halben Periodendauer
der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet, um
dem Resonanzschwingkreis Energie zuzuführen. Anschließend
wird für den Rest der Periode der Schalter S1 geöffnet und
der Schalter S2 geschlossen.
Ist die Ausgangsspannung Uout im Mittel zu groß, so nimmt das
Regelsignal Sw einen unteren Signalpegel an, wobei in diesem
Fall dem Resonanzwandler RW keine Energie zugeführt werden
soll. Die Ansteuereinheit AE steuert den zweiten Schalter S2
dann dauerhaft an, während der erste Schalter S1 geöffnet
ist. Der Resonanzschwingkreis Lp, C schwingt dann mit seiner
Resonanzfrequenz aus, bis die Ausgangsspannung Uout wieder
abgesunken ist und dem Resonanzschwingkreis Lp, C wieder ge
taktet Energie zugeführt wird.
Bedingt durch das Noise-Shaping-Filter, welches das Ver
gleichssignal Sv unter anderem integriert, wird bei der durch
die Wandlereinheit durchgeführten Entscheidung, ob dem Reso
nanzschwingkreis Lp, C Energie zugeführt werden soll oder
nicht, nicht nur der momentane Wert der Ausgangsspannung U
out, sondern auch der Verlauf der Ausgangsspannung Uout wäh
rend eines vergangenen Zeitraums berücksichtigt, wobei dieser
vergangene Zeitraum von den Zeitkonstanten der Integrierer
IT1, IT2 abhängig ist, wobei die beiden Integrierer vorzugs
weise unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen.
Die durch das Noise-Shaping-Filter NSF bedingte längerfristi
ge Betrachtung des Ausgangssignals Uout bei der Entscheidung,
ob dem Resonanzschwingkreis RS Energie zugeführt wird oder
nicht, hilft die durch die Energiezuführung in diskreten E
nergiepaketen bei Resonanzwandlern nach dem Stand der Technik
hervorgerufenen Schwankungen des Ausgangssignals Uout bei dem
erfindungsgemäßen Schaltnetzteil zu verhindern.
A1, A2 Ausgangsklemmen des Resonanzwandlers
AA1, AA2 Ausgangsklemmen der Ansteuereinheit
ADD Addierer
AE Ansteuereinheit
AN Ausgangsklemme des Noise-Shaping-Filters
E1, E2 Eingangsklemmen des Resonanzwandlers
E3 Steuereingang
EN Eingangsklemme des Noise-Shaping-Filters
EV1, EV2 Eingangsklemmen der Vergleicheranordnung
EW Eingangsklemme der Wandlereinheit
GLR Gleichrichteranordnung
IT1, IT2 Integrierer
Lp Primärspule eines Transformators
Ls Sekundärspule eines Transformators
NSF Noise-Shaping-Filter
Rin Eingangswiderstand
Rl Last
RS Resonanzschwingkreis
RW Resonanzwandler
S1, S2 Schalter
SE Schaltereinheit
Sout Ausgangsspannungssignal
Sref Referenzsignal
Sv Ausgangssignal der Vergleicheranordnung
Sv Vergleichssignal
Sw Ausgangssignal der Wandlereinheit
Tr Transformator
Uin Eingangsspannung
Uout Ausgangsspannung
Uref Referenzspannungsquelle
VA Vergleicheranordnung
WE Wandlereinheit
AA1, AA2 Ausgangsklemmen der Ansteuereinheit
ADD Addierer
AE Ansteuereinheit
AN Ausgangsklemme des Noise-Shaping-Filters
E1, E2 Eingangsklemmen des Resonanzwandlers
E3 Steuereingang
EN Eingangsklemme des Noise-Shaping-Filters
EV1, EV2 Eingangsklemmen der Vergleicheranordnung
EW Eingangsklemme der Wandlereinheit
GLR Gleichrichteranordnung
IT1, IT2 Integrierer
Lp Primärspule eines Transformators
Ls Sekundärspule eines Transformators
NSF Noise-Shaping-Filter
Rin Eingangswiderstand
Rl Last
RS Resonanzschwingkreis
RW Resonanzwandler
S1, S2 Schalter
SE Schaltereinheit
Sout Ausgangsspannungssignal
Sref Referenzsignal
Sv Ausgangssignal der Vergleicheranordnung
Sv Vergleichssignal
Sw Ausgangssignal der Wandlereinheit
Tr Transformator
Uin Eingangsspannung
Uout Ausgangsspannung
Uref Referenzspannungsquelle
VA Vergleicheranordnung
WE Wandlereinheit
Claims (12)
1. Schaltnetzteil, das folgende Merkmale aufweist:
einen Resonanzwandler (RW) mit Eingangsklemmen (E1, E2) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Uin), Ausgangsklemmen (A1, A2) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Uout) und einem Steuereingang (E3),
eine Vergleichereinheit (VA), mit einer ersten Eingangs klemme (EV1) der ein von der Ausgangsspannung (Uout) abhängi ges Ausgangssignal (Sout) zugeführt ist, einer zweiten Ein gangsklemme (EV2), der ein Referenzsignal (Sref) zugeführt ist, und mit einer Ausgangsklemme (AV) an der ein von einem Vergleich des Ausgangssignals (Sout) mit dem Referenzsignal (Sref) abhängiges Vergleichssignal (Sv) zur Verfügung steht,
eine Wandlereinheit (WE) mit einer Eingangsklemme (EW) und einer Ausgangsklemme (AW), wobei die Ausgangsklemme (AW) an den Steuereingang (E3) des Resonanzwandlers (RW) angeschlos sen ist,
ein Noise-Shaping-Filter (NSF), das zwischen die Ausgangs klemme (AV) der Vergleichereinheit (VA) und die Eingangsklem me (EW) der Wandlereinheit (WE) geschaltet ist.
einen Resonanzwandler (RW) mit Eingangsklemmen (E1, E2) zum Anlegen einer Eingangsspannung (Uin), Ausgangsklemmen (A1, A2) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Uout) und einem Steuereingang (E3),
eine Vergleichereinheit (VA), mit einer ersten Eingangs klemme (EV1) der ein von der Ausgangsspannung (Uout) abhängi ges Ausgangssignal (Sout) zugeführt ist, einer zweiten Ein gangsklemme (EV2), der ein Referenzsignal (Sref) zugeführt ist, und mit einer Ausgangsklemme (AV) an der ein von einem Vergleich des Ausgangssignals (Sout) mit dem Referenzsignal (Sref) abhängiges Vergleichssignal (Sv) zur Verfügung steht,
eine Wandlereinheit (WE) mit einer Eingangsklemme (EW) und einer Ausgangsklemme (AW), wobei die Ausgangsklemme (AW) an den Steuereingang (E3) des Resonanzwandlers (RW) angeschlos sen ist,
ein Noise-Shaping-Filter (NSF), das zwischen die Ausgangs klemme (AV) der Vergleichereinheit (VA) und die Eingangsklem me (EW) der Wandlereinheit (WE) geschaltet ist.
2. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, bei dem am Ausgang (AW)
der Wandlereinheit (WE) ein zweiwertiges Signal (Sw) zur Ver
fügung steht.
3. Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 3, bei dem das Noise-
Shaping-Filter wenigstens einen ersten Integrierer (IT1) auf
weist.
4. Schaltnetzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
das Noise-Shaping-Filter einen ersten Integrierer (IT1) und
einen dem ersten Integrierer (IT1) nachgeschalteten zweiten
Integrierer aufweist.
5. Schaltnetzteil nach Anspruch 4, bei dem die Integrierer
(IT1, IT2) unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen.
6. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei
dem der Resonanzwandler (RW) eine an die Eingangsklemmen
(EK1, EK2) angeschlossene Schaltereinheit (SE) und einen an
die Schaltereinheit angeschlossenen Resonanzschwingkreis (RS)
aufweist, wobei der Resonanzschwingkreis induktiv an die Aus
gangsklemmen (A1, A2) angeschlossen ist.
7. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, bei dem die Schalterein
heit (SE) eine zwischen die Eingangsklemmen (EK1, EK2) ge
schaltete Reihenschaltung eines ersten und zweiten Schalters
(S1, S2) aufweist und bei dem der Resonanzschwingkreis (RS)
parallel zu dem zweiten Schalter (S2) geschaltet ist.
8. Schaltnetzteil nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Reso
nanzschwingkreis eine Reihenschaltung einer Spule (Lp) und
eines Kondensators (C) aufweist.
9. Schaltnetzteil nach Anspruch 8, bei dem die Spule (Lp) ei
ne Primärspule eines Transformators (Tr) ist, der eine Sekun
därspule (Ls) aufweist, die an die Ausgangsklemmen (A1, A2)
angeschlossen ist.
10. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei dem eine Gleichrichteranordnung (GLR) zwischen den Reso
nanzschwingkreis (RS) und die Ausgangsklemmen (A1, A2) ge
schaltet ist.
11. Schaltnetzteil nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei dem die Schaltereinheit (SE) eine Ansteuereinheit (AE)
mit einer ersten Ausgangsklemme (AA1) zur Ansteuerung des er
sten Schalters (S1), mit einer zweiten Ausgangsklemme (AA2)
zur Ansteuerung des zweiten Schalters (S2) und mit einer Ein
gangsklemme zur Zuführung eines Ausgangssignals (Sw) der
Wandlereinheit (WE) aufweist.
12. Schaltnetzteil nach Anspruch 11, bei dem die Ansteuerein
heit dazu ausgebildet ist, den Resonanzschwingkreis nach Maß
gabe des Ausgangssignals (Sw) der Wandlereinheit (WE) getak
tet an die Eingangsspannung (Uin) anzulegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10060169A DE10060169A1 (de) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Schaltnetzteil mit einem Resonanzwandler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10060169A DE10060169A1 (de) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Schaltnetzteil mit einem Resonanzwandler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10060169A1 true DE10060169A1 (de) | 2002-06-13 |
Family
ID=7665704
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE10060169A Ceased DE10060169A1 (de) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Schaltnetzteil mit einem Resonanzwandler |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7495933B2 (en) | 2004-07-21 | 2009-02-24 | Puls Gmbh | Resonance transducer |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4855888A (en) * | 1988-10-19 | 1989-08-08 | Unisys Corporation | Constant frequency resonant power converter with zero voltage switching |
-
2000
- 2000-12-04 DE DE10060169A patent/DE10060169A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4855888A (en) * | 1988-10-19 | 1989-08-08 | Unisys Corporation | Constant frequency resonant power converter with zero voltage switching |
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Title |
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US7495933B2 (en) | 2004-07-21 | 2009-02-24 | Puls Gmbh | Resonance transducer |
DE102004035248B4 (de) * | 2004-07-21 | 2011-08-18 | Puls GmbH, 81925 | Resonanzwandler |
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