DE102012104072B4 - Wandler - Google Patents

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Abstract

Wandler, umfassend: – einen Transformator (106), der eine Primärseite (108) und eine Sekundärseite (110) aufweist; – eine Primärseiteschaltungsanordnung (112), die an die Primärseite (108) des Transformators (106) gekoppelt ist; – eine Sekundärseiteschaltungsanordnung (116), die an die Sekundärseite (110) des Transformators (106) gekoppelt ist, wobei die Sekundärseiteschaltungsanordnung (116) eingerichtet ist, um mindestens eines von einer Ausgangsspannung und einem Ausgangstrom bereitzustellen; – eine erste Koppelkomponente (122), die eingerichtet ist, um Information über mindestens eines von der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) bereitzustellen, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, um einen Zustand der Sekundärseiteschaltungsanordnung (116) anhand der empfangenen Information zu bestimmen und um abhängig von dem bestimmten Zustand ein Schaltersteuersignal (128) zu erzeugen; – einen Schalterstromkreis (132), der auf der Sekundärseite (110) angeordnet ist; und – eine zweite Koppelkomponente (130), die an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) und an den Schalterstromkreis (132) gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein Schaltersteuersignal (128) von der Primärseiteschaltungsanordnung (112) an den Schalterstromkreis (132) bereitzustellen, wobei der Schalterstromkreis (132) an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) gekoppelt ist, um abhängig von dem Schaltersteuersignal (128) der Primärseiteschaltungsanordnung (112) ein Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal (134) bereitzustellen.

Description

  • Schaltnetzteile (switch-mode power supplies, SMPS) können generell die Anforderung haben, einen hohen Gesamtwirkungsgrad über den gesamten Ausgangsleistungsbereich und eine niedrige Bereitschaftsleistungsaufnahme (stand-by power consumption) in einem so genannten ”Leerlauf” (no load)-Betriebsmodus, in welchem keine Last mit dem Ausgang des SMPS verbunden ist, aufzuweisen.
  • In einem herkömmlichen SMPS wird versucht, die Systemkosten zu optimieren, indem so wenige Komponenten wie möglich benutzt werden. Üblicherweise wird versucht, die folgenden drei Hauptkriterien zu optimieren: ”hoher Gesamtwirkungsgrad”, ”niedrige Bereitschaftsleistungsaufnahme” und ”niedrige Systemkosten”.
  • Um einen hohen Gesamtwirkungsgrad zu erreichen, wird normalerweise ein Resonanzwandler für die Hauptleistungsstufe (main power stage) eingesetzt, welche jedoch häufig die erforderliche niedrige Bereitschaftsleistungsaufnahme in dem Bereitschaftsbetriebszustand nicht erreicht.
  • Weiter gibt es einen Versuch, eine ”Leerlauf” (no load)-Bereitschaftsleistungsaufnahme von unter 5 mW, die auch ”Null-Leistung” (zero power) genannt wird, zu erreichen.
  • Gemäß einem ersten herkömmlichen Ansatz wird eine zusätzliche Hilfsleistungsversorgung (auxiliary power supply) neben der Hauptleistungsstufe vorgesehen. Dieser Ansatz wird üblicherweise in komplexen Systemen, wie zum Beispiel einem LCD-TV-Set verfolgt. Die Hauptleistungsstufe wird im Bereitschaftsmodus abgeschaltet. Die Hilfsleistungsversorgung ist normalerweise für niedrige Leistungen und somit für Lasten, die eine geringe Leistung benötigen, dimensioniert. Eine Last, die mehr Leistung benötigt, wird von der Hauptleistungsstufe versorgt. Dies führt zu einer Hauptleistungsstufe mit einer Vielzahl von Ausgangsphasen. Dies führt zu hohen Kosten, da ein zusätzliches Gleichspannung-Gleichspannung-Schaltnetzteil (DC-DC SMPS circuit) für eine jeweilige Hauptleistungsstufe vorgesehen wird.
  • Gemäß einem anderen Ansatz, in dem keine Hilfsleistungsversorgung neben der Hauptleistungsstufe vorgesehen wird, wird ein spezifischer Stoß-Modus (burst mode) der Hauptleistungsstufe vorgesehen, um die Durchschnittsleistungsaufnahme auf ein Minimum zu reduzieren. Der spezifische Stoß-Modus hat jedoch den Nachteil, dass der Ausgangsspannung eine Brummspannung (ripple) eingeprägt wird.
  • Normalerweise werden verschiedene Ausführungskonzepte vorgesehen:
    Gemäß einem Ansatz wird eine Steuereinheit (controller) TEA 1713 von NXP Semiconductors als Steuereinheit für eine Hauptleistungsstufe eines resonanten LLC-Wandler für einen Notebook-Adapter vorgesehen. In diesem Ansatz wertet ein Komparator ein Rückkopplungsausgangssignal von einem Optokoppler aus. Falls der Pegel des ausgewerteten Signals unter eine Lastschwelle (load threshold) fällt, wird ein Steuereinheitsdeaktivierungssignal zum Deaktivieren der Steuereinheit erzeugt. Falls der Pegel des ausgewerteten Signals einen oberen Schwellwert überschreitet, wird ein Steuereinheitsaktivierungssignal zum Aktivieren der Steuereinheit erzeugt.
  • Dieser Ansatz wird in einem anderen Ansatz, nämlich in der aktiven Stoß-Modus-Konfiguration (active-burst mode configuration) der CoolSET-Schaltung, die von Infineon Technologies AG verfügbar ist, abgeändert, indem Komparatoren in die Steuereinheitskomponente integriert werden, wobei die Komparatoren so eingerichtet sind, dass die Signale, die den Optokoppler verlassen, ausgewertet werden.
  • Beiden zuvor beschriebenen Ansätzen ist gemeinsam, dass sie eine Auswertungsschaltung und eine Steuerschaltung vorsehen, die vollständig auf die Primärseite des Wandlers einwirken. Ein Folge dieser Ansätze ist, dass die Steuerungskomponente normalerweise während der Ausschaltzeit (switch-off period) aktiv bleiben muss. Die hiermit verbundene Leistungsaufnahme begrenzt daher die maximale Ausschaltzeit. Falls die Steuerungskomponente während der Ausschaltzeit deaktiviert wird, kann sich die Antwortzeit einer Reaktion auf eine plötzliche Laständerung verlängern, da die eigene Stromversorgung für zu lange unterbrochen sein könnte. Eine weiterer Effekt kann durch die Tatsache verursacht werden, dass die Ausgangsspannung möglicherweise nicht direkt an der Sekundärseite gemessen wird, da die Anordnung, die den Optokoppler aufweist und der Regelkreis auf der Sekundärseite, normalerweise nur ein Fehlersignal zur Steuereinheitskomponente auf der Primärseite überträgt, wobei das Steuersignal als Basis für die Erzeugung von Pulsweitenmodulation dient.
  • Gemäß einem anderen Ansatz sind die gesamte Auswertung- und Steuerfunktionen auf der Sekundärseite des SMPS vorgesehen. Dies kann zu erhöhten Systemkosten führen.
  • In Druckschrift JP 2004072992 A ist ein Schaltnetzteil offenbart, bei welchem ein Steuerschaltkreis zur ausgangsseitigen Spannungseinstellung vorgesehen ist. Der Steuerschaltkreis wird abgeschaltet entweder wenn die relative Einschaltdauer seines Schaltsignals einen vorbestimmten Wert erreicht oder wenn ermittelt wird, dass die Ausgangsspannung einen vorbestimmten Wert aufweist oder darüber liegt.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen einen Wandler bereit. Der Wandler kann aufweisen: einen Transformator, der eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweist; eine Primärseiteschaltungsanordnung, die an die Primärseite des Transformators gekoppelt ist; eine Sekundärseiteschaltungsanordnung, die an die Sekundärseite des Transformators gekoppelt ist, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung so eingerichtet ist, dass mindestens eines von einer Ausgangsspannung und einem Ausgangstrom bereitgestellt wird; eine erste Koppelkomponente, die so eingerichtet ist, dass Information über mindestens eines von der Ausgangsspannung und dem Ausgangstrom an die Primärseiteschaltungsanordnung bereitgestellt wird; wobei die Primärseiteschaltungsanordnung so eingerichtet ist, dass ein Zustand der Sekundärseite anhand der empfangenen Information bestimmt wird und ein Schaltersteuersignal abhängig von dem bestimmten Zustand erzeugt wird; der Wandler weist weiter ein Schalterstromkreis auf, der an der Sekundärseite angeordnet ist; und eine zweite Koppelkomponente, die an die Primärseiteschaltungsanordnung und an den Schalterstromkreis gekoppelt ist und so eingerichtet ist, dass ein Schaltersteuersignal von der Primärseiteschaltungsanordnung an den Schalterstromkreis bereitgestellt wird, wobei der Schalterstromkreis mit der Primärseiteschaltungsanordnung gekoppelt ist, um ein Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal abhängig von dem Schaltersteuersignal der Primärseiteschaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In den Zeichnungen beziehen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf gleiche Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; der Schwerpunkt liegt stattdessen im Allgemeinen darauf, die Prinzipien der Erfindung zu beschreiben. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 einen Wandler gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 2 eine Steuereinheit des Wandlers aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 3 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Ändern des Zustands des Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen illustriert, zeigt;
  • 4 einen weiteren Wandler gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 5 noch einen weiteren Wandler gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 6 eine Ausführung des in 1 gezeigten Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 7 eine Ausführung des Schalterstromkreises gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 8 noch eine weitere Ausführung des Schalterstromkreises gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 9 eine weitere Ausführung des in 1 gezeigten Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt;
  • 10 eine weitere Ausführung des in 1 gezeigten Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigt; und
  • 11A bis 11I Signalsequenzen an verschiedenen Schnittstellen innerhalb des Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigen.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die im Wege der Illustration spezifische Details und Ausführungen zeigen, gemäß denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
  • Das Wort ”beispielhaft” wird hier im Sinne von ”als ein Beispiel, Fall, Veranschaulichung dienend” benutzt. Jedes hierin als ”beispielhaft” beschriebene Ausführungsbeispiel oder Gestaltung soll nicht dahingehend ausgelegt werden, dass es bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungen oder Gestaltungen ist.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen einen Wandler bereit, welcher die niedrigste mögliche ”Leerlauf”-Leistungsaufnahme in einer Stromversorgung, die nicht durch die Hauptleistungsstufe bestimmt wird, erreicht. Der Leerlaufzustand ist beispielsweise durch einen Zustand, in welchem keine Last mit dem Ausgang des Wandlers verbunden ist, definiert.
  • 1 zeigt einen Wandler 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
  • Wie in 1 gezeigt, kann der Wandler 100 einen oder mehrere Eingangsanschlüsse 102 aufweisen, an welche (im Falle von einem Wechselstrom-Gleichstrom(AC-DC)-Wandler 100) eine Wechselspannung (AC voltage), die gewandelt werden soll, angelegt werden kann. Der eine oder die mehreren Eingangsanschlüsse 102 können mit einem Gleichrichter 104 gekoppelt werden. Weiter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Leistungsstufe 106, zum Beispiel ein Transformator 106, dem Gleichrichter 104 nachgeschaltet werden. Der Transformator 106 hat eine Primärseite 108 (welche eine oder mehrere Primärwicklungen aufweisen kann) und eine Sekundärseite 110 (welche eine oder mehrere Sekundärwicklungen aufweisen kann) und einen Magnetkern (zum Beispiel einen ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Kern, zum Beispiel aus einem ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material, wie zum Beispiel Eisen oder einem Material, zum Beispiel einer, Legierung, das Eisen aufweist). In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Primärseite 108 des Transformators 106 und die Sekundärseite 110 des Transformators 106 galvanisch voneinander getrennt und mittels dem Magnetkern (der Magnetkern kann beispielsweise durch eine oder die mehreren Primärwicklungen und die eine oder die mehreren Sekundärwicklungen laufen) induktiv miteinander gekoppelt.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 100 (DC-DC converter) eingerichtet sein. In diesem Fall ist der Gleichrichter 104 nicht vorgesehen und eine Gleichspannung kann an den einen oder die mehreren Eingangsanschlüsse 110 angelegt werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein isoliertes Schaltnetzteil eingerichtet sein.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Eintaktflusswandler oder als ein Gegentaktwandler eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Wandler, wie zum Beispiel ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller, Aufwärtsregler, boost converter), ein Abwärtswandler (Tiefsetzsteller, Abwärtsregler, buck converter), ein Inverswandler (boost/buck converter) und/oder Sperrwandler (Hoch-Tiefsetzsteller, flyback converter) eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Halbbrückenwandler oder ein Vollbrückenwandler eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Schaltnetzteilwandler (switch mode power supply converter) eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Synchronwandler (synchronous converter) eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Mehrphasenwandler (multiphase converter), zum Beispiel als ein Mehrphasen-Synchronwandler (multiphase synchronous converter) eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Gegentaktwandler (push-pull converter) eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 als ein Resonanzwandler, zum Beispiel als ein Parallelresonanzwandler oder als ein LLC-Resonanzwandler eingerichtet sein.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 weiter eine Primärseiteschaltungsanordnung 112 aufweisen, die mit der Primärseite 108 des Transformators 106 gekoppelt ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen, die im Folgenden genauer beschrieben werden, kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 eine Steuereinheit 114 aufweisen, die zum Steuern des Stromflusses durch die Primärseite 108 (zum Beispiel durch eine oder mehrere Primärwicklungen) des Transformators 106 eingerichtet ist.
  • 2 zeigt die Steuereinheit 114 des Wandlers 100 aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen in mehr Detail.
  • Die Steuereinheit 114 kann eine Modulationsschaltung 202 aufweisen, die eingerichtet ist, um mindestens ein Schaltersteuersignal für mindestens einen Schalter des Wandlers 100 bereitzustellen, der im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Modulationsschaltung 202 als eine Pulsweitenmodulationsschaltung (PWM) 202 oder als eine Pulsfrequenzmodulationsschaltung (PFM) 202 eingerichtet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Stromverwaltungsschaltung 204 aufweisen, die eingerichtet ist, um eine Stromverwaltung für die Steuereinheit 114 bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Strombegrenzungsschaltung 206 aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung 208 aufweisen. Die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung 208 kann so eingerichtet sein, dass die Steuereinheit 114 aktiviert wird, nachdem sie aufgrund des Erfassens eines Niederlastzustandes (low load state), was im Folgenden genau genauer beschrieben wird, deaktiviert wurde. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Stromversorgung 210 aufweisen. Im weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Lasterfassungsschaltung 212 aufweisen. Die Lasterfassungsschaltung 212 kann so eingerichtet sein, dass die an einem Ausgang 118 des Wandlers 110 angeschlossene Last erkannt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lasterfassungsschaltung 212 weiter so eingerichtet sein, dass sie einen Niederlastzustandes des Wandlers 100, was im Folgenden genauer beschrieben wird, erfasst. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 weiter eine Schalterzustandserfassungsschaltung (switch on/off detection circuit) 214 aufweisen. Die Schalterzustandserfassungsschaltung 214 kann so eingerichtet sein, dass bestimmt wird, ob die Stromversorgung 210 in Abhängigkeit von einem Signal, welches von einem Schalterstromkreis 132 bereitgestellt wird, eingeschaltet oder ausgeschaltet wird und infolgedessen die Stromversorgung 210 aktiviert oder deaktiviert. Die gerade beschriebenen Schaltungsmodule, die innerhalb der Steuereinheit 114 vorgesehen werden können, können kommunikativ miteinander über einen Kommunikationsbus 216 gekoppelt werden. Weiter kann der Kommunikationsbus 216 mit einer Kommunikationsschnittstelle 218 gekoppelt sein, die vorgesehen ist, um einen elektrischen Kontakt zwischen den Modulen der Steuereinheit 114 und den umgebenden Schaltungen, in die die Steuereinheit 114 eingebettet ist, bereitzustellen. Die Kommunikationsschnittstelle 218 kann, zum Beispiel Stifte oder Anschlussklemmen aufweisen, an die externe Leitungen gekoppelt werden können. Der eine oder die mehreren Stifte oder Anschlussklemmen können fest zugeordnet werden, d. h. nur vorgesehen werden, um ein bestimmtes Schaltungsmodul innerhalb der Steuereinheit 114 zu kontaktieren, oder sie können mit mehr als einem Schaltungsmodul gekoppelt sein.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 eine Vielzahl von diskreten Schaltungskomponenten (zum Beispiel eine analoge Steuereinheit, die eine Vielzahl von diskreten Logikgattern und/oder Analogverstärker aufweist) aufweisen, welche auf einer Leiterplatine, zum Beispiel wie eine oder mehrere der oben beschriebenen Schaltungen, montiert werden können, oder kann als programmierbare Steuereinheit (welche monolithisch auf einem Wafersubstrat integriert sein kann), so wie zum Beispiel ein Mikrocontroller (zum Beispiel ein reduced instruction set computer (RISC)-Mikrocontroller oder ein complex instruction set computer (CISC)-Mikrocontroller) oder ein field programmable gate array (FPGA), oder ein programmable logic array (PLA) oder irgendeine andere Art von Logikschaltung eingerichtet sein.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 weiter eine Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung 208 aufweisen, die eingerichtet ist, um abhängig von der auf der Sekundärseite 110 bereitgestellte Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangsstrom ein Steuereinheitsinbetriebnahmesignal bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 114 die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung 208 aufweisen, mit anderen Worten kann die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung 208 (zum Beispiel monolithisch integriert ausgebildet) mit der Steuereinheit 114 integriert sein.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 optional weiter eine Null-Stromerkennungsschaltung (in 1 nicht gezeigt) aufweisen, die eingerichtet ist, um den Strom, der in der Primärseite 108 des Transformators 106 fließt, zu erkennen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Null-Stromerkennungsschaltung eingerichtet sein, um den Strom, der in der Primärseite 108 des Transformators 106 fließt, induktiv zu erkennen.
  • Wieder bezugnehmend auf 1, kann der Wandler 100 weiter eine Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 aufweisen, die mit der Sekundärseite 110 des Transformators 108 gekoppelt ist, wobei die Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 eingerichtet sein kann, um mindestens eines von einer Ausgangsspannung und einem Ausgangstrom bereitzustellen. Die Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 kann einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse 118 aufweisen, an denen eine oder mehrere Ausgangsspannungen und/oder ein oder mehrere Ausgangsströme für eine Last 120, zum Beispiel einem Lastkreis 120, vorgesehen werden. Der eine oder die mehreren Ausgangsanschlüsse 118 können mit der zweiten Seite 110 (zum Beispiel der einen oder den mehreren Sekundärwicklungen) des Transformators 108 gekoppelt sein. Abhängig von der Anwendung kann die Last 120 eine oder mehrere elektronische Schaltungen oder sogar komplexe elektronische Systeme, wie zum Beispiel einen Computer, wie ein Laptop, ein Notebook, ein Netbook oder einen Personal Digital Assistent (PDA), oder ein Mobiltelefon, ein Smartphone, usw., aufweisen.
  • Die Steuereinheit 114 kann weiter eine Stromversorgung 210 und/oder eine Lasterfassungsschaltung 212 aufweisen.
  • Weiter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der Wandler 100 weiter eine erste Koppelkomponente 122 (zum Beispiel als ein erster Optokoppler 122 ausgeführt) aufweisen, die eingerichtet ist, um Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom der Primärseiteschaltungsanordnung 112 bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom das Fehlersignal sein, welches durch einen optionalen Regelkreis 124 erzeugt wird, welcher optional in der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 vorgesehen ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder des Ausgangsstroms die Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsstrom, beispielsweise mit einem vordefinierten Faktor gewichtet, selbst sein. Ein Eingang der ersten Koppelkomponente 122, zum Beispiel der erster Optokoppler 122, kann mit dem einen oder den mehreren Ausgangsanschlüssen 118, zum Beispiel über die Sekundärseiteschaltungsanordnung 116, zum Beispiel über den optionalen Regelkreis 124, gekoppelt sein. Ein Ausgang der ersten Koppelkomponente 122, zum Beispiel des ersten Optokopplers 122, kann mit einem Eingang der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel mit einem Eingang der Lasterfassungsschaltung 212 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Koppelkomponente 122 so eingerichtet sein, dass sie eine Übertragung von einem Signal, zum Beispiel die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom, über eine galvanische Trennung zwischen der Primärseiteschaltungsanordnung 112 und der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116, zum Beispiel von der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 zur Primärseiteschaltungsanordnung 112, überträgt.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 so eingerichtet sein, dass ein Zustand auf der Sekundärseite 110 des Transformators 106 abhängig von der empfangenen Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangsstrom bestimmt wird, und ein Schaltersteuersignal 128 abhängig von dem bestimmten Zustand erzeugt wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 so eingerichtet sein, dass ein Zustand, in welchem die Ausgangsspannung geringer als eine vordefinierte Schwellspannung ist, als der bestimmte Zustand (auf den als Niederlastzustand (low load state) oder sogar Leerlaufzustand (zero load state) Bezug genommen werden kann, der veranschaulichenderweise einen Zustand beschreibt, in welchem im Wesentlichen keine Last 120 mit dem Ausgang 118 des Wandlers 100 gekoppelt ist), bestimmt wird.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm 300, welches ein Verfahren zum Ändern des Betriebszustands des Wandlers 100 von einem normalen Betriebsmodus, der im folgenden beschrieben wird, zu einem Bereitschaftsenergiesparzustand, in welchem der Wandler 100 ausgeschaltet ist, illustriert. Dieser Übergang wird durch Erkennen, dass der Wandler 100 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen, zum Beispiel seine Sekundärseite 110, in einen Niederlastzustand oder Leerlaufzustand eintritt oder befindet, eingeleitet.
  • Während dem normalen Betriebsmodus stellt der Regelkreis 124 der Steuereinheit 114 ein Signal bereit, welches der Steuereinheit 114 in einem ersten Schritt 302 ermöglicht, die Lastbedingungen auf der Sekundärseite 110 zu messen oder zu bestimmen. Die Lastbedingung wird von der Lasterfassungsschaltung 212 mit, zum Beispiel einer Leerlaufbedingung verglichen, zum Beispiel durch das Mittel zum Vergleichen des Wertes des Signals, das durch den Regelkreis 124 bereitgestellt wird, mit einem vordefinierten Schwellwert. In Schritt 304 kann der Leerlaufzustand daher abhängig von diesem Vergleich bestimmt werden. Falls der Leerlaufzustand nicht erkannt wird, wird der Wandler 100 weiter im Normalbetriebsmodus betrieben und die Schritte 302 und 304 werden in der Form eines Schleifensprozesses, d. h. einem konstanten und kontinuierlichen Überwachungsprozess durchgeführt, wobei die Überwachung genauso gut an Abtastintervalle einer bestimmten Frequenz erfolgen kann.
  • Beim Erkennen eines Leerlaufzustands wird in Schritt 306 ein Schaltersteuersignal 128 von der Steuereinheit 114 erzeugt, zum Beispiel durch die Lasterfassungsschaltung 212, und an den Schalterstromkreis 132 auf der Sekundärseite 110 des Wandlers 100 über das Mittel einer zweiten Koppelkomponente, wie zum Beispiel dem zweiten Optokoppler 130, übertragen. Dieses Vorgehen kann, zum Beispiel das Ändern des Schaltersteuersignals 128 von einem hohen Zustand zu einem niedrigen Zustand aufweisen, so dass der zweite Optokoppler 130 deaktiviert wird. Der auf der Sekundärseite 110 des Wandlers 100 angeordnete Schalterstromkreis 132 kann daher in Schritt 308 abgeschaltet werden, zum Beispiel indem bestimmte elektronische Komponenten, wie zum Beispiel Transistoren innerhalb der Steuerschaltung, deaktiviert werden. Während dem Deaktivieren des Schalterstromkreises 132 kann ein Primärseiteschaltungssteuersignal 134 in Schritt 310 erzeugt werden und eine dritte Koppelkomponente, wie zum Beispiel ein dritter Optokoppler 136, kann eingesetzt werden, um das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 an die Primärseite 108 des Wandlers 100 zu übertragen. Zum Schluss kann in Schritt 312 die Primärseite 108 des Wandlers 100 aufgrund des Empfangs des entsprechend eingestellten Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignals 134 ausgeschaltet werden.
  • Falls die Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel die Steuereinheit 114, den (zum Beispiel vordefinierten) Zustand der Sekundärseite 110, zum Beispiel der Leerlaufzustand, feststellt, kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel die Steuereinheit 114, das Schaltersteuersignal 128 an einem Ausgang, zum Beispiel einem Ausgangsstift, der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114, zum Beispiel deren Lasterfassungsschaltung 212, erzeugen.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100 weiter die zweite Koppelkomponente 130 (die zum Beispiel als ein zweiter Optokoppler 130 implementiert ist), die eingerichtet ist, um das Schaltersteuersignal 128 von der Primärseiteschaltungsanordnung 112 dem Schalterstromkreis 132, der auf der Sekundärseite 110 angeordnet sein kann, bereitzustellen, aufweisen. Ein Eingang der zweiten Koppelkomponente 130, zum Beispiel des zweiten Optokopplers 130, kann mit dem Ausgang der Primärseiteschaltungsanordnung 112, an dem das Schaltersteuersignal 128 bereitgestellt wird, gekoppelt sein. Ein Ausgang der zweiten Koppelkomponente 130, zum Beispiel des zweiten Optokopplers 130, kann mit einem Eingang des Schalterstromkreises 132 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Koppelkomponente 130 so eingerichtet sein, dass eine Übertragung eines Signals, zum Beispiel des Schaltersteuersignals 128, über eine galvanische Trennung zwischen der Primärseiteschaltungsanordnung 112 und dem Schalterstromkreis 132, zum Beispiel von der Primärseiteschaltungsanordnung 112 zu dem Schalterstromkreis 132, vorgesehen wird.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Ausgang des Schalterstromkreises 132 mit der Primärseiteschaltungsanordnung 112 gekoppelt werden, um ein Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 abhängig von dem Schaltersteuersignal 128 für die Primärseiteschaltungsanordnung 112 bereitzustellen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Ausgang des Schalterstromkreises 132 über die erste Koppelkomponente 122 (zum Beispiel dem ersten Optokoppler 122), wie gezeigt, zum Beispiel in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, oder über die dritte Koppelkomponente 136 (zum Beispiel einem dritten Optokoppler 136), gekoppelt sein. Ein Eingang der dritten Koppelkomponente 136, zum Beispiel der dritte Optokoppler 136, kann mit dem Ausgang des Schalterstromkreises 132 gekoppelt sein, an dem das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 vorgesehen ist. Ein Ausgang der dritten Koppelkomponente 136, zum Beispiel des dritten Optokopplers 136, kann mit einem Eingang der Primärseiteschaltungsanordnung 112 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die dritte Koppelkomponente 136 so eingerichtet sein, dass eine Übertragung von einem Signal, zum Beispiel dem Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134, über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Primärseiteschaltungsanordnung 112 und dem Schalterstromkreis 132, zum Beispiel von dem Schalterstromkreis 132 zu der Primärseiteschaltungsanordnung 112, vorgesehen ist.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 100, zum Beispiel die Leistungsstufe 106 (zum Beispiel an der Primärseite des Transformators 106) mindestens einen Schalter aufweisen, der zum Beispiel mit der Steuereinheit 114 und der Primärseite 108 des Transformators 106 gekoppelt ist, so dass er den Stromfluss durch die Primärseite 108 des Transformators 106 abhängig von einem von der Steuereinheit 114 bereitgestellten Schaltersteuersignals bestimmt. Die Anzahl der Schalter (zum Beispiel eins, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr) als auch deren Anordnung und Kopplung hängt von der Art des Wandlers, der realisiert wird, ab. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der mindestens eine Schalter mindestens einen Transistor, zum Beispiel mindestens einen Leistungstransistor, zum Beispiel einen Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Metalloxid-Halbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Leistungs-Metalloxid-Halbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen DMOS-Feldeffekttransistor oder einen UMOS-Feldeffekttransistor aufweisen.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Primärseiteschaltungsanordnung 112 einen oder mehrere Stromversorgungsschalter 138, 140, zum Beispiel einen ersten Stromversorgungsschalter 138 und einen zweiten Stromversorgungsschalter 140, aufweisen. Ein Steueranschluss des ersten Stromversorgungsschalters 138 kann mit dem Ausgang der dritten Koppelkomponente 136 (zum Beispiel einem dritten Optokoppler 136) gekoppelt sein, um das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 zu empfangen. Ein erster gesteuerter Anschluss des ersten Stromversorgungsschalters 138 kann mit der ersten Seite der Leistungsstufe 106, zum Beispiel der ersten Seite 108 des Transformators 106 gekoppelt sein und ein zweiter gesteuerter Anschluss des ersten Stromversorgungsschalters 138 kann beispielsweise mit einem Eingang der Stromversorgungsschaltung 210 der Steuereinheit 114 gekoppelt sein. In dem Fall, dass der erste Stromversorgungsschalter 138 eingeschaltet wird, kann veranschaulichenderweise, die (zum Beispiel gleichgerichtete) angelegte Eingangsspannung an die Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel an die Steuereinheit 114, angelegt werden, um diese aufzuladen. In dem Fall, dass der erste Stromversorgungsschalters 138 ausgeschaltet ist, kann jedoch die (zum Beispiel gleichgerichtete) angelegte Eingangsspannung von der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114, abgetrennt werden, um dadurch die selbige zu deaktivieren.
  • Ein Steueranschluss des zweiten Stromversorgungsschalters 140 kann mit dem Ausgang der dritten Koppelkomponente 136 (zum Beispiel einem dritten Optokoppler 136) gekoppelt werden, um das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 zu empfangen. Weiter kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein erster gesteuerter Anschluss des zweiten Stromversorgungsschalters 140 mit der ersten Seite der Leistungsstufe 106, zum Beispiel der ersten Seite 108 des Transformators 106 (jedoch nachgeschaltet mit Bezug auf den Knoten, an welchen der erste gesteuerte Anschluss des ersten Stromversorgungsschalters 138 gekoppelt sein kann) gekoppelt sein, und ein zweiter gesteuerter Anschluss des zweiten Stromversorgungsschalters 140 kann, zum Beispiel mit einem Eingang der Stromversorgung 210 der Steuereinheit 114 gekoppelt sein. Veranschaulichenderweise kann daher, im Fall dass der zweite Stromversorgungsschalter 140 eingeschaltet ist, die (zum Beispiel gleichgerichtete) angelegte Eingangsspannung an die Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114, angelegt werden, um diese dadurch mit Strom zu versorgen. Falls jedoch der erste Stromversorgungsschalter 138 ausgeschaltet ist, kann die (zum Beispiel gleichgerichtete) angelegte Eingangsspannung von der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114 getrennt werden, um dieselbe dadurch zu deaktivieren.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Wandlers 100 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben. In einem im Nachfolgenden als der Normalbetriebsmodus bezeichneten Modus, wird eine Gleichspannung (zum Beispiel in dem Bereich von 50 V bis ungefähr 1 kV oder sogar mehr) oder eine Wechselspannung (zum Beispiel in dem Bereich von 85 V bis ungefähr 720 V, wobei bemerkt wird, dass die Schaltung gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen auch in weiteren Bereichen, wie zum Beispiel in dem Bereich von 50 V bis ungefähr 1 kV oder sogar mehr betrieben werden kann), die gewandelt werden soll, an den einen oder die mehreren Eingangsanschlüsse 102 angelegt. Die Stromversorgung 210 der Steuereinheit 114 wird über den ersten Stromversorgungsschalter 138 und/oder den zweiten Stromversorgungsschalter 140 mit einer Versorgungsspannung versehen. Die Modulationsschaltung 202 der Steuereinheit 114 (falls vorhanden) (im Allgemeinen die Primärseiteschaltungsanordnung 112) kann das mindestens eine Schaltersteuersignal für den mindestens einen Schalter des Wandlers 100 bereitstellen. Das mindestens eine Schaltersteuersignal steuert den mindestens einen Schalter des Wandlers 100, 50 dass der mindestens eine Schalter des Wandlers 100 den Strom und/oder die Spannung, die an den einen oder die mehreren Eingangsanschlüsse 102 angelegt ist, in einer getakteten oder geschalteten Weise (clocked or switched manner) an die Primärseite 108 des Wandlers bereitstellt. Auf diese Weise wird ein Strom und/oder eine Spannung in der Sekundärseite 110 des Wandlers 106 induziert, wobei deren Mittelwert der gewünschten umgewandelten Gleichspannung, die an dem einen oder den mehreren Ausgangsanschlüssen 118 des Wandlers 100 bereitgestellt wird, entspricht. Im Normalbetriebsmodus des Wandlers 100 stellt die erste Koppelkomponente 122 (die, zum Beispiel als ein erster Optokoppler 122 implementiert ist) Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom der Primärseiteschaltungsanordnung 112 bereit. Die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom kann von der Lasterfassungsschaltung 212 der Steuereinheit 114 ausgewertet werden und stellt veranschaulichenderweise ein Rückkopplungssignal der Sekundärseite 110 des Wandlers 106 dar. Die Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel die Modulationsschaltung 202 der Steuereinheit 114, kann das mindestens eine Schalterkontrollesignal aufgrund der Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom anpassen, so dass die Rate, mit welcher der mindestens eine Schalter des Wandlers 100 den Strom und oder die Spannung an den einen oder die mehreren Eingangsanschlüsse 102 der Primärseite 108 des Wandlers in einer getakteten oder geschalteten Weise bereitstellt, angepasst wird. Das Anpassen des Schaltersteuersignals kann daher zum Anpassen des Stroms und/oder Spannung, welche in der Sekundärseite 110 des Wandlers 106 induziert werden, führen, so dass deren Mittelwert auch entsprechend angepasst wird. Durch das Anpassen des mindestens einen Schaltersteuersignals kann die Steuereinheit 114 daher den Wert der gewünschten gewandelten Gleichspannung, die an einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen 118 des Wandlers 100 bereitgestellt wird, gemäß zum Beispiel einer PWM oder einer PFM, einstellen.
  • Die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangstrom, welche der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114, von der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 bereitgestellt wird, wird weiter durch die Lasterfassungsschaltung 212 ausgewertet. Die Lasterfassungsschaltung 212 ist so konfiguriert, dass sie einen Zustand der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116, in welchem im Wesentlichen keine Last mit dem Ausgang 118 des Wandlers 100 gekoppelt ist, erkennt. Im nachfolgenden wird auf diesen Zustand mit Niederlastzustand oder sogar Leerlaufzustand (zero load) Bezug genommen. Der Erfassungsprozess kann das Vergleichen von einer oder mehreren Werten, die aus der Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder Ausgangsstrom ausgewertet wurden, mit einem oder mehreren vordefinierten Schwellwerten aufweisen. Der Erfassungsprozess kann ein Ergebnis liefern, das auf dem Vergleich von dem einen oder mehreren Werten mit dem einen oder mehreren vordefinierten Schwellwerten basiert und so bestimmen, ob ein Niederlastzustand an der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 vorliegt. Solange der Niederlastzustand nicht erkannt wird, wird der Wandler 100 weiter in einem Normalbetriebsmodus, zum Beispiel mit einem PWM- oder einem PFM-Modus, betrieben. Nach dem Erkennen des Niederlastzustandes erzeugt die Lasterfassungsschaltung 212 ein Schaltersteuersignal 128, welches an den Schalterstromkreis 132 über die zweite Koppelkomponente 130 (die, zum Beispiel als ein zweiter Optokoppler 130 implementiert ist) übertragen wird. Das Schaltersteuersignal 128 deaktiviert die Steuereinheit 114. Abhängig von dem Schaltersteuersignal 128 kann der Schalterstromkreis 132 das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 138 über die dritte Koppelkomponente 136 (die, zum Beispiel als ein dritter Optokoppler 136 implementiert ist) der Primärseiteschaltungsanordnung 112 bereitstellen. In diesem Fall ist das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 so konfiguriert, dass wenn es von der Primärseiteschaltungsanordnung 112 empfangen wird, zur einer Deaktivierung der Steuereinheit 114 führt. Das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 kann zum Öffnen von mindestens einen von dem ersten Stromversorgungsschalter 138 und dem zweiten Stromversorgungsschalter 140 führen. Die Stromversorgung 210 wird dadurch von der Stromversorgung getrennt und die Steuereinheit 114 geht demzufolge in den deaktivierten Modus (d. h. sie ist deaktiviert) über. Zusätzlich kann der Schalterstromkreis 132 eine Deaktivierung der ersten Koppelkomponente 122 (der Prozess ist in dem vereinfachten Schaltbild von 1 nicht gezeigt) hervorrufen. Die Übertragung der Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom von der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 an die Primärseiteschaltungsanordnung 112 wird dadurch unterbrochen.
  • In der Zeit, in der die Steuereinheit 114 deaktiviert ist, überwacht der Schalterstromkreis 132 die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom, die an dem Ausgang 118 des Wandlers 100 bereitgestellt werden. Der Überwachungsprozess kann den Vergleich der Ausgangsspannung und/oder des Ausgangsstroms mit, respektive, einer Schwellspannung und/oder einem Schwellstrom aufweisen. Falls die Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsstrom unter die Schwellspannung und/oder Schwellstrom fallen, kann der Schalterstromkreis 132 das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 über die dritte Koppelkomponente 136 der Primärseiteschaltungsanordnung 112 bereitstellen, um die Steuereinheit 114 zu reaktivieren.
  • Die Reaktivierung der Steuereinheit wird bewirkt, indem die Stromversorgung 210 der Steuereinheit 114 mit Strom versorgt wird, zum Beispiel indem mindestens einer von dem ersten Stromversorgungsschalter 138 und dem zweiten Stromversorgungsschalter 140 geschlossen wird. Zusätzlich reaktiviert der Schalterstromkreis 132 die erste Koppelkomponente 122 (der Prozess ist in dem vereinfachten Schaltbild von 1 nicht gezeigt), so dass die Übertragung der Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangsstrom von der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 zur Primärseiteschaltungsanordnung 112 fortgesetzt wird. Die Steuereinheit 114 nimmt dadurch den Normalbetriebsmodus wieder auf.
  • 4 zeigt einen weiteren Wandler gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der in 4 gezeigte Wandler 400 entspricht einer Modifikation des in 1 gezeigten Wandlers 100. Gleiche Komponenten sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen beschriftet und nur die Unterschiede mit Bezug auf den in 1 gezeigten Wandler 100 werden im Detail beschrieben.
  • Der Aspekt, in welchem sich der in 1 gezeigte Wandler 100 von dem in 4 gezeigten Wandler 400 unterscheidet, betrifft den Pfad des Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignals 134, welches vom Schalterstromkreis 132 über die dritte Koppelkomponente 136 zur Primärseiteschaltungsanordnung 112 übertragen wird. Der in 1 gezeigte Wandler 100, in welchem abhängig von dem Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 der Zustand von mindestens einem von dem ersten Stromversorgungsschalter 138 und dem zweiten Stromversorgungsschalter 140 geändert wird (d. h. ein leitender Zustand oder ein nicht-leitender Zustand eingestellt wird), um der Stromversorgung 210 der Steuereinheit 114 Strom bereitzustellen oder um die Stromversorgung 210 vom Strom zu trennen, wird so geändert, dass das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 in dem in 4 gezeigten Wandler 400 der Steuereinheit 114 selbst, zum Beispiel der Schalterzustandserfassungsschaltung 214, bereitgestellt wird. Die Schalterzustandserfassungsschaltung 214 kann abhängig von dem Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 entweder die Stromversorgung 210 der Steuereinheit in einen ersten Zustand setzen, in welchem sie die Steuereinheit 114 mit Strom versorgt, oder sie kann die Stromversorgung 210 der Steuereinheit 114 in einem zweiten Zustand setzen, in welchem sie die Steuereinheit 114 nicht mit Strom versorgt. Der erste Zustand der Stromversorgung 210 bewirkt daher den Normalbetriebsmodus der Steuereinheit 114, in welchem die Steuereinheit 114 von der Stromversorgung 210 versorgt wird, wobei der zweite Zustand der Stromversorgung 210 einen deaktivierten Modus der Steuereinheit 114 bewirkt, in welchem die Steuereinheit 114 nicht von der Stromversorgung 210 versorgt wird. Die zwei Betriebszustände der Stromversorgung 210 können den zwei Zuständen des Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 beliebig zugewiesen werden, wie zum Beispiel so, dass ein niedriger Signalwert den zweiten Zustand anzeigen kann und ein hoher Signalwert den ersten Zustand anzeigen kann. Mit anderen Worten wird die Funktionalität des Verbindens und Trennens der Steuereinheit 114 mit Strom von dem mindestens einen von dem ersten Stromversorgungsschalter 138 und dem zweiten Stromversorgungsschalter 140 gemäß dem in 1 gezeigten Wandler 100 in die Stromversorgung 210 des in 4 gezeigten Wandlers 400 übertragen. Der Betrieb des in 4 gezeigten Wandlers 110 ist ansonsten mit dem in 1 gezeigten äquivalent, da die gerade beschriebene Modifikation das seinem Betrieb zu Grunde liegende Konzept nicht verändert.
  • 5 zeigt noch einen weiteren Wandler 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der in 5 gezeigte Wandler 500 entspricht einer Modifikation des in 4 gezeigten Wandlers 400. Gleiche Komponenten werden daher mit den gleichen Bezugszeichen beschriftet und nur die Unterschiede mit Bezug auf den in 4 gezeigten Wandler 400 werden im Detail beschrieben.
  • Der Aspekt, in welchem sich der in 5 gezeigte Wandler 400 von dem in 4 gezeigten Wandler 400 unterscheidet, betrifft die Vereinigung der ersten Koppelkomponente 122 und der zweiten Koppelkomponente 136. In dem Ausführungsbeispiel des in 5 gezeigten Wandlers 500 ist die erste Koppelkomponente 122 eingerichtet, um ein kombiniertes Sekundärseitesignal 502 von der Sekundärseiteschaltungsanordnung 116 zu der Primärseiteschaltungsanordnung 112 zu übertragen. Das kombinierte Sekundärseitesignal 205 kann sowohl die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom als auch das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 aufweisen. Der Ausgang des Schalterstromkreises 132 ist daher mit der ersten Koppelkomponente 122 (anstelle, wie in 4 gezeigt, mit der dritten Koppelkomponente 136 gekoppelt zu sein) gekoppelt. Die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom und das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 werden daher beide der Primärseiteschaltungsanordnung 112, zum Beispiel der Steuereinheit 114, zum Beispiel der Schalterzustandserfassungsschaltung 214 und der Lasterfassungsschaltung 212, bereitgestellt. Die Schalterzustandserfassungsschaltung 214 und die Lasterfassungsschaltung 212 können so eingerichtet sein, dass sie das bereitgestellte kombinierte Sekundärseitesignal 502 von der ersten Koppelkomponente 122 auswerten, so dass die Schalterzustandserfassungsschaltung 214 bestimmen kann, ob die Stromversorgung 210 in dem ersten Zustand (welcher dem Normalbetriebsmodus der Steuereinheit 114 entspricht) oder dem zweiten Zustand (welcher dem deaktivierten Modus der Steuereinheit 114 entspricht) betrieben werden soll und die Lasterfassungsschaltung 212 bestimmen kann, ob der Niederlastzustand vorliegt oder nicht. Zum Beispiel kann die Schalterzustandserfassungsschaltung 214 eingerichtet sein, um eine Polarität des von der ersten Koppelkomponente 122 bereitgestellten Sekundärseitesignals 502 auszuwerten, die anzeigen kann, ob die Steuereinheit 114 in den ersten Zustand (d. h., zum Beispiel, den stromversorgten Zustand, powered state) oder den zweiten Zustand (d. h., zum Beispiel, den stromlosen Zustand, unpowered state) gesetzt werden soll. Mit anderen Worten kann die Polarität das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134 repräsentieren. Die Lasterfassungsschaltung 212 kann eingerichtet sein, um den Istwert des kombinierten Sekundärseitesignals 502 auszuwerten. Der Istwert kann die Information 126 über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom am Ausgang repräsentieren. Weiter kann zwischen dem einen oder den mehreren Ausgangsanschlüssen 118 und der ersten Koppelkomponente 122 ein Deaktivierungsschalter 504 vorgesehen werden, dessen Zustand (das heißt, leitend oder nicht-leitend) durch das Signal, welches an dem Ausgang des Schalterstromkreises 132 bereitgestellt wird, d. h. das Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal 134, eingestellt wird. Abhängig davon, ob die Steuereinheit 114 aktiviert oder deaktiviert werden soll, kann der Schalter 504 geöffnet oder geschlossen (das heißt, in einen leitenden Zustand oder in einen nicht-leitenden Zustand gesetzt werden) werden. Die Vereinigung der ersten Koppelkomponente 122 und der dritten Koppelkomponente 136 kann zu reduzierten Herstellungskosten und zu einer mehr kompakten Gestaltung des in 5 gezeigten Wandlers führen. Der Betrieb des in 5 gezeigten Wandlers 500 ist jedoch dem Betrieb des in 4 gezeigten Wandlers 400 ähnlich.
  • 6 zeigt eine mögliche Implementierung des in 1 gezeigten Wandlers 100. Der Wandler 600 hat einen ersten Eingangsanschluss 601 und einen zweiten Eingangsanschluss 602. Der erste Eingangsanschluss 601 und der zweite Eingangsanschluss 602 sind, respektive, mit einem ersten Eingang 604 und einem zweiten Eingang 605 eines Filterkreises 603 verbunden. Der Filterkreis 603 kann einen ersten Kondensator 608 und einen zweiten Kondensator 610 aufweisen, die parallel mit dem ersten Eingang 604 und dem zweiten Eingang 608 des Filterkreises 603 gekoppelt sind. Eine erste Spule 609 ist zwischen dem ersten Kondensator 608 und dem zweiten Kondensator 610 gekoppelt, wobei die erste Spule 608 eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung aufweist, welche miteinander magnetisch gekoppelt sind, und die erste Wicklung in Serie zwischen dem ersten Eingang 604 und einem ersten Ausgang 602 des Filterkreises 603 gekoppelt ist und die zweite Wicklung in Serie zwischen den zweiten Eingang 605 und einem zweiten Ausgang 607 des Filterkreises 603 gekoppelt ist. Ein dritter Kondensator 611 und ein vierter Kondensator 612, die in Serie gekoppelt sind, sind in parallel mit dem zweiten Kondensator 610 und auch in parallel mit dem ersten Ausgang 606 und dem zweiten Ausgang 607 gekoppelt. Der Filterkreis 603 weist einen dritten Ausgang 613 auf, der mit einer Anzapfung, die zwischen dem dritten Kondensator 611 und vierten Kondensator 612 vorgesehen ist, gekoppelt ist.
  • Der erste Ausgang 606 und der zweite Ausgang 607 des Filterkreises 603 können, respektive, mit einem ersten Eingang 615 und einem zweiten Eingang 616 eines Gleichrichters 614 gekoppelt sein. Eine Anordnung von vier Dioden, welche auch als Vollwellengleichrichter bezeichnet wird, ist zwischen dem ersten Eingang 615 und dem zweiten Eingang 616 und einem ersten Ausgang 617 und einem zweiten Ausgang 618 des Gleichrichters 614 gekoppelt.
  • Der erste Ausgang 617 und der zweite Ausgang 618 des Gleichrichters 614 sind, respektive, mit einem ersten elektrischen Pfad 619 und einem zweiten elektrischen Pfad 620 gekoppelt. Zusätzlich ist der erste Ausgang 617 des Gleichrichters 614 über einen dritten Widerstand 631 mit einem ersten Anschluss 632 einer Inbetriebnahmesteuerschaltung (startup control circuit) 633 verbunden. Der zweite Pfad 620 ist mit Masse verbunden. Ein Kontakt von einem fünften Kondensator 621 ist mit dem ersten Pfad 619 gekoppelt und ist weiter mit einem Ende von einer ersten Wicklung von einer zweiten Spule 622 gekoppelt, der andere Kontakt des fünften Kondensators 621 ist über einen ersten Widerstand 623 mit einer Source von einem ersten Transistor T15 gekoppelt. Die zweite Spule 622 weist eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung auf, die magnetisch miteinander gekoppelt sind, zum Beispiel durch eine ferromagnetische Spule. Ein Ende der zweiten Wicklung ist an Masse gekoppelt, das andere Ende ist über einen zweiten Widerstand 624 mit einem Anschluss ZCD der Steuereinheit 114 verbunden.
  • Das andere Ende der ersten Wicklung der zweiten Spule 622 ist mit einem Drain des ersten Transistor T15 und weiter mit einem Kontakt einer ersten Diode 625 gekoppelt. Der andere Kontakt der ersten Diode 625 ist mit einer ersten Seite von einem sechsten Kondensator 626 und mit einem ersten Eingang 628 einer PFC(power factor correction, Blindleistungskompensation)-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt. Die andere Seite des sechsten Kondensators 626 und ein zweiter Eingang 629 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 sind mit dem zweiten Pfad 620 gekoppelt und dadurch mit Masse verbunden. Eine zweite Diode 630 ist zusätzlich parallel mit der ersten Wicklung der zweiten Spule 622 und der ersten Diode 625 gekoppelt. Ein Gate des ersten Transistors T15 ist mit einem Anschluss (zum Beispiel einem Stift) GD0 der Steuereinheit 114 gekoppelt und die Source des ersten Transistors T15 ist, außer über den ersten Widerstand 623 mit Masse gekoppelt zu sein, weiter noch mit einem Anschluss CS1 der Steuereinheit 114 gekoppelt.
  • Innerhalb der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 sind ein vierter Widerstand 634, ein zweiter Transistor T14 und ein fünfter Widerstand 635 in Serie zwischen dem ersten und zweiten Eingang 628, 629 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt, wobei ein Drain des zweiten Transistors T14 mit dem vierten Widerstand 634 gekoppelt ist und ein Source des zweiten Transistors T14 mit dem fünften Widerstand 635 gekoppelt ist. Der zweite Widerstand 634 ist weiter mit einem ersten Ausgang 638 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt. Ein Gate des Transistors T14 ist über einen sechsten Widerstand 641 mit einem ersten Ausgang 637 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 und mit einem dritten Ausgang 639 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt. Die Source des zweiten Transistors T14, ist außer, dass sie über den fünften Widerstand 635 mit den zweiten Eingang 629 gekoppelt ist, zusätzlich mit einem zweiten Ausgang 640 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 und mit einer Seite von einem siebten Kondensator 636 gekoppelt, die andere Seite des Kondensators 636 ist mit dem zweiten Eingang 629 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt. Der zweite Ausgang 640 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 ist mit einem VS0-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt.
  • Der erste Ausgang 638 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung ist mit einem ersten Eingang 642 eines Stromschalterkreises (current switching circuit) 643 gekoppelt. Innerhalb des Stromschalterkreises 643 ist ein erster Eingang 642 mit einem Drain eines dritten Transistors T13 gekoppelt. Ein Source des dritten Transistors ist über einen ersten Knoten 654 mit einem Drain eines vierten Transistors T12 gekoppelt. Ein Source des vierten Transistors T12 ist mit einem Kontakt eines siebten Widerstands 652 gekoppelt, dessen anderer Kontakt ist mit Masse gekoppelt. Ein CS0N-Anschluss der Steuereinheit 114 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem siebten Widerstand 652 und Masse gekoppelt. Die Source des vierten Transistors T12 ist weiter mit dem Anschluss CS0P der Steuereinheit 114 gekoppelt. Das Gate des dritten Transistors T13 ist über einen neunten Widerstand 648 mit einem Anschluss HSGD der Steuereinheit 114 gekoppelt. Das Gate des vierten Transistors T12 ist über einen achten Widerstand 651 mit dem Anschluss GD1 der Steuereinheit 114 gekoppelt. Der erste Knoten 654 ist weiter über eine dritte Spule 653 mit einem ersten Ausgang 644 des Stromschalterkreises 643 und mit einem Anschluss HSGND der Steuereinheit 114 gekoppelt. Ein Ende eines achten Kondensators 650 ist mit dem ersten Knoten 654 gekoppelt, das andere Ende ist mit einem Anschluss HSVCC der Steuereinheit 114 und über eine dritte Diode 649 und einem zehnten Widerstand 647, die in Serie angeordnet sind, mit einem Anschluss VCC der Steuereinheit 114 gekoppelt.
  • Der erste Ausgang 644 des Stromschalterkreises 643 ist mit einem zweiten Eingang 659 einer Transformierschaltung (transforming circuit) 657 gekoppelt. Die Transformierschaltung 657 weist weiter einen ersten Eingang 658 auf, an den über einen neunten Kondensator 656 der Ausgang 638 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt ist. Der erste Eingang 658 der Transformierschaltung ist über einen zehnten Kondensator 661 mit Masse gekoppelt. Eine erste Wicklung auf der Primärseite eines Transformators 660 ist zwischen dem ersten Eingang 658 und dem zweiten Eingang 659 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Die Primärseite des Transformators 660, zum Beispiel die erste Wicklung, ist magnetisch mit seiner Sekundärseite, die durch eine zweite und eine dritte Wicklung des Transformators 660 gebildet wird, gekoppelt. Ein Ende der zweiten Wicklung auf der Sekundärseite des Transformators 660 ist über eine vierte Diode 662 und eine vierte Spule 665, die in Serie angeordnet sind, mit einem ersten Ausgang 667 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Ein Ende der dritten Wicklung auf der Sekundärseite des Transformators 660 ist über eine fünfte Diode 663 mit dem elektrischen Pfad zwischen der vierten Diode 662 und der vierten Spule 665 gekoppelt. Eine Seite eines elften Kondensators 664 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen der vierten Diode 662 und der vierten Spule 665 gekoppelt, die andere Seite des elften Kondensators 664 ist mit einer Anzapfung zwischen der zweiten Wicklung und der dritten Wicklung der Sekundärseite des Transformators 660 gekoppelt und ist weiter mit dem zweiten Ausgang 668 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Ein zwölfter Kondensator 666 ist zwischen dem ersten Ausgang 667 und dem zweiten Ausgang 668 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Der zweite Ausgang 668 ist weiter mit Signalmasse verbunden. Die Signalmasse kann unabhängig von der Bezugsmasse sein oder kann mit Masse verbunden sein. Die Transformierschaltung 657 weist weiter einen dritten Ausgang 669, einen vierten Ausgang 670 und einen fünften Ausgang 671 auf, wobei all diese Ausgänge mit dem elektrischen Pfad zwischen der vierten Spule 665 und dem ersten Ausgang 667 der Transformierschaltung 657 gekoppelt sind.
  • Eine fünfte Spule 672 ist magnetisch mit der ersten Wicklung der Primärseite und der zweiten und dritten Wicklung der Sekundärseite des Transformators 660 gekoppelt. Ein Ende der Spule 672 ist mit Masse verbunden, das andere Ende ist über einen elften Widerstand 673 und einer sechsten Diode 674 mit einem ersten Knoten 675 gekoppelt. Der erste Knoten 675 ist weiter mit einem zweiten Anschluss 676 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633, mit einem ersten Ausgang 637 der PFC-Erkennung-Abtrennschaltung 627, mit einem ersten Anschluss 679 einer VCC-Abtrennschaltung (VCC cut off circuit) 678 und über einen dreizehnten Kondensator 677 mit Masse gekoppelt.
  • Die VCC-Abtrennschaltung 678 weist weiter einen zweiten Anschluss 680 und einen dritten Anschluss 681 auf. Ein Emitter eines fünften Transistors T11 ist mit dem zweiten Anschluss 680 gekoppelt und ein Kollektor des Transistors T11 ist mit dem ersten Anschluss 679 gekoppelt. Ein Emitter eines sechsten Transistors T10 ist über einen dreizehnten Widerstand 682 mit dem ersten Anschluss 679 gekoppelt. Eine Basis des sechsten Transistors T10 ist über einen zwölften Widerstand 683 auch mit dem ersten Anschluss 679 gekoppelt und ist weiter über einen vierzehnten Widerstand 684 mit dem dritten Anschluss 681 der VCC-Abtrennschaltung 678 gekoppelt. Ein Kollektor des sechsten Transistors T10 und eine Basis des fünften Transistors T11 sind beide über eine siebte Diode 685 mit Masse verbunden. Der zweite Ausgang 680 der VCC-Abtrennschaltung 678 ist mit dem VCC-Anschluss der Steuereinheit 114 und über einen vierzehnten Kondensator 686 mit einem GND-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt, wobei der GND-Anschluss schließlich mit Masse verbunden ist.
  • Der Wandler 600 weist weiter eine Steuerschaltung (control circuit) 689 auf. Die Steuerschaltung 689 hat einen Eingang 690, welcher mit einem Emitter eines siebten Transistors T8 gekoppelt ist. Ein Kollektor des siebten Transistors T8 ist mit dem dritten Ausgang 669 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Eine Basis des siebten Transistors T8 ist über einen fünfzehnten Widerstand 688 mit dem zweiten Ausgang 670 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Ein Kontakt einer lichtemittierenden Diode eines dritten Optokopplers Opto3 ist über einen achtzehnten Widerstand 691 mit dem Eingang 690 gekoppelt, der andere Kontakt der lichtemittierenden Diode des dritten Optokopplers Opto3 ist über eine achte Diode 693 an die Signalmasse gekoppelt. Ein Kontakt von einem fünfzehnten Kondensator 694 ist über einen siebzehnten Widerstand 692 mit dem Eingang 690 der Steuerschaltung 689 und über einen zwanzigsten Widerstand 695 mit Signalmasse gekoppelt. Der andere Kontakt des fünfzehnten Kondensator 694 ist mit einer Seite einer Parallelschaltung aus einem sechzehnten Kondensator 696 und einem neunzehnten Widerstand 697 gekoppelt, die andere Seite der Parallelschaltung ist mit dem elektrischen Pfad zwischen den zwei Kontakten der lichtemittierenden Diode des dritten Optokopplers Opto3 gekoppelt. Ein Steuerkontakt der achten Diode 693 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem zwanzigsten Widerstand 695 und dem Kontakt des fünfzehnten Kondensators 694, welcher mit dem siebzehnten Widerstand 692 gekoppelt ist, gekoppelt. Zusätzlich zu der lichtemittierenden Diode weist der Optokoppler Opto3 ein lichtempfindliches Schaltelement, zum Beispiel einen Fototransistor, auf. Ein Kontakt des Fototransistors des dritten Optokopplers Opto3 ist mit einem VDD-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt, der andere Kontakt des Fototransistors des dritten Optokopplers Opto3 ist mit einem VS1-Anschluss der Steuereinheit 114 und über einen einundzwanzigsten Widerstand 698 mit Masse gekoppelt. Weiter ist ein siebzehnter Kondensator 699 parallel zwischen Masse und dem VDD-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt und ein achtzehnter Kondensator 6100 ist parallel zwischen Masse und dem VS1-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt.
  • Die Basis des siebten Transistors T8 ist, außer dass sie über den fünfzehnten Widerstand 688 mit dem vierten Ausgang 670 der Transformierschaltung 657 gekoppelt ist, auch über einen sechzehnten Widerstand 687 mit einem ersten Eingang 6103 eines Schalterstromkreises 6101 gekoppelt. Ein zweiter Eingang 6102 des Schalterstromkreises 6101 ist mit dem fünften Ausgang 671 der Transformierschaltung 657 gekoppelt. Der zweite Eingang 6102 ist über eine Serienschaltung aus einem sechsundzwanzigsten Widerstand 6106 und einem siebenundzwanzigsten Widerstand 6107 an Signalmasse gekoppelt. Ein Kollektor eines achten Transistors T2 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem zweiten Eingang 6102 des Schalterstromkreises 6101 und dem sechsundzwanzigsten Widerstand 6106 und über einen neunundzwanzigsten Widerstand 6108 mit einer Basis des gleichen achten Transistors T2 gekoppelt. Die Basis des achten Transistors T2 ist weiter über eine neunte Diode 6109 mit Signalmasse und über einen achtundzwanzigsten Widerstand 6112 mit einer Basis eines zehnten Transistors T3 gekoppelt. Die Basis des zehnten Transistors T3 ist mit einer Parallelschaltung, die einen zwanzigsten Kondensator 6110 und einen zweiunddreißigsten Widerstand 6111 aufweist, gekoppelt, wobei die gleiche Parallelschaltung weiter mit Signalmasse verbunden ist. Ein Kollektor des zehnten Transistors T3 ist mit Signalmasse verbunden, ein Emitter des zehnten Transistors T3 ist über einen siebenundzwanzigsten Widerstand 6113 mit einem Emitter des achten Transistors T2 gekoppelt. Der Emitter des zehnten Transistors T3 ist weiter an einen Emitter eines neunten Transistors T4 gekoppelt. Ein Kollektor des neunten Transistors T4 ist über einen einunddreißigsten Widerstand 6114 mit Signalmasse und mit einer Basis von einem zwölften Transistor T5 verbunden. Die Basis des neunten Transistors T4 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem sechsundzwanzigsten Widerstand 6106 und dem dreißigsten Widerstand 6107 gekoppelt. In dem Schalterstromkreis 6101 ist weiter ein elfter Transistor T1 vorgesehen, wobei dessen Kollektor mit dem ersten Eingang 6103 des Schalterstromkreises 6101 gekoppelt ist, dessen Emitter mit Signalmasse gekoppelt ist und dessen Basis über einen zweiundzwanzigsten Widerstand 6115 mit dem elektrischen Pfad zwischen einem ersten Kontakt eines Fototransistors eines ersten Optokopplers Opto1 und einem dreiundzwanzigsten Widerstand 6116, der schließlich mit Signalmasse verbunden wird, gekoppelt ist. Ein zweiter Kontakt des Fototransistors des ersten Optokopplers Opto1 ist über einen vierundzwanzigsten Widerstand 6117 mit einem Kollektor eines dreizehnten Transistors T6 und über einen neunzehnten Kondensator 6118 mit Signalmasse gekoppelt.
  • Ein Emitter des dreizehnten Transistors T6 ist mit Signalmasse verbunden und eine Basis des dreizehnten Transistors T6 ist über einen fünfundzwanzigsten Widerstand 6119 mit dem elektrischen Pfad zwischen dem zweiundzwanzigsten Widerstand 6115 und dem dreiundzwanzigsten Widerstand 6116 verbunden. Ein Kontakt einer lichtemittierenden Diode, die der erste Optokoppler Opto1 aufweist, ist mit Masse verbunden, der andere Kontakt ist mit einem dritten Eingang 6104 des Schalterstromkreises 6101 gekoppelt. Der zweite Kontakt des Fototransistors des ersten Optokopplers Opto1 ist weiter mit einem ersten Kontakt einer lichtemittierenden Diode eines zweiten Optokopplers Opto2 gekoppelt. Ein zweiter Kontakt der lichtemittierenden Diode des zweiten Optokopplers Opto2 ist mit einem Kollektor von einem vierzehnten Transistor T7 gekoppelt. Ein Emitter eines vierzehnten Transistors T7 ist mit Signalmasse gekoppelt und eine Basis des vierzehnten Transistors T7 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem vierundzwanzigsten Widerstand 6117 und dem Kollektor des dreizehnten Transistors T6 gekoppelt. Die Basis des vierzehnten Transistors T7 ist weiter mit einem Kollektor des zwölften Transistors T5 gekoppelt. Der Emitter des zwölften Transistors T5 ist mit Signalmasse verbunden. Ein Kontakt eines Fototransistors des zweiten Optokopplers Opto2 ist mit Masse verbunden, der andere Kontakt dieses Fototransistors ist mit einem ersten Ausgang 6105 des Schalterstromkreises 6101 gekoppelt. Der dritte Eingang 6104 des Schalterstromkreises 6101 ist mit einem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt und ein externer Einrichtungsanschluss 6122 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 und ihrem dritten Ausgang 6104 gekoppelt. Der erste Ausgang 6105 des Schalterstromkreises 6101 ist an ein Gate eines fünfzehnten Transistors T9 und den dritten Ausgang 639 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt. Ein Source des fünfzehnten Transistors T9 ist mit Masse verbunden, ein Drain des fünfzehnten Transistors T9 ist mit einem ersten Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 und mit dem dritten Anschluss 681 der VCC-Abtrennschaltung 678 gekoppelt.
  • Ein Gate eines siebzehnten Transistors T17 in der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 ist mit dem ersten Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 gekoppelt. Ein Gate eines sechzehnten Transistors T16 in der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 ist mit einem zweiten Eingang 6121 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 gekoppelt. Der zweite Eingang 6121 ist mit einem GPIO0-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt. Eine Source des siebzehnten Transistors T17 und eine Source des sechzehnten Transistors T16 sind mit Masse verbunden, ein Drain des siebzehnten Transistors T17 und ein Drain des sechzehnten Transistors T16 sind mit einer Source eines achtzehnten Transistors T18 gekoppelt. Ein Gate von einem achtzehnten Transistor T18 ist über eine Serienschaltung aus einer elften Diode 6127 und einem einunddreißigsten Widerstand 6128 mit dem dritten Anschluss 6133 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 gekoppelt. Der dritte Anschluss 6133 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 ist mit dem dritten Ausgang 613 des Filterkreises 603 gekoppelt. Ein Kontakt einer zwölften Diode 6126 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen der elften Diode 6127 und dem einunddreißigsten Widerstand 6128 gekoppelt, der andere Kontakt ist mit Masse verbunden. Ein Kontakt einer zehnten Diode 6125, eine Seite eines einundzwanzigsten Kondensators 6124 und ein Kontakt eines dreißigsten Widerstands 6123 sind mit dem elektrischen Pfad zwischen dem Gate des achtzehnten Transistors T18 und der elften Diode 6127 gekoppelt. Der andere Kontakt der zehnten Diode 6125, das andere Ende des einundzwanzigsten Kondensators 6124 und der andere Kontakt des dreißigsten Widerstandes 6123 sind an Masse gekoppelt. Ein Drain des achtzehnten Transistors T18 ist mit einem Gate eines neunzehnten Transistors T19 gekoppelt. Ein Drain des neunzehnten Transistors T19 ist mit dem ersten Anschluss 632 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 gekoppelt. Ein Source des neunzehnten Transistors T19 ist über eine Serienschaltung aus einem dreiunddreißigsten Widerstand 6130 und einem zweiunddreißigsten Widerstand 6129 mit seinem Gate und dem Drain des achtzehnten Transistors gekoppelt. Eine dreizehnte Diode 6131 ist zwischen dem dreiunddreißigsten Widerstand 6130 und dem zweiten Anschluss 676 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 gekoppelt.
  • Ein zweiundzwanzigster Kondensator 6132 ist zwischen Masse und einem VCORE-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt. Der VCC-Anschluss der Steuereinheit 114 ist weiter mit einer Stromschiene verbunden.
  • Die obige Beschreibung des Wandlers 600 basiert auf einer tatsächlichen beispielhaften Implementierung. Es wird darauf hingewiesen, dass mehrere der erwähnten Bauelemente der Wandlerschaltung durch andere äquivalente Bauelemente ersetzt werden können. Zum Beispiel kann der Optokoppler, der einen Fototransistor und eine lichtemittierende Diode aufweist, durch irgendein anderes Bauelement ersetzt werden, welches ein elektrisches Eingangssignal in ein Lichtsignal umwandeln kann und weiter eine beliebige Art von Fotosensor zum Detektierten des erzeugten Lichts aufweist. Der Fotosensor kann beim Detektierten des erzeugten Lichts, selber elektrische Energie erzeugen oder den durch sich fließenden elektrischen Strom verändern. Zum Beispiel kann der Fotosensor daher ein Fotowiderstand, eine Fotodiode, ein Fototransistor, ein Thyristor (silicon-controlled rectifier, SCR) oder ein Triac sein, wobei das Bauelement, dass ein elektrisches Eingangssignal in ein Lichtsignal umwandelt, eine Nah-Infrarot-lichtemittierende-Diode (LED) sein kann. Im Allgemeinen kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein galvanisch-trennendes Element oder eine galvanisch-trennende Struktur, Komponente oder Bauteil, wie zum Beispiel Transformatoren, Optokoppler, Piezotransformatoren, kernlose Transformatorenschaltkreise, usw., zum Übertragen von Signalen von einer Seite des Wandlers zu der anderen Seite des Wandlers vorgesehen werden.
  • Die in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel des Wandlers 600 benutzten Transistoren können, wann immer die Anschlüsse mit Emitter, Kollektor und Basis bezeichnet werden, BJTs (bipolar junction transistors), und wann immer die Anschlüsse mit Drain, Source und Gate bezeichnet werden, MOSFETs (metaloxide-semiconductor field effect transistor) sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bauelemente, auf die im Verlauf der Beschreibung mit Transistor Bezug genommen wird, durch äquivalente Schaltbauelemente ersetzt werden können, die zum Schalten und/oder Verstärken von elektrischen Signalen eingesetzt werden können. In dem in 6 gezeigten konkreten Beispiel eines Wandlers 600 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen, sind der erste Transistor T15, der zweite Transistor T14, der dritte Transistor T13, der vierte Transistor T12, der fünfzehnte Transistor T19, der sechzehnte Transistor T16, der siebzehnte Transistor T17 und der achtzehnte Transistor T18 als N-Kanal-Anreicherungs-MOSFET (n-channel enrichment MOSFET) ausgebildet, der neunzehnte Transistor T19 ist als ein N-Kanal-Verarmungs-MOSFET (n-channel depletion MOSFET) ausgebildet. Der fünfte Transistor T11, der elfte Transistor T1, der achte Transistor T2, der zwölfte Transistor T5, der dreizehnte Transistor T6 und der vierzehnte Transistor T7 sind als npn-Bipolartransistoren ausgestaltet. Der sechste Transistor T10, der siebte Transistor T8, der neunte Transistor T4 und der zehnte Transistor T3 sind als pnp-Bipolartransistoren ausgebildet.
  • Im Folgenden wird die Funktionalität des Wandlers 600 beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die spezifische Gestaltung des in 6 gezeigten Schaltkreises nur eine von sehr vielen möglichen Ausführungsbeispielen ist und sie daher nicht als einschränkend gegenüber dem allgemeinen Prinzip des Wandlers 100 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen aufgefasst werden soll. Die beschriebenen Beispiele und Ausführungsbeispiele dienen nur zu Zwecke der Veranschaulichung und verschiedene Modifikationen oder Änderungen mit Kenntnis des allgemeinen Prinzips des Wandlers 100 sollen vom Gedanken diese Anmeldung und dem Umfang der angehängten Ansprüche umfasst werden.
  • Der Wandlers 600 kann zum Umwandeln einer Wechselspannung oder Gleichspannung in eine Gleichspannung eingesetzt werden. Es versteht sich, dass aufgrund des Ohmischen Gesetzes, die Spannungsumwandlung auf analoger Weise auch für eine Stromumwandlung gilt.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird angenommen, dass die Spannung, die umgewandelt werden soll, an den ersten Eingangsanschluss 601 und den zweiten Eingangsanschluss 602 des Wandlers angelegt wird. Als erste Stufe ist der Filterkreis 306 so konfiguriert, dass er eine gefilterte (mit Bezug auf höhere Frequenzen) Spannung an seinem ersten Ausgang 606 und seinem zweiten Ausgang 607 bereitstellt. Der Filterkreis 603 kann auch so eingerichtet sein, dass Hochfrequenzstromkomponenten, welche den Wandler 600 durch seinen ersten Eingangsanschluss 601 und den zweiten Eingangsanschluss 602 verlassen und in die mit ihm verbundene Wechselstromverdrahtung eintreten und dadurch Störungen an anderen Geräten hervorrufen, unterdrückt werden. Der Filterkreis ist ein optionales Schaltungsmodul, welches weggelassen werden kann, zum Beispiel in dem Fall, wenn der Wandler 600 als ein Gleichstrom-Gleichstrom(DC-DC)-Wandler eingesetzt wird, d. h. wenn das Filtern von Hochfrequenzkomponenten der Eingangsspannung nicht erforderlich ist, wie es der Fall sein kann, wenn eine Gleichspannung an dem ersten Eingangsanschluss 601 und dem zweiten Eingangsanschluss 602 angelegt wird.
  • Der Gleichrichter 603 ist ein weiteres optionales Schaltungsmodul. Er ist mit vier Dioden in einer Brückenanordnung vorgesehen, um die Ausgangsspannung mit einer Polarität für eine Eingangsspannung mit beiden Polaritäten bereitzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Gleichrichter 614 zum Transformieren einer Wechselspannung in eine Gleichspannung vorgesehen ist und daher weggelassen werden kann, zum Beispiel wenn der Wandler 600 als ein Gleichstrom-Gleichstrom(DC-DC)-Wandler eingesetzt wird, das heißt wenn eine Gleichspannung an den ersten Eingangsanschluss 601 und den zweiten Eingangsanschluss 602 angelegt wird.
  • Die Steuereinheit 114 kann über eine Nullstromerkennungsfunktionalität verfügen. Die zweite Wicklung der zweiten Spule 622 und der zweite Widerstand 624, die in Serie mit dem ZCD-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt sind, bilden ein optionales Schaltungsmodul, welches von der Steuereinheit 114 benutzt werden kann, um zu erkennen, ob ein Strom durch den ersten elektrischen Pfad 619 fließt.
  • In dem Normalbetriebsmodus wird eine Wechsel- oder Gleichspannung an den Wandler 100 angelegt und anschließend durch den Filterkreis 603 gefiltert und durch den Gleichrichter 614 gleichgerichtet. Die Gleichspannung wird dann an den ersten Anschluss 642 des Stromschalterkreises 643 und den Kondensator 656 angelegt. Der Stromschalterkreis 643 wird von der Steuereinheit 114 gesteuert, um eine geschaltete Gleichspannung (switched DC voltage) an dem ersten Ausgang 664 des Stromschalterkreises 643 bereitzustellen, welche dann an den zweiten Eingang 659 der Transformierschaltung 657 angelegt wird. Die an den zweiten Eingang 659 der Transformierschaltung 657 anliegende Spannung wird mittels dem dritten Transistor T13 und dem vierten Transistor T12, die phasenverschoben geschaltet werden können, d. h. wenn einer leitet, leitet der anderen nicht, von der an dem ersten Eingang 642 des Stromschalterkreises 643 anliegenden Gleichspannung abgeleitet. Wenn der dritte Transistor T13 in einen leitenden Zustand gesetzt wird, entspricht der Strom, der am Ausgang 644 bereitgestellt wird, dem Strom, der dem Stromschalterkreis 643 an seinem ersten Eingang 642 bereitgestellt wird. Wenn der vierte Transistor T12 in einen leitenden Zustand gesetzt wird, wird eine Verbindung zwischen Masse und dem ersten Ausgang 644 hergestellt. In dem ein Schaltzyklus (switching cycle) eingestellt wird, wird ein Mittelwert einer Spannung in der zweiten und der dritten Wicklung des Transformators 660 auf seiner Sekundärseite induziert. Der Mittelwert ist die Gleichspannung, die an dem ersten und zweiten Ausgang 667, 668 der Transformierschaltung 657 bereitgestellt wird und kann in eine externe Last, welche zum Betrieb eine Gleichspannung benötigt, eingespeist werden.
  • Nach dem Erkennen eines Niederlast(oder Leerlauf)-Zustands durch die Lasterfassungsschaltung 212 der Steuereinheit 114 wird ein Schaltersteuersignal 128 erzeugt und von dem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 ausgegeben. Das Schaltersteuersignal 128 kann dem ersten Optokoppler Opto1 mitgeteilt werden, indem ein hohes Potenzial an die Leitung, die den GPIO1-Anschluss mit einem Kontakt der lichtemittierenden Diode des ersten Optokopplers Opto1 koppelt, angelegt wird. Der entstehende Stromfluss durch diese lichtemittierende Diode wird in Licht gewandelt und durch den Fototransistor des ersten Optokopplers Opto1 detektiert. Der Fototransistor wird in einen leitenden Zustand gesetzt und ein hohes Potenzial wird an die Basis des elften Transistors T1 angelegt, so dass dieser leitet. Das hohe Potenzial, welches möglicherweise durch Spannungsteiler in Form von Widerständen reduziert wird, wird auch an die Basis des dreizehnten Transistors T6 und des vierzehnten Transistors T7 angelegt. Aufgrund der Kopplung zwischen einem Kontakt des Fototransistors des ersten Optokopplers Opto1 und einem Kontakt der lichtemittierende Diode des zweiten Optokopplers Opto2 wird das hohe Potenzial auch an den Letzteren angelegt und ein Signal in der Form von Licht wird dem Fototransistor des zweiten Optokopplers Opto2 mitgeteilt, welcher dadurch in einen leitenden Zustand gesetzt wird.
  • Das hohe Potenzial, welches an die Basis des elften Transistors T1 angelegt wird, setzt diesen in einen leitenden Zustand, so dass die Basis des siebten Transistors T8 über den sechzehnten Widerstand 687 mit Signalmasse verbunden ist und ein Potenzial an der Basis des siebten Transistors T8 erniedrigt wird, wodurch der siebte Transistor T7 deaktiviert wird. In der Tat wird die Steuerschaltung 689 deaktiviert und infolgedessen wird die Übertragung von Information 126 über die Ausgangsspannung über den dritten Optokoppler Opto3 an die Primärseiteschaltungsanordnung 112 angehalten.
  • Da der Fototransistor des zweiten Optokopplers in einen leitenden Zustand gesetzt wurde, ist der erste Ausgang 6105 des Schalterstromkreises 6101 mit Signalmasse verbunden. Das Gate des fünfzehnten Transistors T9 ist mit Masse verbunden, wodurch der fünfzehnte Transistor T9 isoliert, so dass der dritte Anschluss 681 der VCC-Abtrennschaltung 678 und der erster Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 von Masse getrennt werden.
  • Das an den ersten Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 6120 gekoppelte Gate des siebzehnten Transistors T17 wird von Masse getrennt und erreicht dadurch ein höheres Potenzial und fängt zu leiten an. Es stellt eine Verbindung über den achtzehnten Transistor T18, der sich als ein Komparator verhält und eingerichtet ist, um die Spannung, die an seinem Gate angelegt ist mit einem vordefinierten Schwellwert, zum Beispiel dem internen Gate/Source-Schwellwert des achtzehnten Transistors T18 (oder zum Beispiel dem Base/Emitter-Schwellwert des achtzehnten Transistors T18, falls dieser als Bipolartransistor implementiert wurde) zu vergleichen, zwischen Masse (mit seinem Source verbunden) und dem Gate des neunzehnten Transistors T19 her. Ein niedriges Potenzial, welches an das Gate des neunzehnten Transistors 119 angelegt wird, setzt diesen in einen leitenden Zustand und der erste elektrische Pfad 619 ist über den elektrischen Pfad, der durch den dritten Widerstand 631, den neunzehnten Transistor 119, den achtzehnten Transistor 118 und den siebzehnten Transistor 117 verläuft, wirksam mit Masse verbunden. Dies reduziert die an den ersten Eingang 642 des Stromschalterkreises angelegte Gleichspannung.
  • Der mit dem ersten Anschluss 679 einer VCC-Abtrennschaltung 678 gekoppelte Kondensator 677, welcher auch über den leitenden Fototransistor des zweiten Optokopplers Opto2 mit Masse gekoppelt ist, kann sich entladen. Der zehnte Transistor 110 wird durch einen höheres Potenzial an seiner Basis (da der fünfzehnte Transistor die Basis des sechsten Transistors von Masse trennt) aktiviert (das heißt, in einen leitenden Zustand gebracht) und aktiviert wiederum den fünften Transistor 111. Wenn der fünfte Transistor 111 aktiviert ist, ist der Anschluss VCC der Steuereinheit 114 über die VCC-Abtrennschaltung 678 und den leitenden Fototransistor des zweiten Optokopplers Opto2 wirksam mit Masse verbunden. Dies führt dazu, dass die Steuereinheit 114 von der Stromversorgung getrennt wird, so dass sie deaktiviert ist.
  • Während der Deaktivierungsdauer der Steuereinheit 114 überwacht der Schalterstromkreis 6101 die Ausgangsspannung, die an dem ersten Ausgang 667 der Transformierschaltung 657 bereitgestellt wird. Die Ausgangsspannung wird dem zweiten Eingang 6102 des Schalterstromkreises 6101 zur Verfügung gestellt und wird, bevor sie der Basis des neunten Transistors T4 bereitgestellt wird, herunter skaliert, so dass eine Änderung in der Ausgangsspannung des Wandlers 600 den Stromfluss durch den neunten Transistor T4 ändert. Der neunte Transistor T4 kann das an der Basis des zwölften Transistors T5 anliegende Potenzial ändern, welches in Folge das an der Basis des vierzehnten Transistors T7 anliegende Potenzial ändern kann. Wenn die an den zweiten Eingang 6102 des Schalterstromkreises 6101 anliegende Spannung, welche einer abgetasteten Ausgangsspannung des Wandlers 600 entspricht, zu niedrig ist, kann der vierzehnte Transistor T7 in einen nichtleitenden Zustand gebracht und so ein Stromfluss durch die lichtemittierende Diode des zweiten Optokopplers Opto2 verhindert werden. In diesem Fall hört die Lichtumwandlung in der lichtemittierenden Diode auf und der entsprechende Fototransistor wird nicht-leitend gemacht. Der erste Ausgang 6105 des Schalterstromkreises 6101 wird daher von Masse getrennt und der oben beschriebene Prozess, der durch Verbinden des ersten Ausgangs 6105 des Schalterstromkreises 6101 mit Masse ausgelöst wurde, wird aufgehoben, was dazu führt, dass der VCC-Anschluss der Steuereinheit 114 von Masse getrennt wird und stattdessen richtig mit Versorgungsspannung versorgt wird. Dieser Prozess reaktiviert die Steuereinheit 114, welche in den Normalbetriebsmodus zurückkehren kann.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführung eines Schalterstromkreises 700 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der Schalterstromkreis 700 kann in der in 6 gezeigten beispielhaften Implementierung des Wandlers 600 anstelle des Schalterstromkreises 6106 vorgesehen sein, da er äquivalente Eingänge und Ausgänge aufweist und die gleiche Funktionalität hat.
  • Der Schalterstromkreis 700 weist einen ersten Eingang 702, einen zweiten Eingang 701, einem dritten Eingang 703 und einen ersten Ausgang 704 auf. Um den Schalterstromkreis 6102 der in 6 gezeigten beispielhaften Implementierung des Wandlers 600 mit dem Schalterstromkreis 700 zu ersetzen, kann der erste Eingang 702 mit dem sechzehnten Widerstand 687 gekoppelt sein, der zweite Eingang 701 mit dem fünften Ausgang 671 der Transformierschaltung 657 gekoppelt sein, der dritte Eingang mit dem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 gekoppelt sein und der externe Einrichtungsanschluss 6122 und der erste Ausgang können mit dem dritten Ausgang 639 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt sein.
  • Die erste Eingang 702 des Schalterstromkreises 700 ist mit einem Kollektor eines ersten Transistors T1 gekoppelt. Ein Emitter des ersten Transistors T1 ist mit Signalmasse verbunden, eine Basis des ersten Transistors T1 ist über einen fünften Widerstand 705 mit dem elektrischen Pfad zwischen einem ersten Kontakt eines Fototransistors eines ersten Optokopplers Opto1 und einem siebten Widerstand 707, der schließlich mit Signalmasse verbunden ist, gekoppelt. Ein zweiter Kontakt des Fototransistors des ersten Optokopplers Opto1 ist mit einem ersten Kontakt eines sechsten Widerstands 706 gekoppelt. Der andere Kontakt des sechsten Widerstandes 706 ist über einen neunten Widerstand 710 mit einem Kollektor eines vierten Transistors T6, über einen zweiten Widerstand 711 mit einem Kollektor eines zweiten Transistors T4, mit dem zweiten Eingang 701 des Schalterstromkreises 700 und über einen achten Widerstand 708 mit einem ersten Kontakt einer lichtemittierenden Diode eines zweiten Optokopplers Opto2 gekoppelt. Ein zweiter Kontakt der lichtemittierenden Diode des zweiten Optokopplers Opto2 ist mit einem Kollektor eines fünften Transistors T7 gekoppelt. Ein Emitter des fünften Transistors T7 ist mit Signalmasse gekoppelt, eine Basis des fünften Transistors T7 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem neunten Widerstand 710 und dem Kollektor des vierten Transistors T6 und mit dem Kollektor eines dritten Transistors T5 gekoppelt. Ein Emitter des vierten Transistors T6 ist mit Signalmasse verbunden, eine Basis des vierten Transistors T6 ist über einen dritten Widerstand 709 mit dem elektrischen Pfad zwischen dem fünften Widerstand 705 und dem siebten Widerstand 707 gekoppelt. Ein Emitter des dritten Transistors T3 ist mit Signalmasse gekoppelt, eine Basis des dritten Transistors T3 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem zweiten Widerstand 711 und dem Kollektor eines zweiten Transistors T4 gekoppelt. Ein Emitter des zweiten Transistors T4 ist mit Signalmasse verbunden, eine Basis des zweiten Transistors T4 ist über einen ersten Widerstand 713 mit Signalmasse verbunden. Die Basis des zweiten Transistors T4 ist weiter über eine erste Diode 712 mit dem zweiten Eingang 701 des Schalterstromkreises 700 gekoppelt. Ein Kontakt einer lichtemittierenden Diode, die der erste Optokopplers Opto1 aufweist, ist mit dem dritten Eingang 703 des Schalterstromkreises gekoppelt, der andere Kontakt ist mit Masse verbunden. Ein erster Kontakt eines Fototransistors, den der zweite Optokoppler Opto2 aufweist, ist mit Masse verbunden, der andere Kontakt ist mit dem ersten Ausgang 704 des Schalterstromkreises 700 gekoppelt.
  • In dem in 7 gezeigten konkreten Beispiel eines Schalterstromkreises 700 gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind alle fünf Transistoren (erster Transistor T1 bis fünfter Transistor T7) als npn-Bipolartransistoren ausgebildet.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführung eines Schalterstromkreises 800 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der Schalterstromkreis 800 kann in der beispielhaften Implementierung des in 6 gezeigten Wandlers 600 anstelle des Schalterstromkreises 6101 vorgesehen werden, da er äquivalente Eingänge und Ausgänge aufweist und dieselbe Funktionalität hat.
  • Der Schalterstromkreis 800 verfügt über einen ersten Eingang 802, einen zweiten Eingang 801, einen dritten Eingang 803 und einen ersten Ausgang 804. Um den Schalterstromkreis 6101 der in 6 gezeigten beispielhaften Implementierung des Wandlers 600 durch den Schalterstromkreis 800 zu ersetzen, kann der erste Eingang 802 mit dem sechzehnten Widerstand 687 gekoppelt werden, der zweite Eingang 801 kann mit dem zweiten Ausgang 671 der Transformierschaltung 657 gekoppelt werden, der dritte Eingang kann mit dem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 und dem externen Einrichtungsanschluss 6122 gekoppelt werden, und der erste Ausgang kann mit dem dritten Ausgang 639 der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 gekoppelt werden.
  • Der erste Eingang 802 des Schalterstromkreises 800 ist mit einem Kollektor eines ersten Transistors T1 gekoppelt. Ein Emitter des ersten Transistors T1 ist mit Signalmasse verbunden, eine Basis des ersten Transistors T1 ist über einen siebten Widerstand 805 mit dem elektrischen Pfad zwischen einem ersten Kontakt von einem Fototransistor eines ersten Optokopplers Opto1 und einem sechsten Widerstand 807, der schließlich mit Signalmasse verbunden wird, gekoppelt. Ein zweiter Kontakt des Fototransistors des ersten Optokopplers Opto1 ist mit einem Kontakt eines achten Widerstandes 806 gekoppelt. Der andere Kontakt des achten Widerstandes 806 ist über einen vierten Widerstand 810 mit einem Kollektor eines vierten Transistors T6, mit dem zweiten Eingang 801 des Schalterstromkreises 800 und über einen fünften Widerstand 808 mit einem ersten Kontakt einer lichtemittierenden Diode eines zweiten Optokopplers Opto2 gekoppelt. Ein zweiter Kontakt der lichtemittierenden Diode des zweiten Optokopplers Opto2 ist mit einem Kollektor eines dritten Transistors T7 gekoppelt. Ein Emitter des dritten Transistors T7 ist mit Signalmasse gekoppelt, eine Basis des dritten Transistors T7 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem vierten Widerstand 810 und dem Kollektor des zweiten Transistors T6 gekoppelt und ist weiter über einen zweiten Widerstand 811 mit einer ersten Seite eines ersten Kondensators 814 und mit einem Kontakt eines ersten Widerstandes 813 gekoppelt. Die andere Seite des Kondensators 814 und der andere Kontakt des ersten Widerstandes 813 sind beide mit Signalmasse verbunden. Ein Emitter des zweiten Transistors T6 ist mit Signalmasse verbunden, eine Basis des zweiten Transistors T6 ist über einen dritten Widerstand 809 mit dem elektrischen Pfad zwischen dem siebten Widerstand 805 und den sechsten Widerstand 807 gekoppelt. Der Kontakt des ersten Kondensators 814, der nicht mit Signalmasse verbunden ist, und der Kontakt des ersten Widerstandes 813, der nicht mit Signalmasse verbunden ist, sind weiter über eine erste Diode 812 mit dem zweiten Eingang 801 gekoppelt. Ein Kontakt einer lichtemittierenden Diode, die der erste Optokoppler Opto1 aufweist, ist mit dem dritten Eingang 803 des Schalterstromkreises gekoppelt, der andere Kontakt ist mit Masse verbunden. Ein erster Kontakt eines Fototransistors, den der zweite Optokoppler Opto2 aufweist, ist mit Masse verbunden, der andere Kontakt ist mit dem ersten Ausgang 704 des Schalterstromkreises 800 gekoppelt.
  • In dem konkreten Beispiel des Schalterstromkreises 800 gemäß den in 8 gezeigten verschiedenen Ausführungsbeispielen sind alle drei Transistoren (erster Transistor T1 bis dritter Transistor T7) als npn-Bipolartransistoren ausgebildet.
  • Eine weitere Ausführung des in 1 gezeigten Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in 9 gezeigt. Der Aufbau des Wandlers 900 in 9 basiert auf dem allgemeinen Aufbau der Ausführung des in 6 gezeigten Wandlers 600. Im Vergleich mit der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 des Wandlers 600 in 6 weist der Wandler 900 jedoch eine modifizierte Inbetriebnahmesteuerschaltung 906 auf, in dem Sinn, dass der einunddreißigste Widerstand 6128, die elfte Diode 6127, die zwölfte Diode 6126, die zehnte Diode 6125, der einundzwanzigste Kondensator 6124, der dreißigste Widerstand 6123 und der achtzehnte Transistor T18 nicht vorgesehen sind. Diese Komponenten dienen zum Einleiten eines Entladeprozesses für die so genannten „x-Kondensatoren” (x capacitors) oder X-caps, welche zum Beispiel die Kondensatoren 212 und 236 aufweisen können. Diese Funktionalität ist optional und kann in der Inbetriebnahmesteuerschaltung 906 des Wandlers 900 weggelassen werden. Der achtzehnte Transistor T18 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 des Wandlers 600 in 6, welcher hier weggelassen wird, wird überbrückt, so dass der Drain des siebzehnten Transistors T17 und der Drain des sechzehnten Transistors T16 mit dem Gate des neunzehnten Transistors T19 gekoppelt sind. Ein zusätzlicher Widerstand 902 ist parallel zu der dreizehnten Diode 6131 vorgesehen. Bis auf die beschriebenen Unterschiede entspricht die Inbetriebnahmesteuerschaltung 906 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 des Wandlers 600 in 6.
  • Aufgrund des Weglassenes von elektronischen Komponenten innerhalb der Inbetriebnahmesteuerschaltung 906, welche vorgesehen werden können, um eine Entladung der X-caps einzuleiten, können der dritte Ausgang 613, der dritte Kondensators 611 und der vierte Kondensator 612 in dem Filterkreis 603 des Wandlers 600 in dem Filterkreis 603 des Wandlers 900 in 9 weggelassen werden.
  • Der Schalterstromkreis 908, der in dem Wandler 900 in 9 vorgesehen ist, basiert auf der Ausführung des in 8 gezeigten Schalterstromkreises 800. Der Schalterstromkreis 908 ist jedoch mit Bezug auf den in 8 gezeigten Schalterstromkreis 800 leicht abgeändert, indem der vierte Widerstand 810 weggelassen und ein zusätzlicher Widerstand 904 zwischen der Diode 812 und dem ersten Widerstand 813 vorgesehen wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass neben den beschriebenen strukturellen Unterschieden zwischen der Ausführung des Wandlers 600 in 6 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und der Ausführung des Wandlers 900 in 9 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, sich auch charakteristische Werte von einer oder mehreren elektronischen Komponenten, wie zum Beispiel der Widerstandwert von Widerständen und/oder die Kapazität von Kondensatoren unterscheiden können. Ungeachtet dieser Modifikationen entspricht die grundlegende Idee zum Betreiben der Ausführung des Wandlers 900 in 9 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der der Ausführung des Wandlers 600 in 6 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und wird hier deshalb nicht wiederholt.
  • Eine weitere Ausführung des in 1 gezeigten Wandlers gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist in 10 gezeigt. Der Aufbau des Wandlers 1000 in 10 basiert auf dem allgemeinen Aufbau der Ausführung des in 6 gezeigten Wandlers 600. Einige Anpassungen wurden jedoch durchgeführt und werden im Folgenden beschrieben, ohne dass entsprechende Komponenten und/oder deren strukturelle Verbindungen, die unverändert geblieben sind, nochmals beschrieben werden.
  • Im Vergleich mit dem in 6 gezeigten Wandler 600 weist die Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 des in 10 gezeigten Wandlers 1000 eine abgewandelte Ladungspumpe auf, welche als eine symmetrische Ladungspumpe konfiguriert ist. Der dritte Kondensators 611 und vierte Kondensators 612 werden in dem Filterkreis 603 weggelassen. Stattdessen wird der dritte Ausgang 613 des Filterkreises 603 mit dem ersten elektrischen Pfad 619 gekoppelt und zusätzlich ist ein vierter Ausgang 1002 vorgesehen, der mit dem zweiten elektrischen Pfad 620 gekoppelt ist. Weiter wird der dritte Widerstand 631, welcher in dem Wandler 600 der 6 zwischen dem ersten elektrischen Pfad 619 und dem zweiten elektrischen Pfad 620 vorhanden ist, in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen.
  • Der dritte Ausgang 613 des Filterkreises 603 ist mit dem dritten Anschluss 6133 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 gekoppelt, welche auf der in 6 gezeigten Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 basiert. Der vierter Ausgang 1002 des Filterkreises 603 ist mit einem vierten Eingang 1004 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 gekoppelt, welcher gegenüber der in 6 gezeigten Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 hinzugefügt wurde. Der dritte Anschluss 6133 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 ist über eine Serienanordnung eines vierunddreißigsten Widerstands 1006, eines dreiundzwanzigsten Kondensators 1008 und einer vierzehnten Diode 1012 an Masse gekoppelt. Ein Kontakt einer fünfzehnten Diode 1010 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem dreiundzwanzigsten Kondensator 1008 und der vierzehnten Diode 1012 gekoppelt und ihr anderer Kontakt ist mit dem einundzwanzigsten Kondensator 6124 gekoppelt. Der vierte Eingang 1004 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 ist auf gleiche Weise mit Masse gekoppelt, das heißt über eine Serienanordnung eines fünfunddreißigsten Widerstands 1014, eines vierundzwanzigsten Kondensators 1016 und einer sechzehnten Diode 1020. Ein Kontakt einer siebzehnten Diode 1018 ist mit dem elektrischen Pfad zwischen dem vierundzwanzigsten Kondensator 1016 und der sechzehnten Diode 1020 gekoppelt und ihr anderer Kontakt ist mit dem einundzwanzigsten Kondensator 6124 gekoppelt. Im Vergleich mit der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 des in 6 gezeigten Wandlers 600 wurde in der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 des Wandlers 1000 von 10 die dreizehnte Diode 6131 weggelassen, ein sechsunddreißigster Widerstand 1022, der zwischen dem Gate des dritten Transistors T3 und dem Gate des vierten Transistors T4 angeordnet ist, wurde hinzugefügt und eine Diode 1023 wurde hinzugefügt, wobei einer ihrer Kontakte mit dem elektrischen Pfad zwischen dem dreiunddreißigsten Widerstand 6130 und dem zweiunddreißigsten Widerstand 6129 gekoppelt ist und ihr anderer Kontakt mit Masse gekoppelt ist. Alle anderen elektronischen Komponenten der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 entsprechend funktionell denen in der Inbetriebnahmesteuerschaltung 633 des Wandlers 600 in 6. Der zweite Eingang 6121 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 ist, anstelle direkt mit dem Anschluss GPIO0 der Steuereinheit 114 (wie es für den in 6 gezeigten Wandler 600 der Fall ist) gekoppelt zu sein, über einen einundvierzigsten Widerstand 1024 mit einem Anschluss START der Steuereinheit 114 gekoppelt, wobei der Anschluss START dem Anschluss GPIO0 der Steuereinheit 114 des in 6 gezeigten Wandlers 600 entspricht.
  • Der in 10 gezeigte Wandler 1000 wurde durch eine optionale Unterspannungssperrschaltung (undervoltage lockout circuit) 1026 erweitert. Die Unterspannungssperrschaltung 1026 kann im Wesentlichen drei Transistoren aufweisen. Ein Drain eines zwanzigsten Transistors 1030, welcher vom Anreicherungs-MOSFET-Typ sein kann, ist mit einem Eingang ICEN der Steuereinheit 114 gekoppelt. Ein sechsundzwanzigster Kondensator 1028 ist zwischen dem Drain des zwanzigsten Transistors 1030 und der Masse gekoppelt. Ein Source des zwanzigsten Transistors 1030 ist ebenfalls mit Masse gekoppelt. Das Gate des zwanzigsten Transistors 1030 ist mit einem ersten Ausgang 1034 der Unterspannungssperrschaltung 1026 gekoppelt. Der Anschluss ICEN der Steuereinheit 114 ist weiter mit einem Kollektor eines zweiundzwanzigsten Transistors 1032 gekoppelt, welcher vom Typ Bipolar-npn sein kann, und mit einem Kollektor eines einundzwanzigsten Transistors 1033, welcher vom Typ Bipolar-npn sein kann. Ein jeweiliger Emitter des einundzwanzigsten Transistors 1033 und des zweiundzwanzigsten Transistors 1032 ist mit Masse gekoppelt. Die Basis des zweiundzwanzigsten Transistors 1032 ist mit einem zweiten Eingang 1036 der Unterspannungssperrschaltung 1026 gekoppelt und die Basis des einundzwanzigsten Transistors 1033 ist mit einem dritten Eingang 1038 der Unterspannungssperrschaltung 1026 gekoppelt.
  • Der erste Eingang 1034 der Unterspannungssperrschaltung 1026 ist mit dem ersten Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 gekoppelt. Weiter ist der erste Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 über einen fünfundzwanzigsten Kondensator 1042 mit Masse gekoppelt. Der zweite Eingang 1036 der Unterspannungssperrschaltung 1026 ist über einen achtunddreißigsten Widerstand 1044 mit dem Anschluss VDD der Steuereinheit 144 gekoppelt. Zu guter Letzt ist der dritter Eingang 1038 der Unterspannungssperrschaltung 1026 mit dem elektrischen Pfad zwischen der siebten Diode 685 und einem (mit Bezug auf die VCC-Abtrennschaltung 678 des in 6 gezeigten Wandlers 600) hinzugefügten vierzigsten Widerstand 1046 in der VCC-Abtrennschaltung 678 gekoppelt, wobei der vierzigsten Widerstand 1046 zwischen Masse und der siebten Diode 685 gekoppelt ist.
  • Der Schalterstromkreis 908, der in dem in 10 gezeigten Wandler 1000 vorgesehen ist, entspricht bis auf den zusätzlichen Widerstand 904, der dort vorgesehenen ist und in diesem Ausführungsbeispiel weggelassen wird, dem Schalterstromkreis 908 des in 9 gezeigten Wandlers 900.
  • Ein siebenunddreißigster Widerstand 1040 ist in dem elektrischen Pfad zwischen dem Drain des fünfzehnten Transistors T15 und dem ersten Eingang 6120 der Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 vorgesehen. Ein neununddreißigster Widerstand 1048 ist in dem elektrischen Pfad zwischen den dritten Eingang 803 des Schalterstromkreises 908 und einem Anschluss STDBY der Steuereinheit 114 des in 10 gezeigten Wandlers 1000 vorgesehen, wobei der Anschluss STDBY dem GPIO1-Anschluss der Steuereinheit 114 des in 6 gezeigten Wandlers 600 entspricht.
  • Mit Bezug auf den in 10 gezeigten Wandler 1000 wurden nur die Unterschiede mit Bezug auf den in 6 gezeigten Wandler 600 oder den Schalterstromkreis 908 des in 9 gezeigten Wandlers 900 beschrieben, von diesen abgesehen, entsprechen die funktionellen Teile des Wandlers 1000 denen des in 6 gezeigten Wandlers 600, wobei der Schalterstromkreis 908 dem Schalterstromkreis 908 des in 9 gezeigten Wandlers 900 entspricht. Es wird angemerkt, dass außer den beschriebenen strukturellen Unterschieden zwischen der Ausführung des Wandlers 1000 in 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und die in 6 und/oder 9 gezeigten Ausführungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, sich charakteristische Werte von einer oder mehreren elektronischen Komponenten, wie zum Beispiel die Widerstandswerte der Widerstände und/oder Kapazitäten der Kondensatoren ebenfalls unterscheiden können. Ungeachtet dieser Modifikationen entspricht die grundlegende Idee zum Betreiben der Ausführung des in 10 gezeigten Wandlers 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der der Ausführung des Wandlers 600 in 6 und/oder der Ausführung des in 9 gezeigten Wandlers 900 gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele. An diesem Punkt soll hervorgehoben werden, dass verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele (siehe 6, 9 und 10) einen hochgradig modularen Aufbau bieten, so dass individuelle Module, zum Beispiel der Schalterstromkreis 6101, in verschiedener Weise angepasst werden können oder individuelle Module, zum Beispiel die Unterspannungssperrschaltung 1026, implementiert oder weggelassen werden können, um den Wandler gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen für seinen Einsatz in unterschiedlichen Umgebungen zu optimieren.
  • Im Folgenden werden die Prozessabläufe, die, wenn ein Leerlaufzustand erkannt wird, innerhalb des Wandlers gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen während dem Eintreten und Verlassen eines Stromsparbetriebsmodus auftreten, anhand des in 10 gezeigten Ausführungsbeispiels des Wandlers 1000 erklärt.
  • Um eine sehr niedrige Leerlauf-Bereitschaftsstromaufnahme (no load stand-by power consumption), zum Beispiel unter 30 mW, zu erreichen, kann der Wandler gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen die Wechselstrom/Gleichstrom(AC/DC)-Steuereinheit 114 benutzen, welche abhängig von einem Signal, das von der Sekundärseite 110 der Leistungsstufe 106 bereitgestellt wird, den Leerlaufzustand erkennen kann. Nach dem Erkennen des Leerlaufzustands, wie bereits anhand des in 3 gezeigten Flussdiagramms erklärt wurde, wird ein dezidierte Signal durch die Steuereinheit bereitgestellt, zum Beispiel an dem Anschluss STDBY der Steuereinheit 114 des in 10 gezeigten Wandlers 1000, welches einen Bereitschaftsstromsparmodus (stand-by power saving mode) oder einen speziellen Stoß-Modus (special burst mode) auslöst. Während dem Bereitschaftsstromsparmodus wird der Stromverbrauch auf der Primärseite und auf der Sekundärseite des Wandlers minimiert, indem die Mehrheit der Schaltungen auf der Primärseite und der Sekundärseite des Wandlers abgeschaltet wird, um einen sehr niedrigen Bereitschaftsstromverbrauch zu erreichen. Während dem Bereitschaftsstromsparmodus werden nur sehr kleine Ströme für die Aufwach (wake up)- oder Inbetriebnahmeschaltung (start up circuitry) auf der Primärseite und der Sekundärseite benutzt.
  • 11A bis 11I zeigen beispielhafte Signalsequenzen beim Eintreten und Verlassen des Bereitschaftsstromsparbetriebsmodus oder dem Stoß-Modus (burst mode) an verschiedenen Schnittstellen innerhalb des Wandlers 1000. Diagramm 1100 der 11A zeigt eine Darstellung 1102 der Ausgangsleistung, die an dem ersten Ausgang 667 und dem zweiten Ausgang 668 des Wandlers 1000 bereitgestellt wird. Diagramm 1104 der 11B zeigt eine Darstellung 1106 der Ausgangsspannung, die an dem ersten Ausgang 667 und dem zweiten Ausgang 668 des Wandlers 1000 bereitgestellt wird. Diagramm 1108 der 11C zeigt eine Darstellung 1110 des Signals, welches die Information über die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom (im folgenden Rückkoppelungssignal) enthält, welches über das Mittel des dritten Optokopplers Opto3 an dem Anschluss HBFB der Steuereinheit 114 bereitgestellt wird. Diagramm 1112 der 11D zeigt eine Darstellung 1114 des Signals, welches von der Steuereinheit 114 an dem Anschluss STDBY bereitgestellt wird und dem Schaltersteuersignal 128 entspricht (siehe 1). Diagramm 1116 in der 11E zeigt eine Darstellung 1118 der Spannung über den dreizehnten Kondensator 677 auf der Sekundärseite des Wandlers 1000. Diagramm 1120 der 11F zeigt eine Darstellung 1122 der Spannung an dem Anschluss VCC des Wandlers 1000, der der Stromversorgungsanschluss der Steuereinheit 114 ist. Diagramm 1124 von 11G zeigt eine Darstellung 1126 des Signals, welches an irgendeinen von dem Anschluss HSGD oder dem Anschluss LSGD des Wandlers 1000 bereitgestellt wird. Diagramm 1128 der 11H zeigt eine Darstellung 1130 der Ausgangsspannung des dritten Optokopplers Opto3 in dem Schalterstromkreis 908 des Wandlers 1000. Diagramm 1132 der 11I zeigt eine Darstellung 1134 der Spannung über dem fünfundzwanzigsten Kondensator 1042 des Wandlers 1000. Im jeden der Diagramme, die in den 11A bis 11I gezeigt sind, stellt die x-Achse 1136 die Zeit dar. Auf eine tatsächliche Skalierung der x-Achsen 204 wurde verzichtet, wobei jedoch ausgeprägte Zeitpunkte oder Zeitintervalle, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, eingezeichnet sind oder durch senkrechte Linien, die die x-Achsen schneiden, begrenzt werden. Die y-Achse 1138 in jedem der in den 11A bis 11I gezeigten Diagramme stellt eine Amplitude der verschiedenen in den Diagrammen gezeigten Signalen dar, wobei mit Ausnahme der y-Achse 1138 in dem Diagramm 1100 der 11A, die eine Leistung betrifft, alle anderen y-Achsen 1136 in den Diagrammen der 11B bis 11I Spannungen betreffen. Die x-Achse 1136 in jedem der Diagramme kennzeichnet den Nullwertpegel der Amplitude für das Signal, welches in einem jeweiligen Diagramm gezeigt ist. Auf eine tatsächliche Skalierung der y-Achsen 1138 wurde ebenfalls verzichtet.
  • Wie bereits mit Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm erklärt wurde, wird der Bereitschaftsstromsparbetriebsmodus oder die Stoß-Aus-Phase (burst-off Phase) 1146 ausgelöst, wenn die Steuereinheit 114 den Leerlaufzustand (no load state) erkannt hat. Wenn eine Last von dem Wandler 1000 zu einem ersten Zeitpunkt 1140 getrennt wird, fällt die Ausgangsleistung 1102 in Diagramm 1100 der 11A aufgrund des unterbrochenen Stromflusses vom Wandler 1000 zur Last auf Null. Die Steuereinheit 114 überwacht die Spannung 1110, die einem Rückkoppelungssignal, welches an dem Anschluss HBFB durch den ersten Optokoppler Opto1 bereitgestellt wird, entspricht. Anhand des Rückkoppelungssignals 1110 kann auf die Lastbedingung geschlossen werden. Sobald ein Leerlaufzustand erkannt wird, zum Beispiel indem die Amplitude des Rückkoppelungssignals 1100 eine vordefinierte Schwellspannung an dem Anschluss HBFB der Steuereinheit 114 überschreitet, wird zu einem zweiten Zeitpunkt 1142 das Schaltersteuersignal 1114 an dem Anschluss STDBY der Steuereinheit 114 von seinem hohen Pegel auf seinen niedrigen Pegel geschaltet. Gleichzeitig wird das Signal 1126, welches an irgendeinem von dem Anschluss HSGD oder dem Anschluss LSGD bereitgestellt wird, abgeschaltet (d. h. einen Nullwert annehmend), so dass der Stromschalterkreis 643 seinen Betrieb einstellt und die Ausgangsspannung 1106 anfängt abzufallen. Aufgrund des niedrigen Pegels des Schaltersteuersignals 1114 an dem Anschluss STDBY, wird der zweite Optokoppler Opto2 in dem Schalterstromkreis 908 deaktiviert, wodurch der zwölfte Transistor T12 in dem Schalterstromkreis 908 des Wandlers 1000 deaktiviert oder abgeschaltet wird. Dies führt weiter dazu, dass der elfte Transistor T11 abgeschaltet wird, welches die Steuerschaltung 689 deaktiviert, die vom elften Transistor T11 versorgt wird. Der niedrige Pegel des Schaltersteuersignals 1114 am Anschluss STDBY führt auch zur Deaktivierung des vierzehnten Transistors T14 in dem Schalterstromkreis 908. Die Basis des dreizehnten Transistors T13 kann dadurch mittels des ersten Widerstandes 813 im Schalterstromkreis 908 auf ein höheres Potenzial gebracht werden. Das Potenzial 1130 (siehe Diagramm 1128 von 11H) am dritten Optokoppler Opto3 im Schalterstromkreis 908 wird auf Masse gezogen, wodurch das Gate des fünfzehnten Transistors T15 auf Masse gezogen wird, welches in der Tat die Primärseite des Wandlers 1000 deaktiviert. Die Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 kann zum Beispiel über den fünften Transistor T5 ausgeschaltet bleiben, um so ein verlustreiches Aufladen durch die Spannung, die an einem ersten Eingangsanschluss 601 und einem zweiten Eingangsanschluss 602 des Wandlers 1000 bereitgestellt wird, zu vermeiden. Zusätzlich kann die VCC-Abtrennschaltung 678 die Steuereinheit 114 vom dreizehnten Kondensator 677 trennen, welcher, vom zweiten Zeitpunkt 1142 an, über den sechsten Widerstand 641, der in der PFC-Erfassung-Abtrennschaltung 627 angeordnet ist und dem dritten Optokoppler Opto3 entladen wird, wobei seine Spannung 1118, wie aus Diagramm 1116 von 11E entnommen werden kann, langsam abfällt.
  • Der zweite Zeitpunkt 1142 kennzeichnet den Anfang des Bereitschaftsstromsparbetriebsmodus (stand-by power saving Operation mode) oder der Stoß-Aus-Phase (burst off Phase) 1146, während der keine Last mit dem Wandler 1000 verbunden ist und während der mehrere Stromkreismodule ausgeschaltet bleiben, um den Stromverbrauch des Wandlers 1000 auf ein Minimum zu reduzieren. Eine wesentliche Voraussetzung um dieses Ziel zu erreichen ist das Zulassen eines großen Ausgangsspannungsabfalls während dem Leerlaufzustand (siehe Ausgangsspannungsabfall 1106 in Diagramm 1104 von 11B während der Stoß-Aus-Phase), das heißt wenn der Wandler 1000 im Bereitschaftsstromsparmodus 1146 bleibt. Der Grad dieses Ausgangsspannungsabfalls hat eine erhebliche Auswirkung auf den erreichbaren Leerlaufbereitschaftsstromverbrauch. Er bestimmt die Zeit für die Stoß-Aus-Phase (burst off Phase) 1146 mit niedrigsten Stromverbrauch. Ein größerer Abfall erhöht die Aus-Phase 1146 während diesem Stoß-Modus (burst mode), wodurch die durchschnittliche Leerlaufbereitschaftsleistung weiter reduziert wird, wobei ein Spannungsausgangsabfall von zum Beispiel 4 V (mit möglichen Ausgangsspannungswerten zum Beispiel im Bereich von 15 V und 19 V) oder mehr angestrebt werden kann. Weiter müssen die standard X-cap-Entladewiderstände, die normalerweise in parallel mit dem Eingangs-EMI-Filter verbunden sind, entfernt werden und können zum Beispiel durch die gezeigte Inbetriebnahmesteuerschaltung 1001 ersetzt werden, die die oben bereits beschriebene X-cap-Entlade-Funktionalität aufweist. Während der Stoß-Aus-Phase (burst off Phase) 1146 bleiben mehrere Module auf der Primärseite und der Sekundärseite des Wandlers 1000 abgetrennt (cut off) oder deaktiviert, die ansonsten einen Ruhestrom (static current) verbrauchen würden. Das Abtrennen auf der Primärseite des Wandlers 1000 wird, wie oben beschrieben, über den dritten Optokoppler Opto3 und dem fünfzehnten Transistor 115, von dem Schalterstromkreis 908 auf der Sekundärseite gesteuert, wohingegen das Abtrennen auf der Sekundärseite durch den zwölften Transistor 112 gesteuert wird.
  • Sobald zu dem zweiten Zeitpunkt 1142 in die Stoß-Aus-Phase 1146 eingetreten wird, fängt die Ausgangsspannung 1106 (siehe Diagramm 1104 der 11B) an abzufallen. Falls die Ausgangsspannung 1106 eine Klemmspannung einer ersten Diode 812, die in dem Schalterstromkreis 908 vorgesehen ist, unterschreitet, wird der dreizehnte Transistor 113 abgeschaltet und deshalb auch der dritte Optokoppler Opto3 abgeschaltet. Dies kann zu einem dritten Zeitpunkt 1144 in Diagramm 1104 von 11B beobachtet werden. Da das Gate des fünfzehnten Transistors 115 dann von Masse getrennt ist, kann der am Gate des fünfzehnten Transistor 115 anliegende Hochziehstrom (pull up current) am Ausgang des dritten Optokopplers Opto3 den fünfzehnten Transistor 115 schalten. Dies führt zu einer unmittelbaren Aktivierung oder Einschalten des Wandlers 114, indem der noch geladene dreizehnte Kondensator 677 über die VCC-Abtrennschaltung 678, in der der zehnte Transistor 110 und der neunte Transistor T9 nun aktiviert sind, mit dem Anschluss VCC der Steuereinheit 114 verbunden wird. Zur selben Zeit wird der fünfundzwanzigste Kondensator 1042 über den siebenunddreißigsten Widerstand 1040 entladen, so dass die Spannung 1134 am fünfundzwanzigsten Kondensator 1042, wie aus Diagramm 1132 der 11I ersichtlich, von dem dritten Zeitpunkt 1144 anfangend, abfällt. Wenn der Versorgungsstiftanschluss VCC der Steuereinheit 114 mit dem dreizehnten Kondensator 677 verbunden ist, wird der sechzehnte Transistor T16 innerhalb der Unterspannungssperrschaltung 1026 weiter angeschaltet gehalten, um eine sofortige Aktivierung der Steuereinheit 114 zu unterstützen, falls die Spannung am Anschluss VCC größer ist als ein interner An-Schwellwert 1150, der in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel auf 12 V gesetzt ist. Sobald die Steuereinheit 114 freigegeben ist (is enabled), wird der siebzehnte Transistor T17 durch das an dem Anschluss VDD der Steuereinheit 114 bereitgestellte Signal angeschaltet, um den Anschluss ICEN mit Masse zu verbinden, so dass die Aktivierung der Steuereinheit 114 weiter unterstützt wird. Nachdem zum dritten Zeitpunkt 144 eine Stoß-An-Phase (burst an Phase) 1152 eingeleitet wurde, findet ein Anfangsstartprozess (initial starting process) des Wandlers (converter) 114 oder ein Sanftstart (soft-start) statt. Wie den in den 11A bis 11I gezeigten Diagrammen entnommen werden kann, bestimmt die Zeitspanne zwischen dem zweiten Zeitpunkt 1142 und dem dritten Zeitpunkt 1144 den Bereitschaftsstromsparmodus oder die Stoß-Aus-Phase 1146.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Wandler bereitgestellt. Der Wandler kann aufweisen: einen Transformator; eine erste Schaltungsanordnung, die an eine erste Seite des Transformators gekoppelt ist; eine zweite Schaltungsanordnung, die an eine zweite Seite des Transformators gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltungsanordnung an einen Ausgang gekoppelt ist und eingerichtet ist, um eine Ausgangsspannung an dem Ausgang bereitzustellen, wobei die erste Schaltungsanordnung und die zweite Schaltungsanordnung galvanisch voneinander getrennt sind; einen ersten Koppler, der an die erste Schaltungsanordnung gekoppelt ist und eingerichtet ist, um Information über die Ausgangsspannung an die erste Schaltungsanordnung bereitzustellen, wobei die erste Schaltungsanordnung eingerichtet ist, um einen Zustand der Sekundärseite abhängig von der empfangenen Information über die Ausgangsspannung zu bestimmen und um einen Schaltersteuersignal abhängig von dem bestimmten Zustand zu erzeugen; einen Schalterstromkreis, der auf der Sekundärseite angeordnet ist; und einen zweiten Koppler, der an die erste Schaltungsanordnung und den Schalterstromkreis gekoppelt ist und eingerichtet ist, um einen Schaltersteuersignal von der ersten Schaltungsanordnung für den Schalterstromkreis bereitzustellen, wobei der Schalterstromkreis mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt ist, um abhängig von dem Schaltersteuersignal ein erstes Schaltungsanordnungssteuersignal für die erste Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein isoliertes Schaltnetzteil eingerichtet sein.
  • In einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Durchflusswandler (Eintaktwandler) oder als ein Sperrwandler (Gegentaktwandler) eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Wandler, der von der Gruppe von Wandler, die einen Aufwärtswandler (Hochsetzsteller, Aufwärtsregler, boost converter), einen Abwärtswandler (Tiefsetzsteller, Abwärtsregler, buck converter), einen Inverswandler (boost/buck converter) und einen Sperrwandler (Hoch-Tiefsetzsteller, flyback converter) aufweist, ausgewählt wird, eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Halbwellenbrückenwandler oder als ein Vollwellenbrückenwandler eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Schaltnetzteilwandler eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die erste Seite des Transformators zu steuern.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler weiter mindestens einen Schalter, der an die Steuereinheit und die erste Seite des Transformators gekoppelt ist, so dass er den Stromfluss durch die erste Seite des Transformators in Abhängigkeit von einem durch die Steuereinheit bereitgestellten Schaltersteuersignals bestimmt, aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der mindestens eine Schalter mindestens einen Transistor, zum Beispiel zumindest einen Leistungstransistor, zum Beispiel einen Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Metalloxidhalbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Leistungsmetalloxidhalbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen DMOS-Feldeffekttransistor oder einen UMOS-Feldeffekttransistor aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Modulationsschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um mindestens ein Schaltersteuersignal für den mindestens einen Schalter bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Modulationsschaltung als eine Pulsweitenmodulationsschaltung oder als eine Pulsfrequenzmodulationsschaltung eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Leistungsverwaltungseinheit (power management circuit) aufweisen, die eingerichtet ist, um Leistungsverwaltung für die Steuereinheit bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Strombegrenzungsschaltung aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Vielzahl von diskreten Schaltungskomponenten (welche zum Beispiel auf einer Leiterplatte montiert sein können) aufweisen oder kann als eine programmierbare Steuereinheit (welche monolithisch auf einem Wafersubstrat integriert sein kann), wie zum Beispiel ein Mikrocontroller (zum Beispiel ein reduced instruction set computer (RISC)-Mikrocontroller oder ein complex instruction set computer (CISC)-Mikrocontroller) oder ein field programmable gate array (FPGA), oder ein programmable logic array (PLA) oder irgendeine andere Art von Logikschaltung eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung weiter eine Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von der von der zweiten Seite bereitgestellten Ausgangsspannung ein Steuereinheitsinbetriebnahmesignal bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung weiter eine Nullstromerkennungsschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um den Strom, der auf der ersten Seite des Transformators fließt, zu erkennen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Nullstromerkennungsschaltung eingerichtet sein, um den Strom, der auf der ersten Seite des Transformators fließt, induktiv zu erkennen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann mindestens einer von dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler eingerichtet sein, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Schaltungsanordnung und der zweiten Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann mindestens einer von dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler einen Optokoppler aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung eingerichtet sein, um einen Zustand, in welchem die Ausgangsleistung niedriger als eine vordefinierte Schwellleistung, als den bestimmten Zustand (der auch als Niederlastzustand (low load state) oder sogar Leerlaufzustand (zero load state) bezeichnet werden kann und veranschaulichend einen Zustand repräsentiert, in welchen im Wesentlichen keine Last mit dem Ausgang des Wandlers gekoppelt ist) zu bestimmen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Schalterstromkreis über den ersten Koppler mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler weiter aufweisen: einen dritten Koppler, der mit der ersten Schaltungsanordnung und dem Schalterstromkreis gekoppelt ist, wobei der Schalterstromkreis über den dritten Koppler mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt ist.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der dritte Koppler eingerichtet sein, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Schaltungsanordnung und der zweiten Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der dritte Koppler einen Optokoppler aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die zweite Schaltungsanordnung einen weiteren Schalter aufweisen, der eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die erste Koppelkomponente in Abhängigkeit von dem durch den zweiten Koppler bereitgestellten Schaltersteuersignal, zu steuern.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist ein Wandler vorgesehen. Der Wandler kann aufweisen: einen Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, die galvanisch voneinander getrennt sind; eine erste Schaltungsanordnung, die mit der Primärwicklung gekoppelt ist; eine zweite Schaltungsanordnung, die mit der Sekundärwicklung gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltungsanordnung mit einem Ausgangsanschluss verbunden ist, um eine Ausgangsspannung an eine mit dem Ausgangsanschluss verbunden Last bereitzustellen; einen ersten Koppler, der eingerichtet ist um Information, die die Ausgangsspannung repräsentieren, an die erste Schaltungsanordnung zu übertragen; wobei die erste Schaltungsanordnung eingerichtet ist, um einen Zustand der Sekundärseite in Abhängigkeit von der empfangenen Information zu bestimmen und ein Schaltersteuersignal abhängig von dem bestimmten Zustand zu erzeugen; einen Schalterstromkreis, der mit der zweiten Wicklung gekoppelt ist; einem zweiten Koppler, der mit der ersten Schaltungsanordnung und dem Schalterstromkreis gekoppelt ist und eingerichtet ist, um ein Schaltersteuersignal von der ersten Schaltungsanordnung an den Schalterstromkreis bereitzustellen; wobei der Schalterstromkreis nicht-galvanisch mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt ist, um abhängig von dem Schaltersteuersignal ein erstes Schaltungsanordnungssteuersignal für die erste Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein isoliertes Schaltnetzteil eingerichtet sein.
  • In einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Durchflusswandler (Eintaktwandler) oder als ein Sperrwandler (Gegentaktwandler) eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Wandler, der von der Gruppe von Wandler, aus einem Aufwärtswandler (Hochsetzsteller, Aufwärtsregler, boost converter), einem Abwärtswandler (Tiefsetzsteller, Abwärtsregler, buck converter), einem Inverswandler (boost/buck converter) und einem Sperrwandler (Hoch-Tiefsetzsteller, flyback converter) besteht, ausgewählt wird, eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Halbwellenbrückenwandler oder als ein Vollwellenbrückenwandler eingerichtet sein.
  • In noch einer weiteren Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler als ein Schaltnetzteilwandler eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die Primärwicklung zu steuern.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler weiter aufweisen: mindestens einen Schalter, der an die Steuereinheit und die Primärwicklung gekoppelt ist, so dass er den Stromfluss durch die Primärwicklung in Abhängigkeit von einem durch die Steuereinheit bereitgestellten Schaltersteuersignals bestimmt.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der mindestens eine Schalter mindestens einen Transistor, zum Beispiel zumindest einen Leistungstransistor, zum Beispiel einen Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Metalloxidhalbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen Leistungsmetalloxidhalbleiter(MOS)-Feldeffekttransistor, zum Beispiel einen DMOS-Feldeffekttransistor oder einen UMOS-Feldeffekttransistor aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Modulationsschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um mindestens ein Schaltersteuersignal für den mindestens einen Schalter bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Modulationsschaltung als eine Pulsweitenmodulationsschaltung oder als eine Pulsfrequenzmodulationsschaltung eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Leistungsverwaltungseinheit (power management circuit) aufweisen, die eingerichtet ist, um Leistungsverwaltung für die Steuereinheit bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Strombegrenzungsschaltung aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit eine Vielzahl von diskreten Schaltungskomponenten (welche zum Beispiel auf einer Leiterplatte montiert sein können) aufweisen oder kann als eine programmierbare Steuereinheit (welche monolithisch auf einem Wafersubstrat integriert sein kann), wie zum Beispiel ein Mikrocontroller (zum Beispiel ein reduced instruction set computer (RISC)-Mikrocontroller oder ein complex instruction set computer (CISC)-Mikrocontroller) oder ein field programmable gate array (FPGA), oder ein programmable logic array (PLA) oder irgendeine andere Art von Logikschaltung eingerichtet sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung weiter eine Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von der von der Sekundärwicklung bereitgestellten Ausgangsspannung ein Steuereinheitsinbetriebnahmesignal bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Steuereinheit die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung beinhalten.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Primärseiteschaltungsanordnung weiter eine Nullstromerkennungsschaltung aufweisen, die eingerichtet ist, um den Strom, der in der Primärwicklung fließt, zu erkennen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die Nullstromerkennungsschaltung eingerichtet sein, um den Strom, der in der Primärwicklung fließt, induktiv zu erkennen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann mindestens einer von dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler eingerichtet sein, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Schaltungsanordnung und der zweiten Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann mindestens einer von dem ersten Koppler und dem zweiten Koppler einen Optokoppler aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die erste Schaltungsanordnung eingerichtet sein, um einen Zustand, in welchem die Ausgangsleistung niedriger als eine vordefinierte Schwellleistung, als den bestimmten Zustand (der auch als Niederlastzustand (low load state) oder sogar Leerlaufzustand (zero load state) bezeichnet werden kann und veranschaulichend einen Zustand repräsentiert, in welchen im Wesentlichen keine Last mit dem Ausgang des Wandlers gekoppelt ist) zu bestimmen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Schalterstromkreis über den ersten Koppler mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt sein.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der Wandler weiter aufweisen: einen dritten Koppler, der mit der Primärseiteschaltungsanordnung und dem Schalterstromkreis gekoppelt ist, wobei der Schalterstromkreis über den dritten Koppler mit der Primärseiteschaltungsanordnung gekoppelt ist.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der dritte Koppler eingerichtet sein, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Schaltungsanordnung und der zweiten Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann der dritte Koppler einen Optokoppler aufweisen.
  • In noch einer Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann die zweite Schaltungsanordnung einen weiteren Schalter aufweisen, der eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die erste Koppelkomponente in Abhängigkeit von dem durch die zweite Koppelkomponente bereitgestellten Schaltersteuersignals, zu steuern.
  • Der Wandler gemäß den verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in einer großen Vielzahl von Anwendungen, zum Beispiel als ein Spannungs- und/oder Stromwandler für Notebooks, Netbooks, PDAs, (personal digital assistant) und verschiedene weitere elektronische Geräte, welche einen Stromwandler in dem Bereich von 90 W bis 120 W benötigen, eingesetzt werden.
  • Obwohl die Erfindung insbesondere mit Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, sollte es für einen Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen in Form oder Detail gemacht werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird daher durch die angehängten Ansprüche angegeben und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und Reichweite von Äquivalenten der Ansprüche fallen, sollen daher mit umfasst werden.

Claims (25)

  1. Wandler, umfassend: – einen Transformator (106), der eine Primärseite (108) und eine Sekundärseite (110) aufweist; – eine Primärseiteschaltungsanordnung (112), die an die Primärseite (108) des Transformators (106) gekoppelt ist; – eine Sekundärseiteschaltungsanordnung (116), die an die Sekundärseite (110) des Transformators (106) gekoppelt ist, wobei die Sekundärseiteschaltungsanordnung (116) eingerichtet ist, um mindestens eines von einer Ausgangsspannung und einem Ausgangstrom bereitzustellen; – eine erste Koppelkomponente (122), die eingerichtet ist, um Information über mindestens eines von der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) bereitzustellen, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, um einen Zustand der Sekundärseiteschaltungsanordnung (116) anhand der empfangenen Information zu bestimmen und um abhängig von dem bestimmten Zustand ein Schaltersteuersignal (128) zu erzeugen; – einen Schalterstromkreis (132), der auf der Sekundärseite (110) angeordnet ist; und – eine zweite Koppelkomponente (130), die an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) und an den Schalterstromkreis (132) gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein Schaltersteuersignal (128) von der Primärseiteschaltungsanordnung (112) an den Schalterstromkreis (132) bereitzustellen, wobei der Schalterstromkreis (132) an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) gekoppelt ist, um abhängig von dem Schaltersteuersignal (128) der Primärseiteschaltungsanordnung (112) ein Primärseiteschaltungsanordnungssteuersignal (134) bereitzustellen.
  2. Wandler gemäß Anspruch 1, wobei der Wandler als ein isoliertes Schaltnetzteil eingerichtet ist.
  3. Wandler gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung (112) eine Steuereinheit (114) aufweist, die eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die Primärseite (108) des Transformators (106) zu steuern.
  4. Wandler gemäß Anspruch 3, weiter aufweisend: mindestens einen Schalter, der an die Steuereinheit (114) und die Primärseite (108) des Transformators (106) gekoppelt ist, so dass er abhängig von einem durch die Steuereinheit (114) bereitgestellten Schaltersteuersignal den Stromfluss durch die Primärseite (108) des Transformators (106) bestimmt.
  5. Wandler gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (114) eine Modulationsschaltung (202) aufweist, die eingerichtet ist, um mindestens ein Schaltersteuersignal für den mindestens einen Schalter bereitzustellen.
  6. Wandler gemäß Anspruch 5, wobei die Modulationsschaltung (202) als eine Pulsbreitemodulationsschaltung oder als eine Pulsfrequenzmodulationsschaltung eingerichtet ist.
  7. Wandler gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung (112) weiter eine Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung (208) aufweist, die eingerichtet ist, um abhängig von der Ausgangsspannung und/oder dem Ausgangsstrom, die von der Sekundärseite (110) bereitgestellt werden, ein Steuereinheitsinbetriebnahmesignal für die Steuereinheit (114) bereitzustellen.
  8. Wandler gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (114) die Steuereinheitsinbetriebnahmeschaltung (208) aufweist.
  9. Wandler einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens eine von der ersten Koppelkomponente (122) und der zweiten Koppelkomponente (130) eingerichtet ist, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der Primärseiteschaltungsanordnung (112) und der Sekundärseiteschaltungsanordnung (116) bereitzustellen.
  10. Wandler gemäß Anspruch 9, wobei mindestens eine von der ersten Koppelkomponente (122) und der zweiten Koppelkomponente (130) einen Optokoppler aufweist.
  11. Wandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Primärseiteschaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, um einen Zustand als bestimmten Zustand zu bestimmen, in welchem die Ausgangsleistung niedriger als eine vordefinierte Schwellwertleistung ist.
  12. Wandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Schalterstromkreis (132) über die erste Koppelkomponente (122) an die Primärseiteschaltungsanordnung (112) gekoppelt ist.
  13. Wandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter aufweisend: eine dritte Koppelkomponente (136), die mit der Primärseiteschaltungsanordnung (112) und dem Schalterstromkreis (132) gekoppelt ist; wobei der Schalterstromkreis (132) über die dritte Koppelkomponente (136) mit der Primärseiteschaltungsanordnung (112) gekoppelt ist.
  14. Wandler gemäß Anspruch 13, wobei die dritte Koppelkomponente (136) einen Optokoppler aufweist.
  15. Wandler, aufweisend: – einen Transformator (106); – eine erste Schaltungsanordnung (112), die an eine erste Seite des Transformators (106) gekoppelt ist; – eine zweite Schaltungsanordnung (116), die an eine zweite Seite des Transformators (106) gekoppelt ist, wobei die zweite Seite von der ersten Seite galvanisch getrennt ist; wobei die zweite Schaltungsanordnung (116) an einen Ausgang gekoppelt ist und eingerichtet ist, um eine Ausgangsspannung an dem Ausgang bereitzustellen; wobei die erste Schaltungsanordnung (112) und die zweite Schaltungsanordnung (116) galvanisch voneinander getrennt sind; – einen ersten Koppler (122), der an die erste Schaltungsanordnung (112) gekoppelt ist und eingerichtet ist, um Information über die Ausgangsspannung für die erste Schaltungsanordnung (112) bereitzustellen; wobei die erste Schaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, um einen Zustand der Sekundärseite (110) abhängig von der empfangenen Information über die Ausgangsspannung zu bestimmen, und um ein Schaltersteuersignal (128) abhängig von dem bestimmten Zustand zu erzeugen; – einen Schalterstromkreis (132), der auf der zweiten Seite angeordnet ist; und – einen zweiten Koppler (130), der an die erste Schaltungsanordnung (112) und den Schalterstromkreis (132) gekoppelt ist und eingerichtet ist, um ein Schaltersteuersignal (128) von der ersten Schaltungsanordnung (112) an den Schalterstromkreis (132) bereitzustellen; wobei der Schalterstromkreis (132) mit der ersten Schaltungsanordnung (112) gekoppelt ist, um abhängig von dem Schaltersteuersignal (128) ein erstes Schaltungsanordnungssteuersignal für die erste Schaltungsanordnung bereitzustellen.
  16. Wandler gemäß Anspruch 15, wobei der Wandler als ein Durchflusswandler oder als ein Sperrwandler eingerichtet ist.
  17. Wandler gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Wandler als ein Schaltnetzteilwandler eingerichtet ist.
  18. Wandler gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die erste Schaltungsanordnung (112) eine Steuereinheit (114) aufweist, die eingerichtet ist, den Stromfluss durch die erste Seite des Transformators (106) zu steuern.
  19. Wandler gemäß Anspruch 18, wobei die Steuereinheit (114) eine Modulationsschaltung (202) aufweist, die eingerichtet ist, um für den mindestens einen Schalter mindestens ein Schaltersteuersignal bereitzustellen.
  20. Wandler gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die erste Schaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, um einen Zustand, in dem die Ausgangsleistung niedriger als eine vordefinierte Schwellleistung ist, als bestimmten Zustand zu bestimmen.
  21. Wandler, umfassend: – einen Transformator (106), der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, die voneinander galvanisch getrennt sind; – eine erste Schaltungsanordnung (112), die mit der Primärwicklung gekoppelt ist; – eine zweite Schaltungsanordnung (116), die mit der Sekundärwicklung gekoppelt ist, wobei die zweite Schaltungsanordnung (116) mit einem Ausgangsanschluss verbunden ist, um eine Ausgangsspannung für eine an dem Ausgangsanschluss angeschlossene Last bereitzustellen; – einen ersten Koppler (122), der eingerichtet ist, um Information, die die Ausgangsspannung repräsentiert, an die erste Schaltungsanordnung (112) zu übertragen, wobei die erste Schaltungsanordnung (112) eingerichtet ist, einen Zustand der Sekundärseite (110) in Abhängigkeit der empfangenen Information zu bestimmen, und ein von dem bestimmten Zustand abhängiges Schaltersteuersignal (128) zu erzeugen; – einen Schalterstromkreis (132), der an die zweite Wicklung gekoppelt ist; und – einen zweiten Koppler (130), der an die erste Schaltungsanordnung (112) und den Schalterstromkreis (132) gekoppelt ist und eingerichtet ist, um ein Schaltersteuersignal (128) von der ersten Schaltungsanordnung (112) an den Schalterstromkreis (132) bereitzustellen, wobei der Schalterstromkreis (132) nicht-galvanisch an die erste Schaltungsanordnung (112) gekoppelt ist, um in Abhängigkeit von dem Schaltersteuersignal (128) ein erstes Schaltungsanordnungssteuersignal für die erste Schaltungsanordnung (112) bereitzustellen.
  22. Wandler gemäß Anspruch 21, wobei der Wandler als ein Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler oder ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler eingerichtet ist.
  23. Wandler gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei die erste Schaltungsanordnung (112) eine Steuereinheit (114) aufweist, die eingerichtet ist, um den Stromfluss durch die Primärwicklung zu steuern.
  24. Wandler gemäß Anspruch 23, weiter umfassend: mindestens einen Schalter, der an die Steuereinheit (114) und die Primärwicklung gekoppelt ist, so dass er den Stromfluss durch die Primärwicklung in Abhängigkeit von einem durch die Steuereinheit (114) bereitgestellten Schaltersteuersignal bestimmt.
  25. Wandler gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei mindestens einer von dem ersten Koppler (122) und dem zweiten Koppler (130) eingerichtet ist, um eine Übertragung eines Signals über eine galvanische Trennung zwischen der ersten Schaltungsanordnung (112) und der zweiten Schaltungsanordnung (116) bereitzustellen.
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