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- Priorität:
Japan 31. März
2005 Nr. 2005-105473(P)
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Die
Erfindung betrifft eine Filterschaltung zum Glätten einer Spannung sowie eine
Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben.
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Bisher
wurden verschiedene Arten von Schaltnetzteilen vorgeschlagen und
in der Praxis verwendet. Viele derselben sind vom Typ, wie er in
der 7 dargestellt ist
(entsprechend einem Teil der 1 im
Dokument JP-A-Hei 11-122911), bei dem eine Gleichspannung Vin von
einer Batterie (nicht dargestellt) durch einen Schaltvorgang einer
Schaltstufe 102 geschaltet wird, die mit einer Eingangswicklung
eines Spannungswandlungstransformators 104 verbunden ist,
wobei eine durch den Schaltvorgang erhaltene Eingangs-Wechselspannung
an die Eingangswicklung desselben geliefert wird und eine als Ergebnis
der Wandlung durch denselben erhaltene Ausgangswechselspannung an
einer Ausgangswicklung desselben abgegeben wird. Eine an der Ausgangswicklung
entsprechend dem Schaltvorgang durch die Schaltstufe 102 auftretende
Spannung wird durch eine Gleichrichterspannung 105 gleichgerichtet,
die gleichgerichtete Spannung wird durch eine Glättungsschaltung 101 in
eine Ausgangsgleichspannung Vout gewandelt, und die geglättete Spannung
wird ausgegeben.
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Bei
einem Schaltnetzteil dieser Art ist in vielen Fällen die Glättungsschaltung 101 so
konfiguriert, dass eine Glättungsfilterschaltung 101A zum
Glätten des
Ausgangssignals der Gleichrichterschaltung 105 sowie eine
Störsignale
verringernde Filterschaltung 101B zum Verringern von Störsignalen
seriell angebracht werden. Die Filterschaltungen 101A und 101B verfügen im Wesentlichen über Induktivitäten L101 bzw.
L102 und Kapazitäten
C101 bzw. C102. Um das Funktionsvermögen der Induktivitäten zu verbessern und
die Herstellung derselben zu erleichtern, werden im Allgemeinen
Magnetkerne 100A bzw. 100B in den Induktivitäten L101
bzw. L102 angebracht. Dadurch steigen die Induktivitätswerte
an, so dass eine Welligkeit der Ausgangsspannung von der Gleichrichterschaltung 105 und
dergleichen ausreichend unterdrückt
werden kann. Indessen müssen
die Magnetkerne 100A und 100B in den zwei Stufen
gesondert für
die Filterschaltungen 101A und 101B angebracht werden,
so dass der durch sie belegte Raum auf der Leiterplatte groß ist und
der Nachteil besteht, dass es schwierig ist, die Größe der Schaltung
zu verringern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filterschaltung mit verringerter
Anzahl von Magnetkernen auf einer Leiterplatte und mit verkleinertem
durch die Magnetkerne eingenommenem Raum sowie eine Spannungsversorgungseinheit
unter Verwendung derselben zu schaffen.
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Diese
Aufgabe ist durch die Filterschaltung gemäß dem beigefügten Anspruch
1 und die Spannungsversorgungseinheit gemäß dem beigefügten Anspruch
2 gelöst.
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"Auf solche Weise,
dass die Magnetflüsse, die
durch den in der Außenschenkelspule
fließenden Strom
in den mehreren Außenschenkelspulen
erzeugt werden im Mittelschenkelteil einander aufheben" bedeutet, dass die
physikalischen Eigenschaften der Kombination eines der Außenschenkelspulenteile
und des Außenschenkelteils,
um den der Außenschenkelspulenteil
gewickelt ist, und der Kombination des anderen Außenschenkelspulenteils
und des anderen Außenschenkelteils,
um den der andere Außenschenkelspulenteil
gewickelt ist, in Bezug auf den Mittelschenkel gleich sind.
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"Dieselbe Polaritätsrichtung" gibt an, das die Richtungen
der in den Außenschenkelteilen
erzeugten Magnetflüsse
aufgrund der in den Außenschenkelspulenteilen
fließenden
Ströme
gleich gemacht sind.
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Um
bei diesem Arbeitsmodus die physikalischen Eigenschaften der Kombination
des ersten Außenschenkelspulenteils
und des Außenschenkelteils, um
den der erste Außenschenkelspulenteil
gewickelt ist, und der Kombination des zweiten Außenschenkelspulenteils
und des Rußenschenkelteils,
um den der zweite Außenschenkelspulenteil
gewickelt ist, dadurch in Bezug auf die Mittelschenkelspule gleich zu
machen, dass die Anzahl der Wicklungen des ersten Außenschenkelspulenteils
und die Anzahl der Wicklungen des zweiten Außenschenkelspulenteils gleich
gemacht werden, ist es eine Vorbedingung, dass der Außenschenkelteil,
um den der erste Außenschenkelspulenteil
gewunden ist, und der Außenschenkelteil,
um den der zweite Außenschenkelspulenteil
gewunden ist, aus demselben Material bestehen und über dieselbe
Form und dieselbe Größe verfügen.
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Bei
der Filterschaltung gemäß der Erfindung und
der Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben heben
die in den mehreren Außenschenkelteilen
erzeugten Magnetflüsse
im Mittelschenkelteil einander aufgrund von in der Außenschenkelspule
fließenden
Strömen
einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Außenschenkelspule
in die Mittelschenkelspule induziert wird. Indessen sind die physikalischen
Eigenschaften der Kombination einer der Außenschenkelspulenteile und
eines der Außenschenkelteile,
um die der Außenschenkelspulenteil
gewunden ist, und der Kombination des anderen Außenschenkelspulenteils und
des anderen Außenschenkelteils,
um den der andere Außenschenkelspulenteil
gewunden ist, in Bezug auf die Mittelschenkelspule gleich. Demgemäß heben
in den mehreren Außenschenkelteilen erzeugte
Magnetflüsse
in den Außenschenkelteilen aufgrund
der in der Mittelschenkelspule fließenden Ströme einander auf, so dass im
Wesentlichen keine Spannung von der Mittelschenkelspule zu den Außenschenkelspulen
induziert wird. Demgemäß besteht
keine Möglichkeit,
dass die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspulen einander
beeinflussen, da sie auf einen gemeinsamen Magnetkern gewickelt
sind.
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Bei
der Filterschaltung gemäß der Erfindung und
der Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben beeinflussen
die erste und die zweite Induktivität einander nicht, so dass keine
Möglichkeit
besteht, dass die Funktionen des ersten und des zweiten Filterteils
beeinträchtigt
werden.
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Bei
dieser Konfiguration können
zwei Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise
benötigt
werden, durch einen gemeinsamen Magnetkern ersetzt werden. Im Ergebnis
kann die Anzahl der Magnetkerne und der von ihnen belegte Raum verringert
werden. Damit kann auch die Größe einer
Filterschaltung mit zweistufiger Konfiguration verkleinert werden.
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Andere
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der nachfolgenden, durch Figuren veranschaulichten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung vollständiger
ersichtlich werden.
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1A und 1B sind
Schaltbilder, die die Konfiguration einer Filterschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigen.
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2 ist
ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs von
Magnetflüssen
in einem Magnetbauteil in der 1.
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Modifizierung
eines Magnetkerns in der 1 zeigt.
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4 ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration einer Spannungsversorgungseinheit
bei einem Anwendungsbeispiel des Magnetbauteils in der 1 zeigt.
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5A bis 5E sind
Schaltbilder von Schaltstufen.
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6A bis 6C sind
Schaltbilder von Gleichrichterschaltungen.
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7 ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration einer herkömmlichen Filterschaltung zeigt.
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Während die 1A eine
schematische Konfiguration einer Filterschaltung 1 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt, zeigt die 1B ein
Magnetbauteil 20 in dieser Schaltung genauer. Die Filterschaltung 1 verfügt über das
Magnetbauteil 20 sowie Kapazitäten C1 und Kapazitäten C2. Das
Magnetbauteil 20 verfügt über einen
Magnetkern 10, eine Mittelschenkelspule (erste Induktivität) 11 und
eine Außenschenkelspule
(zweite Induktivität) 12.
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Der
Magnetkern 10 verfügt über einen
Mittelschenkel 10A und einen Außenschenkel 10B. Der Außenschenkel 10B verfügt über einen
ersten Außenschenkelteil 10B-1,
der gemeinsam mit dem Mittelschenkel 10A eine erste Magnetpfadschleife 10C-1 bildet,
und einen zweiten Außenschenkelteil 10B-2,
der gemeinsam mit dem Mittelschenkel 10A eine zweite Magnetpfadschleife 10C-2 bildet.
Bei dieser Ausführungsform
ist davon ausgegangen, dass der erste und der zweite Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 aus
demselben Material bestehen und über
dieselbe Form und dieselbe Größe verfügen.
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Die
Mittelschenkelspule 11 ist um den Mittelschenkel 10A des
Magnetkerns 10 gewunden, und es ist z. B. eine als Induktivität fungierende
Spule. Ein Ende der Mittelschenkelspule 11 ist mit einem
Eingangsanschluss T1 verbunden, und ihr anderes Ende mit einem Ende
der Außenschenkelspule 12 und
der Kapazität 10C verbunden.
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Die
Außenschenkelspule 12 ist
um den Außenschenkel 10B des
Magnetkerns 10 gewickelt, und sie ist beispielsweise eine
als Induktivität
fungierende Einzelspule. Ein Ende der Außenschenkel spule 12 ist
mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und der
Kapazität
C1 verbunden, während ihr
anderes Ende mit einem Ausgangsanschluss T3 und der Kapazität C2 verbunden
ist.
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Die
Kapazität
C1 ist mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und
einer Leitung verbunden, die einen Eingangsanschluss T2 und einen
Ausgangsanschluss T4 verbindet, und die Kapazität C2 ist mit dem anderen Ende
der Außenschenkelspule 12 und
einer Leitung verbunden, die den Eingangsanschluss T2 und den Ausgangsanschluss
T4 verbindet.
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Die
Mittelschenkelspule 11 und die Kapazität C1 konfigurieren einen ersten
Filterteil 1A, und sie verfügen beispielsweise über die
Funktion des Glättens
einer an den Eingangsanschlüssen
T1 und T2 eingegebenen Spannung. Andererseits konfigurieren die
Außenschenkelspule 12 und
die Kapazität
C2 einen zweiten Filterteil 1B, und sie verfügen beispielsweise über die
Funktion des Verringerns von Störsignalen,
wie sie in der Spannung enthalten sind, die vom ersten Filterteil 1A in
der Vorstufe geliefert wird.
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Wie
es in der 1B dargestellt ist, besteht die
Außenschenkelspule 12 aus
einem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und
einem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2,
und sie ist kontinuierlich um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 und
den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 des
Magnetkerns 10 gewunden. Genauer gesagt, ist der erste
Außenschenkelspulenteil 12-1 um
den ersten Außenschenkelteil 10B-1 einer
ersten Magnetpfadschleife 10C-1 gewunden, und der zweite
Außenschenkelspulenteil 12-2 ist
um den zweiten Außenschenkelteil 12B-2 einer
zweiten Magnetpfadschleife 10C-2 gewunden. Die Wicklungsrichtungen
des ersten und des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 haben
dieselbe Polarität,
und die Anzahl der Wicklungen des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und
diejenige des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 sind gleich. "Dieselbe Polarität" bedeutet, dass die Richtungen
der Magnetflüsse,
wie sie im ersten Außenschenkelteil 10B-1 und
im zweiten Außenschenkelteil 10B-2 durch
die im ersten und zweiten Außenschenkelspulenteil 12-1 bzw. 12-2 fließenden Ströme erzeugt
werden, gleich sind.
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Da
der erste und der zweite Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 aus
demselben Material bestehen und sie über dieselbe Form und Größe verfügen, und
da die Wicklungsanzahlen und die Wicklungsrichtungen des ersten
und des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 gleich
sind, wie oben beschrieben, sind die physikalische Eigenschaft (nachfolgend
als erste physikalische Eigenschaft bezeichnet) der Kombination
des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und
des ersten Außenschenkelteils 10B-1,
um den der erste Außenschenkelspulenteil 12-1 gewunden
ist, und die physikalische Eigenschaft (nachfolgend als zweite physikalische
Eigenschaft bezeichnet) der Kombination des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 und
des zweiten Außenschenkelteils 10B-2,
um den der zweite Außenschenkelspulenteil 12-2 gewunden
ist, in Bezug auf die Mittelschenkelspule 11 gleich.
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Hinsichtlich
der Konfiguration, dass die erste und die zweite physikalische Eigenschaft
in Bezug auf die Mittelschenkelspule 11"gleich" sind, besteht keine Beschränkung auf
die obige Konfiguration. Das Material, die Form, die Größe und dergleichen
des Außenschenkelteils 10B-1 und
des Außenschenkelteils 10B-2 können voneinander
verschieden sein. In diesem Fall ist es erforderlich, die Anzahl
der Wicklungen oder dergleichen im ersten und zweiten Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 geeignet
einzustellen.
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Solange
die erste und die zweite physikalische Eigenschaft in Bezug auf
die Mittelschenkelspule 11 gleich sind, kann ein Betriebsmodus
verwendet werden, bei dem die Wicklungsrichtungen des ersten und
des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 voneinander
verschieden sind. Beispielsweise kann ein an derer Modus verwendet
werden, bei dem die Wicklungsposition des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und
diejenige des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 nicht
liniensymmetrisch in Bezug auf die Mittelachse X in der Erstreckungsrichtung
der Mittelschenkelspule 11, als Bezugsgröße, sind.
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Nun
wird die Wirkung der Filterschaltung mit einer solchen Konfiguration
beschrieben. In dieser Filterschaltung wird beispielsweise die an
den Eingangsanschlüssen
T1 und T2 eingegebene Spannung durch den ersten Filterteil 1A geglättet, in
der Ausgangsspannung desselben enthaltene Störsignale werden durch den zweiten
Filterteil 1B verringert, und an den Ausgangsanschlüssen T3
und T4 wird eine Gleichspannung ausgegeben.
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Dabei
heben sich, im Magnetbauteil 20 der Filterschaltung, wie
es in der 2 dargestellt ist, ein im ersten
Außenschenkelteil 10B-1 erzeugter
Magnetfluss Φ1
und ein im zweiten Außenschenkelteil 10B-2 erzeugter
Magnetfluss Φ2,
aufgrund des in der Außenschenkelspule 12 fließenden Stroms,
im Mittelschenkel 10A einander auf, so dass im Wesentlichen
keine Spannung von der Außenschenkelspule 12 in
die Mittelschenkelspule 11 induziert wird. Indessen heben
sich auch Magnetflüsse Φ3 und Φ4, wie sie
in Magnetpfadschleifen, die durch den ersten und den zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 konfiguriert
sind, durch in der Mittelschenkelspule 11 erzeugte Ströme erzeugt
werden, einander ebenfalls auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung
von der Mittelschenkelspule in die Außenschenkelspule induziert
wird. Demgemäß besteht
keine Möglichkeit, dass
die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspule einen Einfluss
aufeinander haben, obwohl sie auf den gemeinsamen Magnetkern gewunden sind.
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In
der Filterschaltung 1 gemäß dieser Ausführungsform
beeinflussen die Mittelschenkelspule 11 und die Außenschenkelspule 12 einander
nicht, so dass keine Möglichkeit
besteht, dass die Funktionen des ersten Filterteils 1A mit
der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 und
des zweiten Filterteils 1B mit der Außenschenkelspule 12 und
der Kapazität C2
beeinträchtigt
sind. Demgemäß kann ein
Magnetkern gemeinsam anstelle zweier Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise
erforderlich waren, verwendet werden. Im Ergebnis können die
Anzahl der Magnetkerne und der von ihnen eingenommene Raum verkleinert
werden. Daher kann eine Filterschaltung durch Verringern der Anzahl
der Magnetkerne und des von ihnen eingenommenen Raums miniaturisiert werden,
während
dennoch eine zweistufige Konfiguration vorliegt.
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Wie
es in der 3 dargestellt ist, kann im Mittelschenkelteil 10A des
Magnetkerns 10 ein Luftspalt g vorhanden sein. Wenn der
Luftspalt g vergrößert wird,
ist, im Vergleich zum Fall, bei dem kein oder ein kleiner Luftspalt
vorhanden ist, die magnetische Kopplung zwischen dem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und
dem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2,
die um den Außenschenkelspule 10B gewickelt
sind, verstärkt.
Andererseits ist dann, wenn der Luftspalt g klein ist, im Vergleich
zum Fall, bei dem er groß ist,
die magnetische Kopplung zwischen den genannten beiden Außenschenkelspulenteilen
geschwächt.
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Anwendungsbeispiele
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Die
in der 4 veranschaulichte Spannungsversorgungseinheit
unter Verwendung der Filterschaltung 1 der oben stehenden
Ausführungsform fungiert
als Gleichspannungswandler zum Wandeln einer hohen Eingangsgleichspannung
Vin, wie sie beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie (nicht
dargestellt) geliefert wird, in eine Ausgangsgleichspannung Vout,
die niedriger als die Eingangsgleichspannung Vin ist, um sie beispielsweise
an eine Niederspannungsbatterie (nicht dargestellt) zu liefern.
Die Spannungsversorgung ist vom Vorwärtstyp, wie dies später beschrieben
wird.
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Die
Spannungsversorgungseinheit verfügt über einen
Transformator 4, eine auf der Primärseite desselben vorhandene
Schaltstufe 2, eine Treiberschaltung 3 und einen
Glättungskondensator
C3 zum Ansteuern der Schaltstufe 2 sowie eine Gleichrichterschaltung 5 und
die Filterschaltung 1 auf der Sekundärseite des Transformators 4.
Die beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie ausgegebene Eingangsgleichspannung
Vin wird zwischen dem Eingangsanschluss T5 einer primärseitigen
Hochspannungsleitung L1H und den Eingangsanschluss einer primärseitigen
Niederspannungsleitung L1L angelegt. Die beispielsweise an eine
Niederspannungsbatterie zu liefernde Ausgangsgleichspannung Vout wird
zwischen dem Ausgangsanschluss T7 einer Ausgangsleitung LO und dem
Ausgangsanschluss T8 einer Masseleitung LG ausgegeben.
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Der
Transformator 4 wird dadurch erhalten, dass ein Transformatorwicklungssatz
vom Typ mit 1 Eingang und 1 Ausgang mit einer Primärwicklung 4-1,
deren Windungsanzahl Na ist, und einer Sekundärwicklung 4-2, 4-3,
deren Wicklungsanzahl Nb ist, um den Magnetkern 10 gewunden
wird. Der Transformator 4 senkt eine von der Schaltstufe 2 gelieferte Eingangswechselspannung
ab, und er gibt an der Sekundärwicklung 4-2, 4-3 eine
Ausgangswechselspannung aus. Das Ausmaß des Spannungsabfalls in diesem
Fall ist durch das Verhältnis
Nb/Na zwischen der Wicklungsanzahl der Primärwicklung 4-1 und
der Wicklungsanzahl der Sekundärwicklung 4-2, 4-3 gegeben.
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Die
Schaltstufe 2 ist eine einphasige Inverterschaltung zum
Wandeln der beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie ausgegebenen
Eingangsgleichspannung Vin in eine einphasige Wechselspannung mit
beinahe rechteckigem Signalverlauf. Die Schaltstufe 2 ist
eine solche vom Typ mit Vollbrücke,
die durch eine Vollbrückenverbindung von
vier Schaltelementen S1, S2, S3 und S4 erhalten wird, die durch
von der Treiberschaltung 3 gelieferte Schaltsignale (nicht
dargestellt) angesteuert werden. Als Schaltelemente werden beispielsweise
MOSFETs (Metal Oxide Semi conductor-Field Effect Transistor) oder
IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet.
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Das
Schaltelement S1 ist zwischen der primärseitigen Hochspannungsleitung
L1H und einem Ende der Primärwicklung 4-1 des
Transformators 4 vorhanden, und das Schaltelement S2 ist
zwischen dem anderen Ende der Primärwicklung 4-1 und
der primärseitigen
Niederspannungsleitung L1L vorhanden. Das Schaltelement S3 ist zwischen
der primärseitigen
Spannungsleitung L1H und dem anderen Ende der Primärwicklung 4-1 vorhanden,
und das Schaltelement S4 ist zwischen einem Ende der Primärwicklung 4-1 und
der primärseitigen
Niederspannungsleitung L1L vorhanden.
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Wenn
in der Schaltstufe 2 die Schaltelemente S1 und S2 eingeschaltet
werden, läuft
der Strom durch den ersten Strompfad, der sich von der primärseitigen
Hochspannungsleitung L1H aus erstreckt, durch das Schaltelement
S1, die Primärwicklung 4-1 und
das Schaltelement S2 zur primärseitigen
Niederspannungsleitung L1L. Andererseits läuft, wenn die Schaltelemente
S3 und S4 eingeschaltet sind, der Strom durch einen zweiten Strompfad,
der sich von der primärseitigen
Hochspannungsleitung L1H durch das Schaltelement S3, die Primärwicklungen 4-1 und das
Schaltelement S4 zur primärseitigen
Niederspannungsleitung L1L erstreckt.
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Die
Gleichrichterschaltung 5 ist eine solche vom Typ mit Mittelabgriff
mit einem Paar von Dioden D1 und D2. Anode der Diode D1 ist mit
einem Ende einer Sekundärwicklung 4-3 verbunden,
und die Anode der Diode D2 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung 4-2 verbunden.
Das andere Ende der Sekundärwicklung 4-2 und
das andere Ende der Sekundärwicklung 4-3 sind
mit der Ausgangsleitung LO verbunden. Nachfolgend wird der Verbindungspunkt
als Verbindungspunkt C bezeichnet. Die Kathoden der Dioden D1 und
D2 sind miteinander verbunden, und sie sind auch mit der Masseleitung
LG verbunden. Jede Diode im Paar von Dioden D1 und D2 rich tet eine
jeweilige Halbwellenperiode der Ausgangswechselspannung des Transformators 4 gleich.
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Die
Filterschaltung 1 ist dadurch konfiguriert, dass eine Filterschaltung
zur Glättung
(erster Filterteil 1A), die dadurch konfiguriert ist, dass
die Mittelschenkelspule 11 als Drossel und die Kapazität C1 als
Glättungskondensator
enthalten sind, und eine Filterschaltung zum Verringern von Störsignalen (zweiter
Filterteil 1B), die dadurch konfiguriert ist, dass die
Außenschenkelspule 12 als
Drossel und die Kapazität
C2 als Glättungskondensator
enthalten sind, seriell angeordnet sind.
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Die
Mittelschenkelspule 11 ist m den Mittelschenkel 10A des
Magnetkerns 10 gewunden. Andererseits besteht die Außenschenkelspule 12 aus
dem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und
dem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2,
wie es in der 1B dargestellt ist. Die Außenschenkelspule 12 ist
kontinuierlich um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 und
den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 des Magnetkerns 10 gewunden.
Genauer gesagt, sind der erste und der zweite Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 um
den ersten Außenschenkelteil 10B-1 der
ersten Magnetpfadschleife 10C-1 und um den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 der
zweiten Magnetpfadschleife 10C-2 so gewunden, dass ihre Wicklungsrichtungen
derselben Polaritätsrichtung entsprechen
und außerdem
ihre Wicklungszahlen einander gleich sind. Der erste und der zweite
Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 sind
miteinander in Reihe geschaltet.
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In
der Filterschaltung zum Glätten
ist die Mittelschenkelspule 11 so angeordnet, dass sie
in die Ausgangsleitung LO eingeführt
wird, wobei eines ihrer Enden mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 4-2 und
dem anderen Ende der Sekundärwicklung 4-3 verbunden
wird und das andere Ende mit einem Ende der Außenschenkelspule 12 verbunden wird.
Die Kapazität
C1 wird zwischen einem Ende der Außenschenkelspule 12 und
den Ausgangsanschluss T4 der Masseleitung LG geschaltet.
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In
der Filterschaltung zum Verringern von Störsignalen wird die Außenschenkelspule 12 so
angeordnet, dass sie in die Ausgangsleitung LO eingeführt wird,
eines ihrer Enden ist mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und
der Kapazität C1
verbunden, und das andere Ende ist mit dem Ausgangsanschluss T7
der Ausgangsleitung LO verbunden. Die Kapazität C2 ist zwischen den Ausgangsanschluss
T7 der Ausgangsleitung LO und dem Ausgangsanschluss T8 der Masseleitung
LG geschaltet.
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Die
Filterschaltung 1 glättet
die durch das Paar von Dioden D1 und D2 gleichgerichtete Spannung
zum Erzeugen einer Gleichspannung, sie verringert in der Gleichspannung
enthaltene Störsignale zum
Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung Vout1 und liefert diese von
den Ausgangsanschlüssen
T7 und T8 beispielsweise an eine Niederspannungsbatterie.
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In
der Spannungsversorgungseinheit des Anwendungsbeispiels, wie es
in der 2 dargestellt ist, heben die Magnetflüsse Φ1, Φ2, wie sie
im ersten und zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 durch
den in der Außenschenkelspule 12 fließenden Strom
erzeugt werden, im Mittelschenkel 10A einander auf, so
dass im Wesentlichen keine Spannung von der Außenschenkelspule 12 in
die Mittelschenkelspule 11 induziert wird. Indessen heben
auch die Magnetflüsse Φ3, Φ4, wie sie
in den Magnetpfadschleifen, die durch den ersten und zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 gebildet
werden, durch die in der Mittelschenkelspule 11 fließenden Ströme erzeugt
werden, in den Magnetpfadschleifen ebenfalls einander auf, so dass
im Wesentlichen keine Spannung von der Mittelschenkelspule zur Außenschenkelspule
induziert wird. Demgemäß existiert keine
Möglichkeit
dass die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspule einander beeinflussen,
da sie um den gemeinsamen Magnetkern 10 gewunden sind.
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Bei
der Spannungsversorgungseinheit des Anwendungsbeispiels beeinflussen
die Mittelschenkelspule 11 und die Außenschenkelspule 12 einander
nicht, so dass keine Möglichkeit
besteht, dass die Funktionen des ersten Filterteils 1A mit
der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 und
der zweite Filterteil 1B mit der Außenschenkelspule 12 und der
Kapazität
C2 beeinträchtigt
werden. Demgemäß kann ein
einzelner Magnetkern anstelle zweier Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise
erforderlich waren, gemeinsam genutzt werden. Im Ergebnis können die
Anzahl der Magnetkerne und der durch sie eingenommene Raum verkleinert
werden. Daher kann die Spannungsversorgungseinheit miniaturisiert
werden, während
sie über
eine Glättungsschaltung
mit zweistufiger Konfiguration verfügt.
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Die
beschriebenen Ausführungsformen
können
auf vielfältige
Weise abgewandelt werden, so dass zwar bei der beschriebenen Spannungsversorgungseinheit
die Schaltstufe 2 vom Vollbrückentyp ist, dass sie jedoch
auch, wie es in den 5A bis 5C dargestellt
ist, vom Vorwärtstyp, 2-1,
vom Vorwärtstyp
mit Rückstellwicklung, 2-2,
vom Doppelvorwärtstyp, 2-3,
vom Gegentakttyp, 2-4, vom Halbbrückentyp, 2-5, oder
dergleichen sein kann. Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform
eine Gleichrichterschaltung vom Typ mit Mittelabgriff verwendet ist,
können
beispielsweise, wie es in den 6A bis 6C dargestellt
ist, eine Gleichrichterschaltung vom Vorwärtstyp, 5-5, vom Stromverdopplertyp, 5-2, vom
Vollbrückentyp, 5-3,
oder dergleichen verwendet werden.