DE102013016815A1

DE102013016815A1 - Verfahren zur Steuerung einer Mindestimpulsbreite in einem Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE102013016815A1
Application number: DE201310016815
Authority: DE
Inventors: Ralf Schroeder genannt Berghegger
Original assignee: Flextronics AP LLC
Current assignee: Mypaq Holdings Ltd Sg
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-04-10
Also published as: DE102013016803A1; US20140098576A1; DE102013016803B4; US9136769B2; US20140098577A1; US9318965B2

Abstract

Eine Leistungswandlerschaltung umfasst einen Transformator und einen durch eine primärseitige Steuereinheit gesteuerten Hauptschalter. Es ist eine Erfassungsschaltung vorgesehen, welche die Spannung an einer Hilfswicklung des Transformators erfasst, während der Hauptschalter EIN ist. Die Hilfswicklung ist eine weitere Wicklung auf der Primärseite des Transformators, die magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt und elektrisch von der Primärwicklung isoliert ist. Erreicht die Spannung über der Hilfswicklung einen vorgegebenen Schwellenspannungspegel, wird der Hauptschalter AUS geschaltet. Der Schwellenspannungspegel ist auf einen Wert eingestellt, bei dem eine pro Impuls zur Sekundärseite der Schaltung übertragene Energiemenge minimiert ist, jedoch die Übertragung einer Mindestenergiemenge aufrechterhalten wird, um die Erfassung der Ausgangsspannung an der Hilfswicklung zu ermöglichen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht nach 35 U. S. C. 119(e) die Priorität der gleichzeitig anhängigen vorläufigen US-Anmeldung, laufende Nummer 61/712,183, eingereicht am 10. Oktober 2012, mit dem Titel „Intermediate Valley Switching Mode Converter” des gleichen Erfinders. Die vorläufige US-Anmeldung, laufende Nummer 61/712,183, ist durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung eingeschlossen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Leistungswandler. Konkreter betrifft die vorliegende Erfindung eine neue Leistungswandlerarchitektur mit erhöhtem Wirkungsgrad.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Stromversorgung oder ein Leistungswandler wandelt eine Form und Spannung elektrischer Leistung in eine andere gewünschte Form und Spannung um. Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Stromversorgungen wandeln Wechselspannung, beispielsweise durch ein Versorgungsunternehmen gelieferte 115 oder 230 Volt Wechselstrom (AC), in eine geregelte Gleichspannung (DC-Spannung) um. Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Stromversorgungen wandeln Gleichspannung mit einem bestimmten Pegel, beispielsweise 400 V, in eine andere Gleichspannung, beispielsweise 12 V, um.
Ein Schaltnetzteil (SMPS) ist eine Stromversorgung, die einen Schaltregler beinhaltet. Ein SMPS schaltet einen Transistor aktiv und mit hoher Geschwindigkeit zwischen vollständiger Sättigung und vollständiger Abschaltung. Die so erhaltene rechteckige Wellenform lässt man dann ein Tiefpassfilter, üblicherweise eine Induktionsspule-Kondensator-Schaltung (LC-Schaltung), passieren, um eine angenäherte Ausgangsspannung zu erreichen.
Ein SMPS arbeitet mit einem Hochfrequenzschalter, einem Transistor, mit variierendem Tastgrad, um die Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Die durch das Schalten verursachten Schwankungen der Ausgangsspannung werden durch das LC-Filter herausgefiltert. SMPS können zum Herunterspannen einer Versorgungsspannung verwendet werden, jedoch ebenso eine Heraufspannfunktion und eine Funktion für eine umgekehrte Ausgangsleistung bereitstellen. Ein SMPS wandelt einen Eingangsspannungspegel in einen anderen Pegel um, indem es die zugeführte Energie vorübergehend speichert und die Energie dann mit einer anderen Spannung an den Ausgang abgibt. Die Speicherung kann entweder in elektromagnetischen Bauteilen, wie z. B. Induktionsspulen und/oder Transformatoren, oder elektrostatischen Bauteilen, wie z. B. Kondensatoren, erfolgen.
Mit der Einführung von zusammengesetzten Hochgeschwindigkeitshalbleiterschaltern, wie z. B. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-Schaltern (MOSFET-Schaltern), die mit Impulsbreitenmodulation (PWM) arbeiten, können neuere SMPS-Topologien jetzt mit stark erhöhten Schaltfrequenzen, beispielsweise von bis zu 1,0 MHz, arbeiten. Um jedoch mit einem SMPS eine sehr geringe Ausgangsleistung bereitstellen zu können, muss die Schaltfrequenz und/oder die mit jedem Impuls zur Sekundärseite der Stromversorgung übertragene Energie minimiert werden. Eine sehr niedrige Schaltfrequenz hat den Nachteil, dass die Spannungserfassung über eine Wicklung des Transformators sehr langsam erfolgt. Die herkömmliche Spannungserfassung erfolgt mit einem Abtast- und Halteelement, das die Spannung an einer primärseitigen Transformatorwicklung abtastet, während in der Sekundärwicklung Strom fließt. Das erfolgt, wenn sich der Hauptschalter im AUS-Zustand befindet. Die erfasste Spannung wird zur Bestimmung der Ausgangsspannung verwendet. Herkömmliche Verfahren steuern die Ein-Zeit des Hauptschalters ohne Echtzeit-Rückkopplung, wodurch eine Beeinflussung der Ein-Zeit eines aktuellen Impulses durch Eigenschaften eben dieses aktuellen Impulses verhindert wird. Stattdessen erfolgt mit herkömmlichen Mitteln eine verzögerte Rückkopplung, bei der einen vorangehenden Impuls betreffende Eigenschaften die Ein-Zeit eines aktuellen Impulses beeinflussen.
Die zur Sekundärseite übertragene Leistung ist P = Wp·fs, wobei Wp die mit jedem Impuls übertragene Energie und fs die Schaltfrequenz des Hauptschalters ist. Zur Minimierung der Leerlaufleistung muss die übertrage Leistung P so gering wie möglich sein, weil sie durch eine Grundlast verbraucht werden muss. Andernfalls steigt die Ausgangsspannung, wenn keine Last angeschlossen ist. Der Impuls muss eine Mindestimpulsbreite aufweisen, um sicherzustellen, dass eine gewisse Menge Energie zur Sekundärseite übertragen wird. Zur Minimierung der übertragenen Leistung P müssen die mit jedem Impuls übertragene Energie Wp und die Schaltfrequenz fs vermindert werden.
Ohne unmittelbare Rückkopplung ist es sehr schwierig, die Ein-Zeit so genau zu steuern, dass die Energieübertragung minimiert ist, jedoch noch in einem solchen Ausmaß erfolgt, dass eine kleine Energiemenge zur Sekundärseite übertragen wird. Ist der Impuls zu klein, geht die gesamte Energie in parasitären Elementen verloren. Eine kleine Veränderung der Impulsbreite hat einen relativ großen Einfluss auf die zur Sekundärseite übertragene Energiemenge.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen betreffen eine Leistungswandlerschaltung und ein Verfahren zur Minimierung einer pro Impuls zu einer Sekundärseite übertragenen Energiemenge unter Aufrechterhaltung einer Mindestschwellenmenge der Energieübertragung, um die Erfassung der Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung des Transformators zu ermöglichen. Die Leistungswandlerschaltung umfasst einen Transformator und einen mit der Primärwicklung gekoppelten Hauptschalter. Der Hauptschalter wird durch eine gesteuerte Ansteuerschaltung EIN und AUS geschaltet. Während der Hauptschalter EINgeschaltet ist, kann ein Primärstrom durch die Primärwicklung fließen. Zur Steuerung der zur Sekundärseite übertragenen Energiemenge ist eine Erfassungsschaltung vorgesehen, welche die Spannung an einer Hilfswicklung des Transformators erfasst, während der Hauptschalter EIN ist. Die Hilfswicklung ist eine weitere Wicklung auf der Primärseite des Transformators, die magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt und elektrisch von der Primärwicklung isoliert ist. Erreicht die Spannung über der Hilfswicklung einen vorgegebenen Schwellenspannungspegel, wird der Hauptschalter AUS geschaltet. Bei geeigneter Auswahl des Schwellenspannungspegels ist die übertragene Energie minimiert, jedoch noch so groß, dass die Spannungserfassung an der Hilfswicklung des Transformators möglich ist. Der Schwellenspannungspegel ist auf einen Wert eingestellt, bei dem eine pro Impuls zur Sekundärseite der Schaltung übertragene Energiemenge minimiert ist, jedoch die Übertragung einer Mindestenergiemenge aufrechterhalten wird, um die Erfassung der Ausgangsspannung an der Hilfswicklung zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen ist der Schwellenspannungspegel eingestellt auf die Ausgangsspannung Vout plus den Spannungsabfall über einer sekundärseitigen Diode, wobei die Summe mit dem Windungszahlenverhältnis der Hilfswicklung zur Sekundärwicklung multipliziert ist.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Schaltwandlers offenbart. Das Verfahren umfasst die Ausbildung eines Schaltwandlers umfassend einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung, einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter, eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit sowie eine Hilfswicklung, die elektrisch mit der ersten Steuereinheit und magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst auch die Bestimmung einer Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite zu ermöglichen. Das Verfahren umfasst auch das EIN-Schalten des Schalters und das Vergleichen einer Spannung über der Hilfswicklung mit einer Schwellenspannung, wobei die Schwellenspannung proportional zur Mindestspannung ist. Das Verfahren umfasst auch das AUS-Schalten des Schalters, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Schwellenspannung erreicht, wobei eine Zeitdauer zwischen dem EIN-Schalten des Schalters und dem AUS-Schalten des Schalters eine Mindestimpulsbreite des Schalters ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch die Übertragung von Energie von der Primärseite zur Sekundärseite, wenn der Schalter AUS ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch die Messung der Spannung über der Hilfswicklung, wenn der Schalter AUS ist, wobei die gemessene Spannung proportional zu einer Ausgangsspannung des Schaltwandlers ist. Die gemessene Spannung kann durch die Steuereinheit verwendet werden, um zu bestimmen, wann die Mindestimpulsbreite auszuführen ist. In einigen Ausführungsformen steigt im AUS-Zustand des Schalters die Spannung über der Sekundärwicklung auf die Mindestspannung, wodurch eine Energieübertragung möglich ist, und die Spannung über der Sekundärwicklung wird gemessen, wenn die Spannung über der Sekundärwicklung die Mindestspannung erreicht. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schaltwandler auch eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit verbundene Schwellenspannungserkennungsschaltung, wobei die Schwellenspannungserkennungsschaltung die Spannung über der Hilfswicklung mit der Schwellenspannung vergleicht und ein Schwellenspannungssignal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Schwellenspannung erreicht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch die Energieversorgung der Steuereinheit unter Verwendung von zur Hilfswicklung übertragener Energie. In einigen Ausführungsformen ist der Schalter ein Transistor. In einigen Ausführungsformen ist die Schwellenspannung gleich der Mindestspannung multipliziert mit einem Windungszahlenverhältnis der Hilfswicklung zur Sekundärwicklung. In einigen Ausführungsformen ist die Mindestspannung als fester Wert eingestellt. In anderen Ausführungsformen ist die Mindestspannung ein durch die Steuereinheit bestimmter regelbarer Wert.
Gemäß einem anderen Aspekt wird ein weiteres Verfahren zur Steuerung eines Schaltwandlers offenbart. Das Verfahren umfasst die Ausbildung eines Schaltwandlers umfassend einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung, einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter sowie eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit. Das Verfahren umfasst auch die Bestimmung einer Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite zu ermöglichen. Das Verfahren umfasst auch das EIN-Schalten des Schalters und das Vergleichen einer Spannung über der Hilfswicklung mit einer Schwellenspannung, wobei die Schwellenspannung proportional zur Mindestspannung ist. Das Verfahren umfasst auch das AUS-Schalten des Schalters, wenn die Spannung über der Primärwicklung die Schwellenspannung erreicht, wobei eine Zeitdauer zwischen dem EIN-Schalten des Schalters und dem AUS-Schalten des Schalters eine Mindestimpulsbreite des Schalters ist.
Gemäß noch einem anderen Aspekt wird ein Schaltwandler offenbart. Der Schaltwandler umfasst einen Transformator, einen Schalter, eine Steuereinheit, eine Hilfswicklung und eine Schwellenspannungserkennungsschaltung. Der Transformator weist eine mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelte Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf. Der Schalter ist in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet. Die Steuereinheit ist mit dem Schalter gekoppelt, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter EIN und AUS schaltet. Die Hilfswicklung ist magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt. Die Schwellenspannungserkennungsschaltung ist mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelt. Die Schwellenspannungserkennungsschaltung ist so ausgestaltet, dass sie eine Spannung über der Hilfswicklung mit einer Mindestspannung vergleicht und ein Signal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Mindestspannung erreicht. Die Mindestspannung ist eine Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite des Transformators zu ermöglichen. Die Steuereinheit ist so ausgestaltet, dass sie den Schalter als Reaktion auf den Empfang des Signals von der Schwellenspannungserkennungsschaltung AUS schaltet.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Leistungswandler auch eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelte Spannungserkennungsschaltung, wobei die Spannungserkennungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie die Spannung über der Hilfswicklung misst, wenn der Schalter AUS ist, und die gemessene Spannung an die Steuereinheit sendet, wobei die gemessene Spannung proportional zu einer Ausgangsspannung des Schaltwandlers ist. In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit weiterhin so ausgestaltet, dass sie entsprechend der gemessenen Spannung bestimmt, wann der Schalter EIN und AUS zu schalten ist. In einigen Ausführungsformen weist der Leistungswandler einen Resonanzkreis auf, der den Transformator und parasitäre Kapazitäten des Transformators und des Schalters umfasst. In einigen Ausführungsformen ist die Schwellenspannungserkennungsschaltung ein Vergleicher. In einigen Ausführungsformen umfasst der Leistungswandler auch eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelte Stromversorgungsschaltung, wobei die Stromversorgungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie Energie von der Hilfswicklung empfängt und speichert und der Steuereinheit Energie zuführt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Stromversorgungsschaltung ein Paar Transistoren und einen Kondensator. In einigen Ausführungsformen ist die Mindestspannung ein fester Wert. In anderen Ausführungsformen ist die Mindestspannung ein durch die Steuereinheit bestimmter regelbarer Wert.
Gemäß noch einem anderen Aspekt wird ein weiterer Schaltwandler offenbart. Der Schaltwandler umfasst einen Transformator, einen Schalter, eine Steuereinheit und eine Schwellenspannungserkennungsschaltung. Der Transformator weist eine mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelte Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf. Der Schalter ist in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet. Die Steuereinheit ist mit dem Schalter gekoppelt, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter EIN und AUS schaltet. Die Schwellenspannungserkennungsschaltung ist mit der Primärwicklung und der Steuereinheit gekoppelt. Die Schwellenspannungserkennungsschaltung ist so ausgestaltet, dass sie eine Spannung über der Primärwicklung mit einer Mindestspannung vergleicht und ein Signal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Primärwicklung die Mindestspannung oder einen dazu proportionalen Wert erreicht. Die Mindestspannung ist eine Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite des Transformators zu ermöglichen. Die Steuereinheit ist so ausgestaltet, dass sie den Schalter als Reaktion auf den Empfang des Signals von der Schwellenspannungserkennungsschaltung AUS schaltet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Ausführungsbeispiele dienen der Veranschaulichung, nicht der Einschränkung der Erfindung. Die Zeichnungen umfassen folgende Figuren:
1 veranschaulicht eine Leistungswandlerschaltung gemäß einer Ausführungsform.
2 veranschaulicht den Leistungswandler von 1 mit einer beispielhaften Ausgestaltung der Stromversorgungsschaltung 50 gemäß einer Ausführungsform.
3 veranschaulicht verschiedene beispielhafte Spannungs- und Stromwellenformen entsprechend dem Betrieb der Leistungswandlerschaltung von 1 gemäß einer Ausführungsform.
4 veranschaulicht eine Leistungswandlerschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen einen Leistungswandler. Dem Fachmann ist klar, dass die nachstehende detaillierte Beschreibung des Leistungswandlers lediglich der Veranschaulichung dient und in keiner Weise als Einschränkung zu verstehen ist. Für den Fachmann, dem diese Offenbarung vorliegt, sind andere Ausführungsformen des Leistungswandlers offensichtlich.
Nachstehend wird näher auf Ausführungen des Leistungswandlers entsprechend den Darstellungen in den beigefügten Zeichnungen eingegangen. In den Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung werden zur Bezugnahme auf gleiche oder ähnliche Teile durchgängig die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Routinemerkmale der hierin beschriebenen Ausführungen gezeigt und beschrieben. Es ist natürlich klar, dass bei der Entwicklung jeder solchen tatsächlichen Ausführung zahlreiche ausführungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die konkreten Ziele des Entwicklers, wie z. B. die Einhaltung anwendungs- und wirtschaftsbezogener Einschränkungen, zu erreichen, und dass diese konkreten Ziele von einer Ausführung zur anderen und von einem Entwickler zum anderen variieren. Es ist darüber hinaus klar, dass ein solches Entwicklungsunterfangen komplex und zeitaufwändig sein könnte, für den Fachmann, dem diese Offenbarung vorliegt, jedoch dennoch eine ingenieurtechnische Routineaufgabe wäre.
1 veranschaulicht eine Leistungswandlerschaltung gemäß einer Ausführungsform. Der Leistungswandler 10 ist so ausgestaltet, dass er als Eingangsspannung Vin ein ungeregeltes Gleichspannungssignal empfängt und eine geregelte Ausgangsspannung Vout bereitstellt. Die der Schaltung zugeführte Eingangsspannung kann von einer Wechselstromversorgung stammende, nach Gleichrichtung erhaltene ungeregelte Gleichspannung sein. Die Eingangsspannung wird üblicherweise gefiltert, z. B. mittels des Kondensators 12. In einigen Ausführungsformen ist der Ausgangsspannungspegel für viele Niederspannungsgeräte, wie z. B. Computer-Laptops, Mobiltelefone und andere handgehaltene Vorrichtungen, geeignet. In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsspannung Vout auf 10 V oder weniger eingestellt. Alternativ kann der Leistungswandler 10 eine Ausgangsspannung Vout bereitstellen, die höher als 10 V Gleichstrom ist.
Der Leistungswandler 10 ist als Abwärtswandler ausgestaltet. In einigen Ausführungsformen ist der Leistungswandler so ausgestaltet, dass er Eigenschaften eines Sperrwandlers umfasst. Im Allgemeinen kann der Leistungswandler dem Fachmann bekannte Ausgestaltungen von Schaltnetzteilen umfassen. Der Leistungswandler 10 umfasst einen Isolationstransformator 14 mit einer Primärwicklung P1 und einer Sekundärwicklung S1, einem Hauptschalter 16, einem Widerstand 18, einer Ansteuerschaltung 20, einer Steuereinheit 22 und einer Erfassungsschaltung. Die Primärwicklung P1 ist mit der Eingangsspannung Vin, dem Hauptschalter 16 und einer Snubberschaltung 30 gekoppelt. Die Snubberschaltung 30 ist so ausgestaltet, dass sie hohe Spitzenspannungen am Hauptschalter 16 vermeidet und elektromagnetische Störungen (EMI) vermindert. Der Widerstand 18 ist ein Nebenschlusswiderstand und funktioniert so, dass er einen Spitzenprimärstrom durch die Primärwicklung P1 einstellt. Der Hauptschalter 16 ist eine geeignet Schaltvorrichtung. In einem Ausführungsbeispiel ist der Schalter 16 eine Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-Vorrichtung (MOSFET-Vorrichtung) vom n-Typ. Alternativ kann der Schalter 16 durch jede andere, dem Fachmann bekannte Halbleiterschaltvorrichtung ersetzt sein. Der Transistor 16 wird durch die Steuereinheit 22 so gesteuert, dass er eine gewünschte Ausgangsspannung Vout aufrechterhält. Die Steuereinheit 22 steuert den Transistor 16 mit der Ansteuerschaltung 20. In einigen Ausführungsformen ist die Ansteuerschaltung 20 eine Impulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung). Die Steuereinheit 22 regelt mit der PWM-Schaltung den Tastgrad des Transistors 16.
Mit der Sekundärwicklung S1 ist eine Ausgangsschaltung gekoppelt. Die Ausgangsschaltung umfasst eine Diode 24 und einen Kondensator 26. Die Spannung der Sekundärwicklung wird unter Verwendung der Diode 24 und des Kondensators 26 gleichgerichtet und gefiltert und die Ausgangsspannung Vout wird einer Last 28 zugeführt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Erfassungsschaltung eine Hilfswicklung 32, bei der es sich um eine weitere Wicklung auf der Primärseite des Transformators 14 handelt. Die Hilfswicklung 32 ist magnetisch mit der Sekundärwicklung S1 gekoppelt und elektrisch von der Primärwicklung P1 isoliert. Die Erfassungsschaltung umfasst auch eine Schwellwertdetektorschaltung 34, eine Spannungsdetektorschaltung 36 und eine Stromversorgungsschaltung 50.
Die Stromversorgungsschaltung 50 ist so ausgestaltet, dass sie die Steuereinheit 22 mit Strom versorgt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Stromversorgungsschaltung 50 ein Paar Transistoren und einen Kondensator, wobei die Transistoren der Steuerung durch die Steuereinheit 22 unterliegen, um einen Stromfluss von der Hilfswicklung 32 zum Kondensator zwecks Speicherung von zur Energieversorgung der Steuereinheit 22 verwendeter Energie zu ermöglichen. 2 veranschaulicht den Leistungswandler 10 von 1 mit einer beispielhaften Ausgestaltung der Stromversorgungsschaltung 50 gemäß einer Ausführungsform. Im Ausgestaltungsbeispiel von 2 umfasst die Stromversorgungsschaltung 50 einen Widerstand 38, eine Diode 40, einen Transistor 42, einen Transistor 44 und einen Kondensator 46. Der Widerstand 38 und die Diode 40 sind in Reihe mit der Hilfswicklung 32 geschaltet und dienen der Zufuhr von Versorgungsstrom von der Hilfswicklung 32 zur Erfassungsschaltung und zur Steuereinheit 22. Der Kondensator 46 speichert Energie, während über die Diode 40 und den Widerstand 38 Versorgungsstrom bereitgestellt wird, und versorgt die Steuereinheit 22 zwischen Impulsen mit Energie. Die Transistoren 42 und 44 ermöglichen das EIN- und AUS-Schalten des Versorgungsstroms durch die Diode 40 und den Widerstand 38. Die Transistoren 42 und 44 werden durch die Steuereinheit 22 gesteuert. Die Stromversorgungsschaltung 50 kann auch ohne die Transistoren 42 und 44 funktionieren, aber dann muss der Mindestimpuls etwas größer sein, weil eine gewisse Menge Energie zur Steuereinheit 22 übertragen wird. Durch die Einbeziehung der Transistoren 42 und 44 kann die Steuereinheit 22 steuern, wann Strom zur Versorgung fließt, bei der es sich um den Kondensator 46 handelt. Bei Mindestimpulsen werden die Transistoren 42 und 44 während des Abtastens der Ausgangsspannung vorzugsweise AUS geschaltet, weil dann die Abtastung der Ausgangsspannung und auch die Steuerung des Mindestimpulses genauer ist In einigen Fällen müssen die Transistoren 42 und 44 während des Abtastens EINgeschaltet sein, um sicherzustellen, dass die Steuereinheit 22 genügend Versorgungsstrom erhält. Dies sollte mit größeren Impulsen bei niedriger Frequenz erfolgen.
Der Spannungsdetektor 36 misst eine Spannung Vaux über der Hilfswicklung 32 und überträgt die gemessene Hilfswicklungsspannung Vaux an die Steuereinheit 22. Der Schwellwertdetektor 34 misst die Hilfswicklungsspannung Vaux und erzeugt beim Erreichen eines Schwellenspannungswerts ein Schwellenspannungssignal. Der Schwellenspannungswert ist gleich der Ausgangsspannung Vout plus dem Spannungsabfall über der Diode 24 eingestellt, wobei die Summe mit dem Windungszahlenverhältnis der Hilfswicklung zur Sekundärwicklung multipliziert ist. In einigen Ausführungsformen ist dies ein erster Näherungswert des Schwellenspannungswerts. Der Schwellenspannungswert kann anschließend höher oder niedriger eingestellt werden, um die mit jedem Impuls zur Sekundärseite übertragene Energiemenge einzustellen. Infolge einer höheren Einstellung des Schwellenspannungswerts wird mehr Energie übertragen und infolge einer niedrigeren Einstellung des Schwellenspannungswerts wird weniger Energie übertragen. Eine solche Einstellung kann beispielsweise zum Ausgleich einer AUSschaltverzögerung erfolgen. Das Schwellenspannungssignal wird an die Steuereinheit 22 gesendet, die als Reaktion auf das Erreichen des Schwellenspannungspegels den Transistor 16 AUS schaltet. Durch das AUS-Schalten des Transistors 16 gemäß dem Schwellenspannungssignal wird ein Spitzenspannungspegel über der Hilfswicklung 32 begrenzt. In einigen Ausführungsformen ist der Schwellwertdetektor 34 ein Vergleicher.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuereinheit 22 einen Impulsformer und ein SR-Flipflop. Der Impulsformer empfängt das Schwellwertsignal vom Spannungsdetektor 36 und verhindert undefinierte Zustände am SR-Flipflop. Das SR-Flipflop empfängt das vom Impulsformer ausgegebene Schwellwertsignal und erzeugt ein Hauptschalter-AUS-Signal, das dem Erreichen des Schwellenspannungspegels durch die Hilfswicklungsspannung Vaux entspricht. Das Hauptschalter-AUS-Signal wird der Ansteuerschaltung 20 zugeführt und der Hauptschalter 16 wird AUS geschaltet.
Bei Betrieb bilden der Transformator 14 und die parasitären Kapazitäten des Transformators 14 und des Hauptschalters 16 einen Resonanzkreis. Es versteht sich, dass der Resonanzkreis weitere Bauteile umfassen kann, darunter, jedoch nicht beschränk auf, sekundäre Diodenkapazität, ggf. Snubberschaltung sowie Kapazität und Induktivität von Bahnen auf der Leiterplatte. Zur Übertragung von Energie zur Sekundärseite der Leistungswandlerschaltung muss die Spannungsamplitude der ersten Welle der Schwingung an der Sekundärwicklung S1 die Ausgangsspannung Vout plus den Spannungsabfall über der Diode 24 erreichen. Ist die über den Transformator 14 übertragene Energie zu niedrig, wird die Energie durch die parasitären Elemente verbraucht. In diesem Fall bleibt die Spannung über der Sekundärwicklung S1 unterhalb des kritischen Werts der Ausgangsspannung Vout plus dem Spannungsabfall über der Diode 24 und es fließt kein Sekundärstrom durch die Diode 24. Ohne Sekundärstrom ist die Spannung über der Sekundärwicklung S1, und damit die Spannung über der Primärwicklung P1, unabhängig von der Ausgangsspannung Vout und die Ausgangsspannung Vout kann nicht erfasst werden. Der Wert der Ausgangsspannung Vout wird durch die Steuereinheit 22 zur Ausführung einer oder mehrerer Steuerfunktion(en), darunter der Steuerung der Mindestimpulsbreite, verwendet.
3 veranschaulicht verschiedene beispielhafte Spannungs- und Stromwellenformen entsprechend dem Betrieb der Leistungswandlerschaltung von 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Wellenform 100 zeigt eine Spannung Vout, bei der es sich um die Ausgangsspannung Vout in 1 handelt. Die Wellenform 110 zeigt eine Spannung Vaux, bei der es sich um die Spannung über der Hilfswicklung 32 in 1 handelt. Die Wellenform 120 zeigt eine Spannung Vsec, bei der es sich um die Spannung über der Sekundärwicklung S1 in 1 handelt. Die Wellenform 130 zeigt einen Strom Isec, bei dem es sich um den Sekundärstrom in der Sekundärwicklung S1 in 1 handelt. Die Wellenform 140 zeigt eine Spannung Vg, bei der es sich um die am Hauptschalter 16 in 1 anliegende Gate-Spannung handelt. Die Wellenform 150 zeigt eine Spannung Vd, bei der es sich um die Drain-Spannung des Hauptschalters 16 in 1 handelt. Die Wellenform 160 zeigt eine Spannung Vtd, bei der es sich um die vom Schwellwertdetektor 34 in 1 ausgegebene Spannung handelt.
Zum Zeitpunkt 6,10005 ms (Zeitpunkt t0) steuert die Steuereinheit 22 die Ansteuerschaltung 20 so, dass der Transistor 16 zunächst EIN geschaltet wird. Dementsprechend beginnt die Gate-Spannung Vg zu steigen. Der Transistor 16 bleibt in einem AUS-Zustand, bis die Gate-Spannung Vg den EINschalt-Spannungsschwellwert erreicht. Zum Zeitpunkt 6,10025 ms (Zeitpunkt t1) wird die EINschalt-Gate-Spannung Vg erreicht und der Transistor 16 schaltet sich EIN. Wenn sich der Transistor 16 EIN schaltet, beginnt der durch den Transistor 16 fließende Strom zuzunehmen, wodurch die Drain-Spannung Vd beginnt abzunehmen, wie in der Wellenform 150 gezeigt, und die Spannung Vaux über der Hilfswicklung 32 beginnt abzunehmen, wie in der Wellenform 110 gezeigt.
Zum Zeitpunkt 6,1003 ms (Zeitpunkt t2) erreicht die Spannung Vaux über der Hilfswicklung 32 den eingestellten Schwellenspannungswert des Schwellenspannungsdetektors 34. Der Schwellenspannungswert ist auf einen Wert eingestellt, der die zur Energieübertragung über den Transformator nötige Mindestenergie bereitstellt, beispielsweise die Ausgangsspannung Vout plus den Spannungsabfall über der Diode 24, wobei die Summe mit dem Windungszahlenverhältnis multipliziert ist. In einigen Ausführungsformen ist der Schwellenspannungswert als fester Wert eingestellt, der beispielsweise durch einen Schaltungsentwickler bestimmt wird. In anderen Ausführungsformen ist der Schwellwert ein regelbarer Wert, der beispielsweise während des Betriebs durch die Steuereinheit bestimmt wird. In diesem Anmeldungsbeispiel ist die Schwellenspannung auf –9 V eingestellt. Mit einer geringen Verzögerung sendet zum Zeitpunkt 6,10035 ms (Zeitpunkt t3) der Schwellenspannungsdetektor 34 ein das Erreichen der Schwellenspannung anzeigendes Schwellenspannungssignal an die Steuereinheit 22. In diesem Anmeldungsbeispiel wird das Schwellenspannungssignal durch die Abnahme der Schwellwerterkennungsspannung Vtd angezeigt, wie bei Zeitpunkt t3 in der Wellenform 160 gezeigt. Als Reaktion auf den Empfang des Schwellenspannungssignals befiehlt die Steuereinheit 22 der Ansteuerschaltung 20 zum Zeitpunkt 6,10038 ms (Zeitpunkt t4), den Transistor 16 AUS zu schalten. Mit einer geringen Verzögerung fällt die Gate-Spannung Vg auf fast 0 V, erreicht 0 V jedoch nicht ganz. Die Gate-Spannung Vg fällt aufgrund parasitärer Effekte nicht ganz auf 0 V. In einigen Ausführungsformen kann die Gate-Spannung Vg auf 0 V oder sogar eine negative Spannung fallen, wenn die Ansteuerschaltung so ausgestaltet ist, dass sie negative Spannung erreicht.
Beim AUS-Schalten des Transistors 16, eine kurze Verzögerung nach Zeitpunkt t4, erreicht die Sekundärwicklungsspannung Vsec einen Mindestwert. In diesem Anmeldungsbeispiel beträgt der Mindestwert der Sekundärwicklungsspannung Vsec –10 V. An diesem Punkt sind die parasitären Kapazitäten des Transformators 14 und des Transistors 16 geladen.
Aufgrund der kurzen EINschaltdauer des Transistors 16, vom Zeitpunkt t1 bis t4, weist die Induktivität des Transformators einen sehr geringen Strom auf. Vom Zeitpunkt 6,1004 ms (Zeitpunkt t4), wenn der Transistor 16 AUS ist, bis zum Zeitpunkt 6,1008 ms (Zeitpunkt t5) steigt die Sekundärwicklungsspannung Vsec von –10 V auf 0 V. Mit anderen Worten: Die absolute Spannung an der Sekundärwicklung S1 fällt von 10 V auf 0 V. Die Energie wird von den parasitären Kapazitäten zur Induktivität des Transformators übertragen. Die Induktivität des Transformators und die parasitären Kapazitäten bilden den Resonanzkreis. Wenn die Sekundärwicklungsspannung Vsec zum Zeitpunkt 6,1008 ms 0 V erreicht, wird die Energie von der Induktivität des Transformators zurück zu den parasitären Kapazitäten übertragen.
Die Sekundärwicklungsspannung Vsec steigt weiter, bis auf einen hohen Wert gleich der Ausgangsspannung Vout plus der Durchlassspannung der Diode 24 zum Zeitpunkt 6,101 ms (Zeitpunkt t6). Ist zum Zeitpunkt t6 die Sekundärwicklungsspannung Vsec gleich der Ausgangsspannung Vout plus der Durchlassspannung der Diode 24, wird die verbleibende Energie zum Ausgang übertragen. Vom Zeitpunkt 6,101 ms (Zeitpunkt t6) bis zum Zeitpunkt 6,1013 ms (Zeitpunkt t8) weist der Sekundärstrom S1 einen Stromimpuls auf, wie in der Wellenform 130 gezeigt. Dieser Stromimpuls entspricht der Energieübertragung zum Ausgang. Vom Zeitpunkt 6,101 ms (Zeitpunkt t6) bis zum Zeitpunkt 6,1013 ms (Zeitpunkt t8) besteht eine Abhängigkeit zwischen Vout und Vaux. Vom Zeitpunkt 6,101 ms (Zeitpunkt t6) bis zum Zeitpunkt 6,1012 ms (Zeitpunkt t7) weist die Spannung Vaux über der Hilfswicklung 32 aufgrund von Streuinduktivität einen Überschwingwert auf. Vom Zeitpunkt 6,1012 (Zeitpunkt t7) bis zum Zeitpunkt 6,1013 (Zeitpunkt t8) weist die Spannung Vaux einen Wert auf, der ungefähr gleich der Sekundärwicklungsspannung Vsec·Windungszahlenverhältnis (Na/Ns) ist, wobei Na die Anzahl der Windungen der Hilfswicklung 32 und Ns die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung S1 ist.
Ungefähr zwischen 6,1012 ms (Zeitpunkt t7) und Zeitpunkt 6,1013 ms (Zeitpunkt t8) kann der Spannungsdetektor 36 durch Messen der Spannung Vaux die Ausgangsspannung bestimmen. Ab dem Zeitpunkt 6,1013 (Zeitpunkt t8) ist eine gewisse Schwingung gegeben, durch die keine Leistung an den Ausgang übertragen wird, bis sich der Transformator auf 0 V/0 A einpegelt.
Der Leistungswandler 10 von 1 ist so ausgestaltet, dass er die Hilfswicklungsspannung Vaux misst und vergleicht, um zu bestimmen, wann der Transistor 16 AUS zu schalten ist. Alternativ kann der Leistungswandler 10 ohne die Hilfswicklung ausgestaltet sein, wobei stattdessen die Primärwicklung gemessen und verglichen wird, um zu bestimmen, wann der Hauptschalter AUS zu schalten ist. 4 veranschaulicht einen Leistungswandler 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Leistungswandler 200 ähnelt in seiner Ausgestaltung und Arbeitsweise dem Leistungswandler 10 von 1, wobei der Leistungswandler 200 jedoch keine Hilfswicklung umfasst. Stattdessen misst der Spannungsdetektor 236 eine Spannung Vd über der Primärwicklung P1 und überträgt die gemessene Spannung Vd an die Steuereinheit 222. Der Schwellwertdetektor 234 misst die Spannung Vd und erzeugt beim Erreichen des Schwellenspannungswerts das Schwellenspannungssignal. Im Ausgestaltungsbeispiel von 4 ist die Stromversorgungsschaltung 250 mit der Eingangsspannung Vin gekoppelt. Der Leistungswandler 200 funktioniert ähnlich wie der Leistungswandler 10 in 1, um den Transistor 216 gemäß dem Wert der Spannung Vd EIN und AUS zu schalten.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik wird durch die Minimierung der den Hauptschalter ansteuernden Impulsbreite die zur Sekundärseite übertragene Energiemenge minimiert, wobei jedoch soviel Energie übertragen wird, dass die Ausgangsspannung Vout bestimmt werden kann. Die bestimmte Ausgangsspannung Vout wird durch einen Steueralgorithmus der Steuereinheit verwendet. Die Steuereinheit verwendet die bestimmte Ausgangsspannung Vout, um zu bestimmen, wann die Mindestimpulsbreite erforderlich ist und wann die Mindestimpulsbreite durch EIN- und AUS-Schalten des Hauptschalters unter Verwendung der Gate-Spannung Vg zu realisieren ist.
Die Steuermethodik ermöglicht eine Echtzeit-Rückkopplung der Ein-Zeit des Hauptschalters, wobei die Ein-Zeit des aktuellen Impulses durch eine eben diesen aktuellen Impuls betreffende Schaltungseigenschaft beeinflusst wird. Im oben beschriebenen Anmeldungsbeispiel wird die Hilfsspannung Vaux in Echtzeit gemessen und verglichen, wobei das Ergebnis über das AUS-Schalten des Hauptschalters bestimmt, wodurch die Ein-Zeit des Hauptschalters in Echtzeit beeinflusst wird.
Die vorliegende Anmeldung wurde mit Bezug auf konkrete, Details beinhaltende Ausführungsformen beschrieben, um die Prinzipien des Aufbaus und Betriebs des Leistungswandlers leichter verständlich zu machen. Viele der in den verschiedenen Figuren gezeigten und beschriebenen Bauteile können ausgetauscht werden, um die notwendigen Ergebnisse zu erreichen, und diese Beschreibung sollte so verstanden werden, dass sie einen solchen Austausch mit umfasst. Das heißt, die Bezugnahme auf konkrete Ausführungsformen und Details derselben hierin sollen den Schutzbereich der angefügten Ansprüche nicht einschränken. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass in den zur Veranschaulichung gewählten Ausführungsformen Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzbereich der Anmeldung abzugehen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Schaltwandlers, wobei das Verfahren umfasst: a. Ausbilden eines Schaltwandlers umfassend einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung, einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter, eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit sowie eine Hilfswicklung, die elektrisch mit der ersten Steuereinheit und magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelt ist; b. Bestimmen einer Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite zu ermöglichen; c. EIN-Schalten des Schalters; d. Vergleichen einer Spannung über der Hilfswicklung mit einer Schwellenspannung, wobei die Schwellenspannung proportional zur Mindestspannung ist; und e. AUS-Schalten des Schalters, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Schwellenspannung erreicht, wobei eine Zeitdauer zwischen dem EIN-Schalten des Schalters und dem AUS-Schalten des Schalters eine Mindestimpulsbreite des Schalters ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Übertragung von Energie von der Primärseite zur Sekundärseite, wenn der Schalter AUS ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Messen der Spannung über der Hilfswicklung, wenn der Schalter AUS ist, wobei die gemessene Spannung proportional zu einer Ausgangsspannung des Schaltwandlers ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gemessene Spannung durch die Steuereinheit verwendet wird, um zu bestimmen, wann die Mindestimpulsbreite auszuführen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im AUS-Zustand des Schalters die Spannung über der Sekundärwicklung auf die Mindestspannung ansteigt, wodurch eine Energieübertragung möglich ist, und die Spannung über der Sekundärwicklung gemessen wird, wenn die Spannung über der Sekundärwicklung die Mindestspannung erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schaltwandler weiterhin umfasst: eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit verbundene Schwellenspannungserkennungsschaltung, wobei die Schwellenspannungserkennungsschaltung die Spannung über der Hilfswicklung mit der Schwellenspannung vergleicht und ein Schwellenspannungssignal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Schwellenspannung erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Energieversorgung der Steuereinheit unter Verwendung von zur Hilfswicklung übertragener Energie.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schalter einen Transistor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwellenspannung gleich der Mindestspannung multipliziert mit einem Windungszahlenverhältnis der Hilfswicklung zur Sekundärwicklung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mindestspannung als fester Wert eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mindestspannung ein durch die Steuereinheit bestimmter regelbarer Wert ist.
Verfahren zur Steuerung eines Schaltwandlers, wobei das Verfahren umfasst: a. Ausbilden eines Schaltwandlers umfassend einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung, einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter sowie eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit; b. Bestimmen einer Mindestspannung über der Sekundärwicklung, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite zu ermöglichen; c. EIN-Schalten des Schalters; d. Vergleichen einer Spannung über der Primärwicklung mit einer Schwellenspannung, wobei die Schwellenspannung proportional zur Mindestspannung ist; und e. AUS-Schalten des Schalters, wenn die Spannung über der Primärwicklung die Schwellenspannung erreicht, wobei eine Zeitdauer zwischen dem EIN-Schalten des Schalters und dem AUS-Schalten des Schalters eine Mindestimpulsbreite des Schalters ist.
Schaltwandler umfassend: a. einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung; b. einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter; c. eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter EIN und AUS schaltet; d. eine magnetisch mit der Sekundärwicklung gekoppelte Hilfswicklung; und e. eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelte Schwellenspannungserkennungsschaltung, wobei die Schwellenspannungserkennungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie eine Spannung über der Hilfswicklung mit einer Mindestspannung vergleicht und ein Signal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Hilfswicklung die Mindestspannung erreicht, wobei die Mindestspannung eine Mindestspannung über der Sekundärwicklung ist, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite des Transformators zu ermöglichen, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter als Reaktion auf den Empfang des Signals von der Schwellenspannungserkennungsschaltung AUS schaltet.
Leistungswandler nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelte Spannungserkennungsschaltung, wobei die Spannungserkennungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie die Spannung über der Hilfswicklung misst, wenn der Schalter AUS ist, und die gemessene Spannung an die Steuereinheit sendet, wobei die gemessene Spannung proportional zu einer Ausgangsspannung des Schaltwandlers ist.
Leistungswandler nach Anspruch 14, wobei die Steuereinheit weiterhin so ausgestaltet ist, dass sie entsprechend der gemessenen Spannung bestimmt, wann der Schalter EIN und AUS zu schalten ist.
Leistungswandler nach Anspruch 13, umfassend einen Resonanzkreis, der den Transformator und parasitäre Kapazitäten des Transformators und des Schalters umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 13, wobei die Schwellenspannungserkennungsschaltung einen Vergleicher umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 13, wobei der Schalter einen Transistor umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine mit der Hilfswicklung und der Steuereinheit gekoppelte Stromversorgungsschaltung, wobei die Stromversorgungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie Energie von der Hilfswicklung empfängt und speichert und der Steuereinheit Energie zuführt.
Leistungswandler nach Anspruch 19, wobei die Stromversorgungsschaltung ein Paar Transistoren und einen Kondensator umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 13, wobei die Mindestspannung ein fester Wert ist.
Leistungswandler nach Anspruch 13, wobei die Mindestspannung ein durch die Steuereinheit bestimmter, regelbarer Wert ist.
Schaltwandler umfassend: a. einen Transformator mit einer Primärwicklung, die mit einer Eingangsversorgungsspannung gekoppelt ist, und einer Sekundärwicklung; b. einen in Reihe mit der Primärwicklung geschalteten Schalter; c. eine mit dem Schalter gekoppelte Steuereinheit, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter EIN und AUS schaltet; und d. eine mit der Primärwicklung und der Steuereinheit gekoppelte Schwellenspannungserkennungsschaltung, wobei die Schwellenspannungserkennungsschaltung so ausgestaltet ist, dass sie eine Spannung über der Primärwicklung mit einer Mindestspannung vergleicht und ein Signal an die Steuereinheit sendet, wenn die Spannung über der Primärwicklung die Mindestspannung oder einen dazu proportionalen Wert erreicht, wobei die Mindestspannung eine Mindestspannung über der Sekundärwicklung ist, um eine Energieübertragung von einer Primärseite des Transformators zu einer Sekundärseite des Transformators zu ermöglichen, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie den Schalter als Reaktion auf den Empfang des Signals von der Schwellenspannungserkennungsschaltung AUS schaltet.