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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen auf Leistungselektronik und insbesondere auf eine Magnetvorrichtung und einen eine derartige Magnetvorrichtung aufweisenden Leistungswandler.
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Hintergrund
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Ein Schaltnetzteil (auch als „Leistungswandler“ oder „geregeltes Netzteil“ bekannt) ist eine Versorgungs- oder Netzteilschaltung, die eine Eingangsspannungswellenform in eine festgelegte Ausgangsspannungswellenform wandelt. Magnetvorrichtungen, wie etwa Transformatoren und Drosseln, werden oft in Leistungswandlern verwendet, um elektrische Energie zu speichern und/oder über den Leistungswandler zu übertragen. Weil die Magnetvorrichtungen gewöhnlich einen nicht unerheblichen Raum auf der Trägerplatte des Leistungswandlers einnehmen und im Herstellungsprozess überproportional viel Zeit beanspruchen, ist es vorteilhaft, eine kompakte Magnetvorrichtung zu verwenden, die eine flexible Ausführung zulässt. Daher besteht im Fachgebiet ein Bedarf an einem Baustein für einen weniger komplizierten Magnetkern, der sich in kompakte Magnetvorrichtungen einfügen lässt.
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In der Druckschrift
GB 851 241 A ist ein elektrisches Bauteil mit einem laminierten elektromagnetischen Kern aus L-förmigen laminierten Lagen, um den Spulen einer Primär- und Sekundärwicklung angeordnet sind, die durch ein Joch voneinander getrennt sind, angegeben. In der Druckschrift
US 2001 / 0 043 135 A1 ist ein induktives Bauelement gezeigt, bei dem ein flexibel gefaltetes Trägerelement auf einem Schenkel eines magnetischen Kerns angeordnet ist. Die Druckschrift
US 6 549 436 B1 zeigt einen magnetischen Wandler, bei dem auf Außenschenkeln erste und zweite Windungen einer Primär- und Sekundärwicklung angeordnet sind und bei dem auf einem mittleren Schenkel eine dritte Windung der Sekundärwicklung angebracht ist. In den Druckschriften
US 2005 / 0 207 182 A1 und
US 2007 / 0 290 656 A1 sind Leistungswandler mit Sekundärwicklungen gezeigt, die einen Mittelabgriff aufweisen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, zu denen eine Magnetvorrichtung und ein eine derartige Magnetvorrichtung aufweisender Leistungswandler zählen, werden im Allgemeinen technische Vorteile erzielt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Außerdem weist die Magnetvorrichtung eine Wicklung auf, die rings um mindestens einen des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments ausgebildet ist, auf. Die Magnetvorrichtung weist darüber hinaus eine weitere Wicklung, die rings um mindestens einen des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments ausgebildet und mit der Wicklung nicht-verschachtelt ausgebildet ist, auf.
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Im vorangegangenen Abschnitt wurden die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung eher weit gefasst dargestellt, damit die genaue Beschreibung der Erfindung, die folgt, besser verstanden werden kann. Im Folgenden werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben, die den Gegenstand der Erfindungsansprüche bilden. Für den Fachmann versteht sich, dass die gedankliche Erfassung und die besondere Ausführungsform, die offenbart sind, einfach als Grundlage für Modifikationen oder die Konstruktion anderer Strukturen oder Prozesse verwendet werden können, um die gleichen Zwecke wie die vorliegende Erfindung zu erfüllen. Für den Fachmann sollte einzusehen sein, dass solche gleichwertigen Konstruktionen nicht vom Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung, wie in beigefügten Ansprüchen dargelegt, abweichen.
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Figurenliste
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Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die folgende Beschreibung verwiesen, die im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung vorgenommen wurde, worin:
- 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Leistungswandlers zeigt;
- 2 und 3 Schaltpläne beispielhafter Leistungsübertrager eines Leistungswandlers zeigen, der einen Aufwärtswandler verwendet;
- 4 und 5 Schaltpläne von Ausführungsformen von Teilstücken von Leistungswandlern zeigen;
- 6 ein Zeitablaufdiagramm darstellt, das eine Funktionsweise des Leistungswandlers von 4 und 5 zeigt;
- 7 und 8 Schaltpläne alternativer Ausführungsformen von Teilstücken von Leistungswandlern zeigen;
- 9 einen Schaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Leistungswandlers zeigt;
- 10 als nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einen Schaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Leistungswandlers zeigt;
- 11 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Teilstücks einer Magnetvorrichtung zeigt;
- 12 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Teilstücks einer Magnetvorrichtung zeigt; und
- 13 bis 49 Ansichten von Ausführungsformen von Magnetvorrichtungen zeigen, wobei die 21 bis 23, 24 bis 27 und 32 bis 49 keine erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind.
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Übereinstimmende Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf übereinstimmende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist, und werden der Kürze wegen ggf. nach ihrem ersten Vorkommen nicht nochmals beschrieben. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung der maßgeblichen Aspekte von Ausführungsbeispielen.
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Genaue Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
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Im Folgenden werden die Herstellung und die Verwendung der bisherigen Ausführungsbeispiele ausführlich erörtert. Es sollte jedoch leicht nachvollziehbar sein, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Ideen hervorbringt, die in sehr vielfältigen spezifischen Kontexten ausgeführt werden können. Die besonderen Ausführungsformen, die erörtert werden, veranschaulichen lediglich besondere Wege, um die Erfindung zu machen und zu nutzen, schränken jedoch die Tragweite der Erfindung nicht ein.
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Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf Ausführungsbeispiele in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich Magnetvorrichtungen, die einen L-förmigen Kern verwenden, Verfahren zum Bilden derselben und die Magnetvorrichtungen verwendende Leistungswandler. Die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung werden zwar in der Umgebung eines Leistungswandlers beschrieben werden, doch ist jede Anwendung, die von den Magnetvorrichtungen, wie hier beschrieben, einen Vorteil ziehen kann, darunter ein Leistungsverstärker oder eine Motorsteuerung, ebenfalls in dem weiten Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
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Zunächst zu 1, in der ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Leistungswandlers gezeigt ist. Der Leistungswandler ist an eine Quelle elektrischer Leistung gekoppelt, die eine Eingangswechselspannung Vin liefert, wie etwa ein Wechselstromnetz. Der Leistungswandler weist einen Leistungsübertrager 105 auf, der durch eine Steuerung 110 gesteuert wird. Die Steuerung 110 misst im Allgemeinen eine Betriebskenngröße des Leistungswandlers, wie etwa eine Ausgangsspannung Vout, und steuert in Reaktion auf die gemessene Betriebskenngröße ein Tastverhältnis (im Allgemeinen mit „D“ bezeichnet) eines Schalters darin, um die Kenngröße zu regeln. Der Leistungswandler kann einen Teil eines Netzteils bilden und Leistung an andere Teilsysteme davon liefern, etwa an einen galvanisch getrennten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der an seinen Ausgang gekoppelt ist und eine Last mit einer Konstantspannung versorgt. Der Leistungsübertrager 105 kann einen Wandler (z. B. einen Aufwärts- oder Abwärtswandler) wie hier beschrieben verwenden. Der Leistungsübertrager 105 des Leistungswandlers weist im Allgemeinen eine Vielzahl von Schaltern auf, die mit reaktiven Schaltungselementen gekoppelt sind, um für die Leistungswandlungsfunktion zu sorgen.
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Nun zu 2 und 3, in denen Schaltpläne beispielhafter Leistungsübertrager eines Leistungswandlers gezeigt sind, der einen Aufwärtswandler verwendet. Zunächst zu 2, in der ein Leistungsübertrager 200 gezeigt ist, der einen Aufwärtswandler verwendet. Der Leistungswandler nimmt an seinem Eingang eine Eingangsspannung Vin (z. B. eine ungeregelte Eingangswechselspannung) von einer Quelle elektrischer Leistung wie etwa einem Wechselstromnetz entgegen und stellt an einem Ausgang des Leistungswandlers eine geregelte Ausgangsspannung Vout bereit. Gemäß den Prinzipien einer Aufwärtswandler-Topologie ist die Ausgangsspannung Vout im Allgemeinen höher als die Eingangsspannung Vin, sodass ein Schaltvorgang davon die Ausgangsspannung Vout regeln kann. Ein Hauptschalter S1 (z. B. ein „aktiver“ n-Kanal-Metalloxid-Halbleiterschalter) des Aufwärtswandlers wird durch ein Gate-Treibersignal GD für ein erstes Intervall D in einen leitenden Zustand versetzt, sodass er die Eingangsspannung Vin über eine Gleichrichterbrücke 205 zu einem induktiven Aufwärtswandler-Bauelement Lboost koppelt. Während des ersten Intervalls D fließt ein gleichgerichteter Eingangsstrom oder Eingangsstrom iin durch das induktive Aufwärtswandler-Bauelement Lboost zur örtlichen Erde der Schaltung.
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Das Tastverhältnis des Leistungsübertragers 200 im stationären Zustand, bei Dauerstrom in dem induktiven Aufwärtswandler-Bauelement L
boost hängt vom Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsspannungen V
in und V
out ab und zwar entsprechend der folgenden Gleichung:
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Während eines komplementären Intervalls 1-D wird der Hauptschalter S1 in einen nichtleitenden Zustand versetzt, und ein Hilfsschalter (z. B. eine Diode D1) leitet. In einer alternativen Schaltungsanordnung kann der Hilfsschalter ein zweites aktives Schaltelement enthalten, das durch ein komplementäres Gate-Treibersignal so gesteuert wird, dass es leitet. Die Diode D1 schafft einen Weg zur Aufrechterhaltung der Kontinuität des Eingangsstroms iin, der durch das induktive Aufwärtswandler-Bauelement Lboost fließt. Während des komplementären Intervalls 1-D nimmt der durch das induktive Aufwärtswandler-Bauelement Lboost fließende Eingangsstrom iin ab und kann null werden und eine Zeit lang null bleiben, woraus eine „diskontinuierliche Leitungsbetriebsart“ resultiert.
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Während des komplementären Intervalls 1-D fließt der durch das induktive Aufwärtswandler-Bauelement Lboost fließende Strom durch die Diode D1 in einen Ausgangsfilterkondensator C. Im Allgemeinen lässt sich das Tastverhältnis des Hauptschalters S1 (und das komplementäre Tastverhältnis der Diode D1) so einstellen, dass eine Regelung der Ausgangsspannung Vout des Leistungswandlers erhalten wird. Um eine Regelung der Ausgangsspannung Vout des Leistungswandlers zu erhalten, können die Leitungsperioden des Haupt- und Hilfsschalters im Wesentlichen gleich oder unterschiedlich sein. Für den Fachmann versteht sich jedoch, dass die Leitungsperioden des Haupt- und Hilfsschalters durch ein kurzes Zeitintervall voneinander getrennt sein können, und zwar durch Verwendung „spannungsbegrenzender“ Schaltungselemente (nicht gezeigt) oder durch die Ablaufsteuerung durch die Regelschaltung, um Querströme dazwischen zu vermeiden und die mit dem Leistungswandler verbundenen Schaltverluste vorteilhafterweise zu verringern. Schaltungs- und Steuerungstechniken zur Vermeidung von Querströmen zwischen Schaltern sind dem Fachmann wohlbekannt und werden der Kürze wegen nicht näher beschrieben.
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Nun zu 3, in der ein beispielhafter Leistungsübertrager 300 eines Leistungswandlers gezeigt ist, der einen ersten Aufwärtswandler verwendet, der mit einem ersten induktiven Aufwärtswandler-Bauelement Lboost1 gekoppelt ist, und einen zweiten Aufwärtswandler, der mit einem zweiten induktiven Aufwärtswandler-Bauelement Lboost2 gekoppelt ist. Der erste Aufwärtswandler enthält einen ersten Hauptschalter S1 und einen ersten Hilfsschalter (z. B. eine erste Diode D1). Der zweite Aufwärtswandler enthält einen zweiten Hauptschalter S2 und einen zweiten Hilfsschalter (z. B. eine zweite Diode D2). Der erste Hauptschalter S1 empfängt ein erstes Gate-Treibersignal GDS1, und der zweite Hauptschalter S2 empfängt ein zweites Gate-Treibersignal GDS2, wobei die Treibersignale im Allgemeinen so gesteuert werden, dass sie zueinander um ungefähr 180 Grad phasenverschoben sind. Ein phasenverschobener Betrieb der Aufwärtswandler sorgt für einen Überlagerungseffekt, der die Welligkeitsfrequenz verdoppelt und den Absolutwert der Welligkeit für einen Eingangswechselstrom, der an eine Gleichrichterbrücke 305 abgegeben wird, verringert. Die Gleichrichterbrücke 305 liefert einen gleichgerichteten Eingangsstrom oder Eingangsstrom iin. Ein ähnlicher Effekt wird für den Strom erzielt, der einem Ausgangsfilterkondensator C zugeführt wird. Die Verringerung der Schaltwelligkeit des Eingangswechselstroms trägt dazu bei, dass die Anforderungen an ein Eingangsfilter (nicht gezeigt) zur Dämpfung unerwünschter Hochfrequenzanteile gesenkt werden können. Obwohl aus den Überlagerungseffekten durch zwei Aufwärtswandler wesentliche Vorteile erwachsen können, sind die an früherer Stelle beschriebenen konstruktiven Probleme bei der Verwirklichung effizienter induktiver Aufwärtswandler-Bauelemente nach wie vor ungelöst. Die übrigen Schaltungselemente in 3 und in den folgenden Figuren sind jenen von 2 ähnlich, sie werden deshalb der Kürze wegen im Allgemeinen nicht nochmals beschrieben.
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Nun zu 4 und 5, in denen Schaltpläne von Ausführungsformen von Teilstücken von Leistungswandlern gezeigt sind. Genauer gesagt veranschaulicht 4 einen Leistungsübertrager, der eine Aufwärtswandler-Topologie mit zwei verschachtelten Aufwärtswandlern (z. B. einem ersten und zweiten Aufwärtswandler) und einem gekoppelten induktiven Aufwärtswandler-Bauelement Lboost verwendet. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Topologien, wie etwa eine Abwärtswandler-Topologie mit verschachtelten Wandlern (z. B. einem ersten und zweiten Wandler) und einem gekoppelten induktiven Bauelement, wie hier beschrieben, im weiten Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung liegen. Das gekoppelte induktive Abwärtswandler-Bauelement Lboost weist eine gemeinsame Wicklung Nic (zwischen den Knoten 1 und 2), eine erste Wicklung Nsc1 (zwischen den Knoten 2 und 3) und eine zweite Wicklung Nsc2 (zwischen den Knoten 2 und 4) auf. Die erste Wicklung Nsc1 und die zweite Wicklung Nsc2 sind jeweils elektrisch und magnetisch mit der gemeinsamen Wicklung Nic gekoppelt. In einer vorteilhaften Ausführungsform besitzen die erste Wicklung Nsc1 und die zweite Wicklung Nsc2 gleiche Windungszahlen; sie werden im Folgenden durch das Bezugszeichen Ns repräsentiert. In der Figur sind neben den Wicklungen Punkte gezeichnet, die jeweils den Richtungssinn der Wicklung (d. h. den Wicklungssinn und den Sinn der darin magnetisch induzierten Spannung) angeben.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die verschachtelten Aufwärtswandler so gesteuert, dass sie einen Eingangsstrom mit einem Hochleistungsfaktor liefern. Der erste Aufwärtswandler enthält einen ersten Hauptschalter (z. B. einen Feldeffekttransistor) S1 und einen ersten Hilfsschalter (z. B. eine erste Diode D1) und ist mit einem Teilstück des gekoppelten induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost gekoppelt, das die gemeinsame Wicklung Nic und die erste Wicklung Nsc1 aufweist. Der zweite Aufwärtswandler enthält einen zweiten Hauptschalter (z. B. einen Feldeffekttransistor) S2 und einen zweiten Hilfsschalter (z. B. eine zweite Diode D2) und ist mit einem Teilstück des gekoppelten induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost gekoppelt, das die gemeinsame Wicklung Nic und die zweite Wicklung Nsc2 aufweist. Die Ausgangsströme von den Aufwärtswandlern des Leistungsübertragers werden verkämmt und fließen über die erste und zweite Diode, D1 und D2, in einen Ausgangsfilterkondensator C. Ebenso wird der gleichgerichtete Eingangsstrom oder Eingangsstrom iin in die Aufwärtswandler verkämmt und fließt durch die gemeinsame Wicklung Nic. Der erste und zweite Hauptschalter S1, S2 werden durch Steuersignale GDS1 bzw. GDS2 so gesteuert, dass für jeden der zwei verschachtelten Aufwärtswandler eine Tastverhältnis-Steuerung erhalten wird. Üblicherweise werden die Steuersignale GDS1, GDS2 zueinander um ungefähr 180 Grad phasenverschoben gesteuert und sorgen bei jedem Aufwärtswandler für ein gemeinsames Tastverhältnis (im Allgemeinen mit „D“ bezeichnet). Es ist auch möglich, die Steuersignale GDS1, GDS2 unabhängig voneinander zu steuern, um zwei verschiedene Tastverhältnisse zu erhalten und sicherzustellen, dass die Induktorströme i1, i2 gleich sind. An die Ausgangsklemmen des Leistungswandlers ist eine Last gekoppelt, dargestellt als Stromquelle CS, die einen Strom io zieht.
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Rings um einen gemeinsamen Schenkel (z. B. einen Mittelschenkel) eines Magnetkerns des gekoppelten induktiven Aufwärtswandler-Bauelements L
boost kann eine gemeinsame Wicklung N
ic mit vorgewählten Windungen ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die gemeinsame Wicklung N
ic mit vorgewählten Windungen rings um einen gemeinsamen Schenkel eines Magnetkerns ausgebildet sein, der geometrisch betrachtet nicht mittig angeordnet ist. Deshalb umfasst der Ausdruck „gemeinsamer Schenkel“ einen Schenkel eines Magnetkerns, der geometrisch betrachtet nicht mittig angeordnet sein braucht. (Siehe z. B.
US 8 125 205 B2 mit dem Titel „Power Converter Employing Regulators with a Coupled Inductor“, am 28. Februar 2012 an Chandrasekaran, et al. erteilt.)
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Weiter mit Bezug auf 5, in der einen Schaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Leistungswandlers mit einem Leistungsübertrager gezeigt ist, der zwei verschachtelte Aufwärtswandler aufweist, wobei von einem koppelnden induktiven Aufwärtswandler-Bauelement Lboost Gebrauch gemacht wird. Wiederum liegen auch andere Topologien, wie etwa eine Abwärtswandler-Topologie mit verschachtelten Wandlern (z. B. einem ersten und zweiten Wandler) und einem gekoppelten induktiven Bauelement, wie hier beschrieben, im weiten Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Das koppelnde induktive Aufwärtswandler-Bauelement Lboost weist zwischen den Knoten 1A und 1B eine gemeinsame Wicklung Nic auf, gekoppelt an den Knoten 2 davon in einem Rückführungszweig des Aufwärtswandlers, der an die Quelle elektrischer Leistung für die Lieferung einer Eingangsspannung Vin angeschlossen ist. Eine erste Wicklung Nsc1 des koppelnden induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost ist zwischen den Knoten 2 und 3 angeschlossen, und eine zweite Wicklung Nsc2 ist zwischen den Knoten 2 und 4 angeschlossen. Die erste Wicklung Nsc1 und die zweite Wicklung Nsc2 sind jeweils magnetisch mit der gemeinsamen Wicklung Nic gekoppelt und elektrisch mit der gemeinsamen Wicklung Nic gekoppelt. Die Funktionsweise des in 4 und 5 gezeigten Leistungswandlers ist im Wesentlichen gleich. Die übrigen Elemente in 5, die Bezugszeichen tragen, die denen in 4 entsprechen, sind im Wesentlichen gleich und werden deshalb der Kürze wegen nicht nochmals beschrieben.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform des koppelnden induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost können die erste und zweite Wicklung, Nsc1 und Nsc2, außerhalb der Magnetvorrichtung elektrisch miteinander gekoppelt sein und ein Teilstück des koppelnden induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost bilden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform des koppelnden induktiven Aufwärtswandler-Bauelements Lboost kann die gemeinsame Wicklung Nic aus zwei getrennten Wicklungsteilen bestehen, wobei jeder Teil, wie in 4 und 5 für die entsprechende Wicklung angegeben, im Leistungswandler koppelt.
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Nun zu 6, in der ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung einer Funktionsweise des Leistungswandlers von 4 und 5 gezeigt ist. Die Periode eines Schaltzyklus wird durch die Variable TS repräsentiert. Die Perioden, in denen der erste und zweite Hauptschalter S1, S2 in einen leitenden Zustand versetzt sind, werden durch die Größe D TS repräsentiert, wobei von demselben Zeitintervall für beide ausgegangen wird. Der erste Hauptschalter S1 und der zweite Hauptschalter S2 werden durch eine Verzögerung von 0,5·TS, wie in 6 gezeigt, um 180 Grad phasenverschoben betätigt.
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Nun zu 7 und 8, in denen Schaltpläne von alternativen Ausführungsformen von Teilstücken von Leistungswandlern gezeigt sind. Insbesondere zeigt 7 einen Leistungswandler, der Abwärtswandler mit einem gekoppelten induktiven Bauelement verwendet. 8 zeigt einen Leistungswandler, der Aufwärts-/Abwärtswandler mit einem gekoppelten induktiven Bauelement verwendet. Obwohl die Funktionsweise der Leistungswandler von 7 und 8 abweicht, um der Funktionsweise als Abwärtswandler- bzw. Aufwärts-/Abwärtswandler Rechnung zu tragen, sind die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die verschachtelten Wandler und gekoppelten induktiven Bauelemente den oben beschriebenen Grundgedanken analog und werden im Folgenden nicht wiederholt.
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Nun zu 9, in der einen Schaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Leistungswandlers gezeigt ist. Die Leistungswandler enthalten zwei verschachtelte Halbbrücken, sogenannte isolierte Stromdoppelgleichrichter (mit „CDR-I“ und „CDR-II“ bezeichnet). Der Leistungswandler wird betrieben durch Anlegen einer Eingangswechselspannung von einer Quelle elektrischer Leistung über einen Brückengleichrichter (nicht gezeigt), um eine Eingangsgleichspannung Vdc an die entsprechenden Primärwicklungen zu liefern. Die Eingangsgleichspannung Vdc wird über ein erstes Paar in Reihe geschalteter Schalter S11, S12 und über ein zweites Paar in Reihe geschalteter Schalter S21, S22 angelegt. Das erste Paar in Reihe geschalteter Schalter S11, S12 ist in einem ersten Knoten N1 zusammengeschaltet, und das zweite Paar in Reihe geschalteter Schalter S21, S22 ist in einem zweiten Knoten N2 zusammengeschaltet. Bei dem ersten Paar und dem zweiten Paar in Reihe geschalteter Schalter S11, S12, S21, S22 handelt es sich vorzugsweise um Feldeffekttransistoren mit jeweils einer parallelgeschalteten parasitären Diode. Außerdem wird die Eingangsgleichspannung Vdc auch an ein Paar Kondensatoren C1, C2 angelegt, die in einem ersten gemeinsamen Knoten Nc1 zusammengeschaltet sind. Die Steuerung des ersten Paares und des zweiten Paares in Reihe geschalteter Schalter S11, S12, S21, S22 erfolgt mittels einer Steuerung 910 so, dass zwischen dem ersten Knoten N1 und dem ersten gemeinsamen Knoten Nc1 eine erste Steuerspannung Vp1 erzeugt wird und zwischen dem zweiten Knoten N2 und dem ersten gemeinsamen Knoten Nc1 eine zweite Steuerspannung N2 erzeugt wird.
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Die erste verschachtelte Halbbrücke, der isolierte Stromdoppelgleichrichter CDR-I, weist zwei in Reihe geschaltete Primärwicklungen PR11, PR12 auf, die über den ersten Knoten N1 und den ersten gemeinsamen Knoten Nc1 geschaltet sind, und wird folglich mit der ersten Steuerspannung Vp1 gesteuert. Die beiden Sekundärwicklungen SC11, SC12 sind in einem Ausgangsknoten No zusammengeschaltet und mit den Primärwicklungen PR11 bzw. PR12 magnetisch gekoppelt. Die beiden in Reihe geschalteten Synchron-Gleichrichter-Schalter SR11, SR12 sind in Parallelschaltung zu den sekundären Wicklungen SC11 bzw. SC12 und sind in einem zweiten gemeinsamen Knoten Nc2 zusammengeschaltet.
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Ebenso weist die zweite verschachtelte Halbbrücke, der Stromdoppelgleichrichter CDR-II, zwei in Reihe geschaltete Primärwicklungen PR21, PR22 auf, die über den zweiten Knoten N2 und den ersten gemeinsamen Knoten Nc1 geschaltet sind, und wird folglich mit der zweiten Steuerspannung Vp2 gesteuert. Die beiden Sekundärwicklungen SC21, SC22 sind in einem Ausgangsknoten No zusammengeschaltet und mit der Primärwicklung PR21 bzw. PR22 magnetisch gekoppelt. Die beiden in Reihe geschalteten Synchron-Gleichrichter-Schalter SR21, SR22 sind in Parallelschaltung zu den sekundären Wicklung SC21 und SC22 und sind im zweiten gemeinsamen Knoten Nc2 zusammengeschaltet. Die Synchron-Gleichrichter-Schalter SR11, SR12, SR21, SR22 sind vorzugsweise Feldeffekttransistoren mit jeweils einer parallelgeschalteten parasitären Diode. Alternativ können die Synchron-Gleichrichter-Schalter SR11, SR12, SR21, SR22 durch Dioden ersetzt und genauso wie die parasitären Dioden orientiert werden. Zwischen dem Ausgangsknoten No und dem zweiten gemeinsamen Knoten Nc2 ist ein Ausgangsfilterkondensator C3 angeschlossen, wobei eine Ausgangsspannung Vo an eine hieran gekoppelte Last zu liefern ist.
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Die Eingangswechselspannungen werden gemäß dem symmetrischen Modulationsschema erzeugt. In Übereinstimmung damit sind die Steuerspannungen, die an die jeweiligen Stromdoppelgleichrichter angelegt werden, zueinander um T
s/(2*N) phasenverschoben, wobei T
s die Schaltperiode der Steuerspannungen ist und N die Anzahl der Stromverdoppler-Gleichrichter ist. Bei dem veranschaulichten Leistungswandler mit N = 2 steuert die Steuerung 910 die Schalter S
11, S
12, S
21, S
22 so, dass die erste Steuerspannung V
p1 und die zweite Steuerspannung V
p2 um ein Viertel der Schaltperiode T
s phasenverschoben sind, was sichergestellt, dass die gleichgerichteten Ausgangsströme der zwei Stromdoppelgleichrichter verkämmt werden. Außerdem liefert die Steuerung 910 die Signale, die für die Steuerung der Synchron-Gleichrichter-Schalter SR
11, SR
12, SR
21, SR
22 benötigt werden. Die Steuerung 910 steuert die vorerwähnten Schalter entsprechend der Ausgangsspannung V
o des Leistungswandlers. (Siehe z. B.
US 7 046 523 B2 mit dem Titel „Core Structure and Interleaved DC-DC Converter Topology“, am 16. Mai 2006 an Sun et al. erteilt, und US-Patent Nr. 8,134,443 mit dem Titel „Extended E Matrix Integrated Magnetic (MIM) Core“, am 13. März 2012 an Chandrasekaran, et al. erteilt.)
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Nun zu 10, welche eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, in der einen Schaltplan einer alternativen Ausführungsform eines Leistungswandlers gezeigt ist. Der Leistungswandler umfasst einen Stromdoppelgleichrichter („CDR“) und eine Steuerung. Für den Stromdoppelgleichrichter wird eine doppelendige Halbbrückentopologie verwendet, über der positive, negative und Nullspannungen anliegen können. Der Stromdoppelgleichrichter weist einen ersten und zweiten Kondensator C1, C2 sowie einen ersten und zweiten Schalter S1, S2, auf. Über dem ersten und zweiten Kondensator C1, C2 bzw. dem ersten und zweiten Schalter S1, S2 liegt eine Eingangsgleichspannung Vin an. Bei dem ersten und zweiten Kondensator C1, C2 kann es sich beispielsweise um Tantal-Elektrolyt-kondensatoren handeln, und bei dem ersten und zweiten Schalter S1, S2 um Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.
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Der Stromdoppelgleichrichter weist eine Magnetvorrichtung mit einem Magnetkern MC, einer Primärwicklung (mit „Np“ bezeichnet) und einer Sekundärwicklung (mit „Ns“ bezeichnet) auf. Außerdem weist der Stromdoppelgleichrichter einen Ausgangsfilterkondensator Cout und eine erste und zweite Gleichrichterdiode D1, D2 auf. Der Magnetkern MC weist einen Mittelschenkel CL, einen ersten Außenschenkel OL1 und einen zweiten Außenschenkel OL2 auf. Der erste und zweite Außenschenkel OL1, OL2 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Mittelschenkels angeordnet. Zur Primärwicklung Np gehören eine erste Primärwicklung PR1, die rings um den ersten Außenschenkel OL1 ausgebildet ist, und eine zweite Primärwicklung PR2, die rings um den zweiten Außenschenkel OL2 ausgebildet ist. Zur Sekundärwicklung Ns gehören eine erste, zweite und dritte Sekundärwicklung SC1, SC2, SC3 die rings um den ersten Außenschenkel OL1, den zweiten Außenschenkel OL2 bzw. den Mittelschenkel CL ausgebildet sind. Das Tastverhältnis des ersten und zweiten Schalters S1, S2 wird so gesteuert, dass eine Abweichung einer Ausgangsspannung Vo von einem festgelegten Sollwert verringert wird.
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Neben dem Tastverhältnis des ersten und zweiten Schalters S1, S2, kann eine Steuerung auch die Ausgangsgleichrichter steuern, wenn die erste und zweite Gleichrichterdiode D1, D2, durch aktive Schaltelemente (z. B. Synchron-Gleichrichter-Schalter) ersetzt sind. Die Steuerung umfasst eine Trennschaltung (z. B. einen Trenntransformator), die für eine galvanische Trennung zwischen den Komponenten auf beiden Seiten der Magnetvorrichtung sorgt.
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Im Betrieb wird die Eingangsspannung V
in an den ersten und zweiten Kondensator C1, C2 und den ersten und zweiten Schalter S
1, S
2 angelegt. Der erste und zweite Schalter S
1, S
2, werden von einer Treibersteuerschaltung der Steuerung in komplementärer Weise gesteuert. Der erste und zweite Schalter S
1, S
2 legen an die Primärwicklung N
p eine Wechselspannung V
ab an; dies hat einen ersten Strom i
1 durch die erste Sekundärwicklung SC1, einen zweiten Strom i
2 durch die zweite Sekundärwicklung SC2 und einen dritten Strom i
3 durch die dritte Sekundärwicklung SC3 zur Folge (wobei i
1 + i
2 = i
3). Der erste und zweite Strom i
1, i
2 werden von der ersten Gleichrichterdiode D
1 bzw. der zweiten Gleichrichterdiode D
2, gleichgerichtet. Der dritte Strom i
3 lädt den Ausgangsfilterkondensator C
out auf, der dann eine Last speist, die an den Ausgang des Leistungswandlers gekoppelt ist. (Siehe z. B.
US 6 549 436 B1 mit dem Titel „Integrated Magnetic Converter Circuit and Method with Improved Filtering“, am 15. April 2003 an Sun erteilt.)
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Nun zu 11, in der eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Teilstücks einer Magnetvorrichtung gezeigt ist. Insbesondere ist ein L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel LEG1 und einem zweiten Schenkel LEG2 gezeigt. Der erste Schenkel LEG1 weist eine Länge L1 und eine Dicke TH1 auf, und der zweite Schenkel LEG2 weist eine Länge L2 und eine Dicke TH2 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist die Länge L1 des ersten Schenkels LEG1 bezüglich der Länge L2 des zweiten Schenkels LEG2 größer (d. h. ausgedehnt oder länger) (z. B. L1 ≠ L2), und der zweite Schenkel LEG2 ist im Wesentlichen senkrecht zum ersten Schenkel LEG1. Es versteht sich jedoch, dass der erste Schenkel LEG1 und der zweite Schenkel LEG2 im Wesentlichen die gleiche Länge haben können (z. B. L1 = L2) und der zweite Schenkel LEG2 sich vom ersten Schenkel LEG1 unter anderen Winkeln erstrecken kann. Obwohl der erste und zweite Schenkel, LEG1 und LEG2, mit der gleichen Dicke dargestellt sind (z. B. TH1 = TH2), wird in Betracht gezogen, dass die Dicke der Schenkel verschieden sein kann (z. B. TH1 ≠ TH2). Das L-Kernsegment ermöglicht einen weniger komplizierten Magnetkern, der sich in kompakte Magnetvorrichtungen einfügen lässt. Außerdem entsteht durch das L-Kernsegment eine Struktur, um die sich Wicklungen ohne zusätzlichen Wicklungsträger ausbilden lassen. Darüber hinaus kann das L-Kernsegment als Baustein für zahlreiche Magnetkerngeometrien und Magnetvorrichtungsbaugruppen verwendet werden.
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Nun zu 12, in der eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Teilstücks einer Magnetvorrichtung gezeigt ist. Ein Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Eine Stirnfläche ES des zweiten Schenkels LEG2 des ersten L-Kernsegments LC1 ist mit einem Abschnitt einer Innenfläche IS des ersten Schenkels LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 verbunden (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem ist eine Stirnfläche ES des zweiten Schenkels LEG2 des zweiten L-Kernsegments LC2 mit einem Abschnitt einer Innenfläche IS des ersten Schenkels LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 verbunden (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Nun zu 13 bis 16, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 13 und 14 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht der Magnetvorrichtung mit Primärwicklungen in Reihenschaltung und Sekundärwicklungen in Parallelschaltung rings um einen Magnetkern. 15 und 16 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Reihe geschaltet ist, und eine erste, zweite und dritte Primärklemme p1, p2, p3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der dritten Primärklemme p3 ist ein Ende der ersten Primärwicklung PR1 mit einem Ende der zweiten Primärwicklung PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Sekundärwicklung SC1 auf, die mit einer zweiten Sekundärwicklung SC2 in Parallelschaltung ist, und eine erste und zweite Sekundärklemme s1, s2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Ein Ende der ersten Sekundärwicklung SC1 ist mit einem Ende der zweiten Sekundärwicklung SC2 zusammengeschaltet. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von dem jeweiligen ersten bzw. zweiten L-Kernsegment LC1, LC2 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Nun zu 17 bis 20, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 17 und 18 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht der Magnetvorrichtung mit parallelgeschalteten Primärwicklungen und parallelgeschalteten Sekundärwicklungen rings um einen Magnetkern. 19 und 20 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Parallelschaltung ist, und erste und zweite Primärklemmen p1, p2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der ersten und zweiten Primärklemme p1, p2 sind die Enden der ersten und zweiten Primärwicklung PR1, PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Sekundärwicklung SC1 auf, die mit einer zweiten Sekundärwicklung SC2 in Parallelschaltung ist, und eine erste und zweite Sekundärklemme s1, s2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Ein Ende der ersten Sekundärwicklung SC1 ist mit einem Ende der zweiten Sekundärwicklung SC2 zusammengeschaltet. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC 1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von dem jeweiligen ersten bzw. zweiten L-Kernsegment LC1, LC2 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Demnach wurden hier eine Magnetvorrichtung, ein Verfahren zum Bilden derselben und ein Leistungswandler vorgestellt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Außerdem weist die Magnetvorrichtung ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Ferner weist die Magnetvorrichtung eine Wicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. In einer Ausführungsform ist der zweite Schenkel des ersten L-Kernsegments im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments, und der zweite Schenkel des zweiten L-Kernsegments ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments. Außerdem ist die Länge des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments größer als die Länge des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments, und die Länge des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments ist größer als die Länge des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments. Außerdem ist die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments im Wesentlichen gleich, und die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments ist im Wesentlichen gleich.
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In einer Ausführungsform ist eine Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments ausgebildet, und eine Sekundärwicklung ist rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments und den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet. In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments in Reihenschaltung mit einer zweiten Primärwicklung ausgebildet, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. Alternativ ist eine erste Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments in Parallelschaltung mit einer zweiten Primärwicklung ausgebildet, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. In einer verwandten Ausführungsform ist eine erste Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments in Parallelschaltung mit einer zweiten Sekundärwicklung ausgebildet, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. Außerdem ist eine erste Sekundärwicklung über einer ersten Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments ausgebildet, und eine zweite Sekundärwicklung ist über einer zweiten Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet. Die erste und zweite Sekundärwicklung sind gestanzte und geformte Bleche.
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Nun zu 21 bis 23, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 21 und 22 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht der Magnetvorrichtung, die eine Primärwicklung und mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen rings um einen Magnetkern aufweist. 23 zeigt eine perspektivische Montage-Teilansicht der Magnetvorrichtung. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR mit einer ersten und zweiten Primärklemme p1, p2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen auf. Die erste Primärwicklung PR ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. gewickelt). Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2 und s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste und zweite Sekundärwicklung SC1, SC2 sind rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste und zweite Sekundärwicklung SC1, SC2 sind über der Primärwicklung PR rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet.
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Die Primärwicklung PR kann durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den Sekundärwicklungen SC1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich kann/können die Primärwicklung PR oder/und die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) vom zweiten L-Kernsegment LC2 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Nun zu 24 bis 27, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 24 und 25 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht der Magnetvorrichtung, die Primärwicklungen in Reihenschaltung und mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen rings um einen Magnetkern aufweist. 26 und 27 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Reihe geschaltet ist, und eine erste, zweite und dritte Primärklemme p1, p2, p3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der dritten Primärklemme p3 ist ein Ende der ersten Primärwicklung PR1 mit einem Ende der zweiten Primärwicklung PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von dem jeweiligen ersten bzw. zweiten L-Kernsegment LC1, LC2 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Nun zu 28 bis 31, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 28 und 29 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht der Magnetvorrichtung, die Primärwicklungen in Parallelschaltung und mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen rings um einen Magnetkern aufweist. 30 und 31 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung weist ein erstes L-Kernsegment LC1 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC2 auf. Das erste L-Kernsegment LC1 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC2 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das erste und zweite L-Kernsegment LC1, LC2 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die zu einer zweiten Primärwicklung PR2 parallelgeschaltet ist, und erste und zweite Primärklemmen p1, p2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der ersten und zweiten Primärklemme p1, p2 sind die Enden der ersten und zweiten Primärwicklung PR1, PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC1 ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC2 ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von dem jeweiligen ersten bzw. zweiten L-Kernsegment LC1, LC2 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Demnach wurden hier eine Magnetvorrichtung, ein Verfahren zum Bilden derselben und ein Leistungswandler vorgestellt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Außerdem weist die Magnetvorrichtung ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Ferner weist die Magnetvorrichtung eine mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklung mit einer ersten Sekundärwicklung und einer zweiten Sekundärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments ausgebildet sind. In einer Ausführungsform ist der zweite Schenkel des ersten L-Kernsegments im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments, und der zweite Schenkel des zweiten L-Kernsegments ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments. Außerdem ist die Länge des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments größer als die Länge des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments, und die Länge des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments ist größer als die Länge des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments. Außerdem ist die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments im Wesentlichen gleich, und die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments ist im Wesentlichen gleich.
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In einer Ausführungsform sind die erste und zweite Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet. Außerdem kann die Magnetvorrichtung eine Primärwicklung aufweisen, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. In einer verwandten Ausführungsform kann die Magnetvorrichtung eine Primärwicklung aufweisen, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist, wobei die erste und zweite Sekundärwicklung über der Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet sind. Die erste und zweite Sekundärwicklung sind gestanzte und geformte Bleche. In einer weiteren Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung eine erste Primärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments ausgebildet ist, und eine zweite Primärwicklung, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet ist. Dementsprechend ist die erste Sekundärwicklung über der ersten Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung ist über der zweiten Primärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments ausgebildet.
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Nun zu 32 bis 35, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 32 und 33 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung, die als Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ ausgebildet ist, die Primärwicklungen in Reihenschaltung und Sekundärwicklungen in Parallelschaltung rings um einen Magnetkern aufweist. 34 und 35 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung vom E-Kem-Typ weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des zweiten Schenkels LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des ersten Schenkels LEG1 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Reihe geschaltet ist, und eine erste, zweite und dritte Primärklemme p1, p2, p3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der dritten Primärklemme p3 ist ein Ende der ersten Primärwicklung PR1 mit einem Ende der zweiten Primärwicklung PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Sekundärwicklung SC1 auf, die mit einer zweiten Sekundärwicklung SC2 in Parallelschaltung ist, und eine erste und zweite Sekundärklemme s1, s2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Ein Ende der ersten Sekundärwicklung SC1 ist mit einem Ende der zweiten Sekundärwicklung SC2 zusammengeschaltet. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC 1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von dem jeweiligen zweiten L-Kernsegment, LC12 bzw. LC22, dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Nun zu 36 bis 39, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen Ansichten einer Ausführungsform einer Magnetvorrichtung gezeigt sind. 36 und 37 zeigen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung, die als Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ ausgebildet ist, die Primärwicklungen in Parallelschaltung und mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen rings um einen Magnetkern aufweist. 38 und 39 zeigen perspektivische Montage-Teilansichten der Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern der Magnetvorrichtung vom E-Kern-Typ weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des ersten Schenkels LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des zweiten Schenkels LEG2 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die zu einer zweiten Primärwicklung PR2 parallelgeschaltet ist, und erste und zweite Primärklemmen p1, p2 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der ersten und zweiten Primärklemme p1, p2 sind die Enden der ersten und zweiten Primärwicklung PR1, PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die erste Sekundärwicklung SC1 ist über der ersten Primärwicklung PR1 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet, und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist über der zweiten Primärwicklung PR2 rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von der jeweiligen Sekundärwicklung SC1, SC2 dielektrisch isoliert sein. Zusätzlich können die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen ersten L-Kernsegmenten LC11, LC21 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden.
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Demnach wurden hier eine Magnetvorrichtung, ein Verfahren zum Bilden derselben und ein Leistungswandler vorgestellt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung einen ersten Kernabschnitt mit einem ersten L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel sowie einem gegenüberliegenden zweiten L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Außerdem weist die Magnetvorrichtung einen zweiten Kernabschnitt mit einem ersten L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel sowie einem gegenüberliegenden zweiten L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Eine Oberfläche des zweiten Kernabschnitts ist mit einer Oberfläche des ersten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). In einer Ausführungsform ist der zweite Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und der zweite Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Länge des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts größer als die Länge des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und die Länge des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist größer als die Länge des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen gleich, und die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen gleich.
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In einer Ausführungsform ist eine Wicklung rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ausgebildet, und es ist eine Wicklung rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts ausgebildet. Was das Zusammenfügen des ersten und zweiten Kernabschnitts anbelangt, so ist eine Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt. Alternativ ist eine Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt.
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In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung eine erste und zweite Primärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts ausgebildet sind, und rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts ist eine erste bzw. zweite Sekundärwicklung ausgebildet. Alternativ weist die Magnetvorrichtung eine erste und zweite Primärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts ausgebildet sind, und rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts ist eine erste bzw. zweite Sekundärwicklung ausgebildet.
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Nun zu 40 bis 41, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung in Form eines gekoppelten induktiven Bauelements gezeigt ist. Der Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des zweiten Schenkels LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des ersten Schenkels LEG1 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an eine Übertragerwicklung IC und an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die Übertragerwicklung IC ist rings um den zweiten Schenkel LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten Kernabschnitts bzw. des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder die Übertragerwicklung IC können/kann durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen zweiten L-Kernsegmenten LC12, LC22 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden. Es sollte beachtet werden, dass das gekoppelte induktive Bauelement einschließlich einer Bildung der Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder der Übertragerwicklung IC um den ersten und zweiten Kernabschnitt wie oben beschrieben montiert werden kann.
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Nun zu 42, welche eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, in der eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Magnetkerns einer Magnetvorrichtung in Form eines gekoppelten induktiven Bauelements gezeigt ist. Der Magnetkern von 42 ist analog zu dem Magnetkern von 41, weist aber zusätzlich Spalte auf. Ein erster Spalt (mit „a“ bezeichnet) ermöglicht eine Energiespeicherung, und ein zweiter Spalt (mit „b“ bezeichnet) verhindert wesentlich ein Zirkulieren des Magnetflusses. Der erste Spalt „a“ kann durch Beschleifen des zweiten Schenkels LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. des zweiten Kernabschnitts geschaffen werden. Der zweite Spalt „b“ kann durch Anordnen eines Abstandsstücks (teilweise dargestellt und mit „s“ bezeichnet) zwischen den Außenflächen EXS des zweiten Schenkels LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. des zweiten Kernabschnitts geschaffen werden. Die Spalte „a“, „b“ können beispielsweise Luft, einen Füllstoff wie etwa ein Epoxidharz oder ein Abstandsstück „s“ enthalten. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der zweite Spalt „b“ teilweise mit Luft oder einem andere Füllstoff (in seinem oberen Abschnitt) und teilweise mit dem Abstandsstück „s“ gefüllt gezeigt. Folglich weist die Magnetvorrichtung mindestens einen Spalt zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schenkeln auf. Selbstverständlich können rings um den Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements Wicklungen wie oben erläutert ausgebildet sein.
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Nun zu 43 bis 44, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung in Form eines gekoppelten induktiven Bauelements gezeigt ist. Der Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des ersten Schenkels LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des zweiten Schenkels LEG2 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an eine Übertragerwicklung IC und an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die Übertragerwicklung IC ist rings um den ersten Schenkel LEG1 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten Kernabschnitts bzw. des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder die Übertragerwicklung IC können/kann durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen ersten L-Kernsegmenten LC11, LC21 und/oder zweiten L-Kernsegmenten LC12, LC22 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden. Es sollte beachtet werden, dass das gekoppelte induktive Bauelement einschließlich einer Bildung der Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder der Übertragerwicklung IC um den ersten und zweiten Kernabschnitt wie oben beschrieben montiert werden kann.
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Nun zu 45, welche eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, in der eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Magnetkerns einer Magnetvorrichtung in Form eines gekoppelten induktiven Bauelements gezeigt ist. Der Magnetkern von 45 ist analog zu dem Magnetkern von 44, weist aber zusätzlich Spalte auf. Ein erster Spalt (mit „a“ bezeichnet) ermöglicht eine Energiespeicherung, und ein zweiter Spalt (mit „b“ bezeichnet) verhindert wesentlich ein Zirkulieren des Magnetflusses. Der erste Spalt „a“ kann durch Beschleifen des ersten Schenkels LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12, LC22 des ersten bzw. des zweiten Kernabschnitts geschaffen werden. Der zweite Spalt „b“ kann durch Anordnen eines Abstandsstücks (teilweise dargestellt und mit „s“ bezeichnet) zwischen den Außenflächen EXS des ersten Schenkels LEG1 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. des zweiten Kernabschnitts geschaffen werden. Die Spalte „a“, „b“ können beispielsweise Luft, einen Füllstoff wie etwa ein Epoxidharz oder ein Abstandsstück „s“ enthalten. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der zweite Spalt „b“ teilweise mit Luft oder einem andere Füllstoff (in seinem oberen Abschnitt) und teilweise mit dem Abstandsstück „s“ gefüllt gezeigt. Folglich weist die Magnetvorrichtung mindestens einen Spalt zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schenkeln auf.
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Selbstverständlich können rings um den Magnetkern des gekoppelten induktiven Bauelements Wicklungen wie oben erläutert ausgebildet sein.
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Demnach wurden hier eine Magnetvorrichtung, ein Verfahren zum Bilden derselben und ein Leistungswandler vorgestellt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung einen Magnetkern auf, zu dem ein erster Kernabschnitt und ein zweiter Kernabschnitt gehören. Der erste Kernabschnitt weist ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Der zweite Kernabschnitt weist ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Eine Oberfläche des zweiten Kernabschnitts ist mit einer Oberfläche des ersten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem weist die Magnetvorrichtung eine mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklung mit einer ersten Sekundärwicklung und einer zweiten Sekundärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts oder des zweiten Kernabschnitts ausgebildet sind. Außerdem weist die Magnetvorrichtung eine Übertragerwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts oder des zweiten Kernabschnitts ausgebildet ist. Die Übertragerwicklung ist an einen Mittelabgriff zwischen der ersten Sekundärwicklung und der zweiten Sekundärwicklung gekoppelt.
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In einer Ausführungsform ist der zweite Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und der zweite Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Länge des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts größer als die Länge des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und die Länge des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist größer als die Länge des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen gleich, und die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen gleich.
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In einer Ausführungsform ist die erste Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ausgebildet, die zweite Sekundärwicklung ist rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts ausgebildet, und die Übertragerwicklung ist rings um den zweiten Schenkel der zweiten L-Kernsegmente des ersten Kernabschnitts und des zweiten Kernabschnitts ausgebildet. Alternativ ist die erste Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ausgebildet, die zweite Sekundärwicklung ist rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts ausgebildet, und die Übertragerwicklung ist rings um den ersten Schenkel der zweiten L-Kernsegmente des ersten Kernabschnitts und des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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In einer Ausführungsform ist eine Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt. Alternativ ist eine Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt. Außerdem kann die Magnetvorrichtung einen Spalt zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schenkeln aufweisen.
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Nun zu 46 bis 47, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung in Form einer integrierten Magnetvorrichtung gezeigt ist. Der Magnetkern der integrierten Magnetvorrichtung weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern der integrierten Magnetvorrichtung weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des zweiten Schenkels LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des ersten Schenkels LEG1 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Reihe geschaltet ist, und eine erste, zweite und dritte Primärklemme p1, p2, p3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der dritten Primärklemme p3 ist ein Ende der ersten Primärwicklung PR1 mit einem Ende der zweiten Primärwicklung PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an eine Übertragerwicklung IC und an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC22 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die Übertragerwicklung IC ist rings um den zweiten Schenkel LEG2 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten Kernabschnitts bzw. des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen Sekundärwicklungen SC1, SC2 oder der Übertragerwicklung IC dielektrisch isoliert sein. Überdies können/kann die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder die Übertragerwicklung IC durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen zweiten L-Kernsegmenten LC12, LC22 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden. Es sollte beachtet werden, dass die integrierte Magnetvorrichtung einschließlich einer Bildung der Primärwicklungen PR1, PR2, der Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder der Übertragerwicklung IC um den ersten und zweiten Kernabschnitt wie oben beschrieben montiert werden kann.
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Nun zu 48 bis 49, welche nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen darstellen, in denen ein Schaltschema bzw. eine Seitenansicht einer Magnetvorrichtung in Form einer integrierten Magnetvorrichtung gezeigt ist. Der Magnetkern der integrierten Magnetvorrichtung weist einen ersten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC11 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC12 gehören. Das erste L-Kernsegment LC11 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC12 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Der Magnetkern der integrierten Magnetvorrichtung weist einen zweiten Kernabschnitt auf, zu dem ein erstes L-Kernsegment LC21 und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment LC22 gehören. Das erste L-Kernsegment LC21 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. Das zweite L-Kernsegment LC22 weist einen ersten Schenkel LEG1 und einen sich davon erstreckenden zweiten Schenkel LEG2 auf. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Außenflächen EXS des ersten Schenkels LEG1 des zweiten L-Kernsegments LC12, LC22 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Außerdem sind die Stirnflächen ES des zweiten Schenkels LEG2 der ersten L-Kernsegmente LC11, LC21 des ersten bzw. zweiten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die ersten und zweiten L-Kernsegmente LC11, LC12, LC21, LC22 können mit der oben mit Bezug auf 11 und 12 beschriebenen Flexibilität konzipiert werden.
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Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung PR1 auf, die mit einer zweiten Primärwicklung PR2 in Reihe geschaltet ist, und eine erste, zweite und dritte Primärklemme p1, p2, p3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. An der dritten Primärklemme p3 ist ein Ende der ersten Primärwicklung PR1 mit einem Ende der zweiten Primärwicklung PR2 zusammengeschaltet. Die erste Primärwicklung PR1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt), und die zweite Primärwicklung PR2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. gewickelt).
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Die Magnetvorrichtung weist mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklungen auf, nämlich eine ersten Sekundärwicklung SC1 und eine zweite Sekundärwicklung SC2, und eine erste, zweite und dritte Sekundärklemme s1, s2, s3 zum Anschluss an ein anderes Schaltungselement eines Leistungswandlers oder dergleichen. Der Mittelabgriff der mit einem Mittelabgriff versehenen Sekundärwicklungen ist an eine Übertragerwicklung IC und an die dritte Sekundärklemme s3 angeschlossen. Die erste Sekundärwicklung SC1 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC11 des ersten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech), und die zweite Sekundärwicklung SC2 ist rings um den ersten Schenkel LEG1 des ersten L-Kernsegments LC21 des zweiten Kernabschnitts ausgebildet (z. B. durch Herumlegen von gestanztem und geformtem Blech). Die Übertragerwicklung IC ist rings um den ersten Schenkel LEG1 der zweiten L-Kernsegmente LC12, LC22 des ersten Kernabschnitts bzw. des zweiten Kernabschnitts ausgebildet.
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Die Primärwicklungen PR1, PR2 können durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen Sekundärwicklungen SC1, SC2 oder der Übertragerwicklung IC dielektrisch isoliert sein. Außerdem können/kann die Primärwicklungen PR1, PR2 und/oder die Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder die Übertragerwicklung IC durch eine Isolierschicht (z. B. Band oder Wicklungsträger, nicht gezeigt) von den jeweiligen ersten L-Kernsegmenten LC11, LC21 und/oder zweiten L-Kernsegmenten LC12, LC22 dielektrisch isoliert sein. Außerdem kann die Magnetvorrichtung mittels einer schützenden Vergussmasse, wie etwa Epoxidharz, einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungselementen als Teil eines Leistungswandlers oder dergleichen verkapselt werden. Es sollte beachtet werden, dass die integrierte Magnetvorrichtung einschließlich einer Bildung der Primärwicklungen PR1, PR2, der Sekundärwicklungen SC1, SC2 und/oder der Übertragerwicklung IC um den ersten und zweiten Kernabschnitt wie oben beschrieben montiert werden kann.
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Demnach wurden hier eine Magnetvorrichtung, ein Verfahren zum Bilden derselben und ein Leistungswandler vorgestellt. In einer Ausführungsform weist die Magnetvorrichtung einen Magnetkern auf, zu dem ein erster Kernabschnitt und ein zweiter Kernabschnitt gehören. Der erste Kernabschnitt weist ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Der zweite Kernabschnitt weist ein erstes L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel und ein gegenüberliegendes zweites L-Kernsegment mit einem ersten Schenkel und einem sich davon erstreckenden zweiten Schenkel auf. Eine Oberfläche des zweiten Kernabschnitts ist mit einer Oberfläche des ersten Kernabschnitts zusammengefügt (z. B. geklebt, kraftschlüssig gesichert oder vereint). Die Magnetvorrichtung weist eine erste Primärwicklung und eine zweite Primärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts oder des zweiten Kernabschnitts ausgebildet sind. Außerdem weist die Magnetvorrichtung eine mit einem Mittelabgriff versehene Sekundärwicklung mit einer ersten Sekundärwicklung und einer zweiten Sekundärwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts oder des zweiten Kernabschnitts ausgebildet sind. Außerdem weist die Magnetvorrichtung eine Übertragerwicklung auf, die rings um den ersten Schenkel oder/und den zweiten Schenkel des ersten L-Kernsegments oder des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts oder des zweiten Kernabschnitts ausgebildet ist. Die Übertragerwicklung ist an einen Mittelabgriff zwischen der ersten Sekundärwicklung und der zweiten Sekundärwicklung gekoppelt.
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In einer Ausführungsform ist der zweite Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und der zweite Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Länge des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts größer als die Länge des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts, und die Länge des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist größer als die Länge des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts. Außerdem ist die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts im Wesentlichen gleich, und die Dicke des ersten Schenkels und des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist im Wesentlichen gleich.
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In einer Ausführungsform sind die erste Primärwicklung und die erste Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ausgebildet, die zweite Primärwicklung und die zweite Sekundärwicklung sind rings um den ersten Schenkel des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts ausgebildet, und die Übertragerwicklung ist rings um den zweiten Schenkel der zweiten L-Kernsegmente des ersten Kernabschnitts und des zweiten Kernabschnitts ausgebildet. Alternativ sind die erste Primärwicklung und die erste Sekundärwicklung rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ausgebildet, die zweite Primärwicklung und die zweite Sekundärwicklung sind rings um den ersten Schenkel des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts ausgebildet, und die Übertragerwicklung ist rings um den ersten Schenkel der zweiten L-Kernsegmente des ersten Kernabschnitts und des zweiten Kernabschnitts ausgebildet. Die erste und zweite Sekundärwicklung können gestanzte und geformte Bleche sein.
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In einer Ausführungsform ist eine Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des ersten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des zweiten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt. Alternativ ist eine Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts mit einer Stirnfläche des zweiten Schenkels des ersten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt, und eine Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des ersten Kernabschnitts ist mit einer Außenfläche des ersten Schenkels des zweiten L-Kernsegments des zweiten Kernabschnitts zusammengefügt.
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Die Steuerung oder das zugehörige Verfahren, wie oben mit Bezug auf die Leistungswandler beschrieben, kann als Hardware (verkörpert in einem oder mehreren Chips, einschließlich einer integrierten Schaltung, wie etwa einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung) implementiert werden oder kann als Software oder Firmware zur Ausführung durch einen Prozessor (z. B. einen digitalen Signalprozessor) speichergerecht implementiert werden. Insbesondere kann im Fall von Firmware oder Software das Ausführungsbeispiel als ein Computerprogrammprodukt geschaffen werden, das ein computerlesbares Medium umfasst, das einen Computerprogrammcode (d. h. Software oder Firmware) zur Ausführung durch den Prozessor verkörpert.
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Das computerlesbare Medium kann Programm- oder Codesegmente speichern, die verschiedene Ausführungsformen darstellen. Beispielsweise kann ein Computerprogrammprodukt, das einen auf einem computerlesbaren Medium (z.B. einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium) gespeicherten Programmcode umfasst, verschiedene Ausführungsformen bilden. Das „computerlesbare Medium“ kann jedes Medium sein, das Informationen speichern oder übertragen kann. Beispiele für das computerlesbare Medium sind eine elektronische Schaltung, ein Halbleiterspeicher, ein Nur-Lese-Speicher („ROM“), ein Flash-Speicher, ein löschbares ROM („EROM“), eine Diskette, ein Compact Disc- (CD) ROM und dergleichen.
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Für den Fachmann versteht sich, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eines Leistungswandlers, der ein L-Kernsegment umfasst, und die dazugehörigen Verfahren zum Bilden desselben nur zwecks Veranschaulichung vorgebracht wurden. Zwar ist eine Magnetvorrichtung in der Umgebung eines Leistungswandlers beschrieben worden, doch die Magnetvorrichtung kann auch auf andere Systeme angewendet werden, insbesondere auf einen Leistungsverstärker und eine Motorsteuerung.
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Für eine besseres Verständnis von Leistungswandlern, siehe Rudolph P. Severns; Gordon Bloom: Modern DC-to-DC Power Switch-mode Power Converter Circuits: New York. Van Nostrand Reinhold Company, 1985 und J. G. Kassakian, M. F. Schlecht und G. C. Verghese: Principles of Power Electronics, Addison-Wesley 1991.'