DE102015103715B4 - Überspannungsschutz für einen synchronen Leistungsgleichrichter - Google Patents

Überspannungsschutz für einen synchronen Leistungsgleichrichter Download PDF

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Abstract

Schaltkreis umfassend:einen Gleichrichter (34), welcher ausgestaltet ist, eine Gleichstromausgabe aus einer Wechselstromeingabe gleichzurichten, wobei der Gleichrichter (34) mindestens ein Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22), mindestens ein Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) und mindestens ein Schaltelement (54), welches parallel zu dem mindestens einen Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) angeordnet ist, umfasst;eine Erfassungseinheit (38), welche ausgestaltet ist, einen Spannungspegel der Gleichstromausgabe zu erfassen;eine Steuereinheit (30), welche ausgestaltet ist, den Gleichrichter (34) basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe durch Aktivieren oder Deaktivieren des mindestens einen Niederseitenelements (Low-Side-Element) (22) zu steuern, indem der Gleichrichter (34) gesteuert wird, um:die Gleichstromausgabe aus der Wechselstromeingabe gleichzurichten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand an dem Schaltkreis (4) anzeigt; undeinen Strom von der Wechselstromeingabe gegen Masse abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem im Fall des Überspannungszustands zumindest das mindestens eine Schaltelement (54) aktiviert wird, ohne zu ändern, dass das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aktiviert oder deaktiviert wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft Techniken und Schaltkreise, welche synchrone Leistungsgleichrichter betreffen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Einige Leistungsanwendungen weisen einen oder mehrere Gleichrichter auf, um Wechselstromspannungen in Gleichstromspannungen zu wandeln. Zum Beispiel kann ein drahtloser Leistungsempfänger auf einem Gleichrichter beruhen, um eine an einer Empfangsspule empfangene Wechselstromspannungseingabe in eine Gleichstromspannung zu wandeln, auf welcher einige andere Teile des drahtlosen Leistungsempfängers beruhen (z.B. ein Leistungswandler, eine Last usw.). Ein Gleichrichter kann ein passiver Gleichrichter oder ein synchroner Gleichrichter (ansonsten als „aktiver Gleichrichter“ bezeichnet) sein. Ein passiver Gleichrichter kann passive Elemente (z.B. Dioden) aufweisen und ein synchroner Gleichrichter kann aktive Elemente (z.B. steuerbare Schalter) aufweisen. Auf jeden Fall sind die Elemente eines passiven und synchronen Gleichrichters in einer bestimmten Konfiguration angeordnet (z.B. eine Halbbrücken-, eine H-Brücken-Konfiguration), um eine Wechselstromspannung in Gleichstrom zu wandeln. Durch Verwenden von aktiven Elementen statt passiven Elementen kann ein synchroner Gleichrichter verglichen mit einem passiven Gleichrichter eine verringerte Leistungsverlustmenge aufweisen.
  • Bei einigen Beispielen können die aktiven Elemente eines synchronen Gleichrichters Metalloxidhalbleiteschalter (MOS) sein und diese weisen jeweils eine parasitäre Body-Diode auf. Eine Body-Diode eines jeden MOS-Typ-Schalters kann wie ein passives Element eines passiven Gleichrichters wirken. Dementsprechend kann, sogar wenn jeder MOS-Typ-Schalter eines synchronen Gleichrichters in einem ausgeschalteten Zustand betrieben wird, der synchrone Gleichrichter immer noch eine passive Gleichrichtung ausführen. Wenn eine große Wechselstromspannung zu dem Eingang eines synchronen Gleichrichters zugeführt wird, wenn die MOS-Typ-Schalter ausgeschaltet sind, kann der synchrone Gleichrichter dementsprechend immer noch eine große Gleichstromspannung ausgeben (z.B. eine Gleichstromspannung, welche die Durchbruchspannung der MOS-Typ-Schalter überschreitet), welche den synchronen Gleichrichter und/oder das umgebende System zerstören oder zumindest beschädigen kann.
  • In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2013 217 896 A1 einen Überspannungsschutz für aktive Gleichrichter bei Lastabwurf. Eine Ansteuerung eines aktiven Brückengleichrichters bei einem erkannten Lastabwurf kann derart erfolgen, dass Phasenwicklungen eines Generators, welche jeweils über Wechselspannungsanschlüsse mit Halbbrücken des aktiven Brückengleichrichters verbunden sind, zeitlich definiert kurzgeschlossen werden. In der Folge fällt ein in das Bordnetz eingespeister Strom ab und die Spannung des Bordnetzes fällt aufgrund des eigenen Verbrauchs ab.
  • Die DE 10 2009 046 955 A1 betrifft eine Vermeidung von Lastabwurf-Überspannungen bei einem Synchrongleichrichter für einen mehrphasigen Wechselstrom mit einer Anzahl von Eingängen, welche der Anzahl von Wechselstromphasen des Wechselstroms entspricht, und wenigstens zwei Ausgängen zur Bereitstellung eines Gleichstroms. An jedem Eingang wird jeweils eine Wechselstromphase angeschlossen und nach Maßgabe von Steuermitteln jeder der Eingänge elektrisch wahlweise entweder mit dem ersten oder dem zweiten Ausgang verbunden.
  • Bei Feststellung eines Lastabwurfs werden einzelne Stränge des Gleichrichters zeitweise kurzgeschlossen.
  • Die Druckschrift von Böcker, J. Prof. Dr.-Ing.: Leistungselektronik (Skript zur Vorlesung. Stand vom 16.08.2010. Universität Paderborn, Fachgebiet Leistungselektronik und elektrische Antriebstechnik) offenbart Schalter als zentrale Bauelemente der Leistungselektronik. Schalter können entweder aktiv oder passiv den Stromfluss oder die anliegenden Spannungen beeinflussen. Aktive Schalter können hart oder weich geschaltet werden. Unter weichem Schalten versteht man das Schalten bei Nullspannung oder Nullstrom. Ein Betrieb des Schalters ohne Rücksicht auf die Momentanwerte von Strom und Spannung wird als hartes Schalten bezeichnet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es besteht daher ein Bedarf, den Überspannungsschutz bei einem synchronen Gleichrichter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Schaltkreis nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 10 und einen Schaltkreis nach Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Im Allgemeinen können Schaltkreise und Techniken dieser Offenbarung für einen synchronen Gleichrichter einen Schutz vor Überspannungsbedingungen bereitstellen, ohne Spannungsklemmen (z.B. Hochspannungskondensatoren an dem Eingang des Gleichrichters) oder andere Arten von externen Komponenten zu verwenden. Durch Steuern der Schalter eines Gleichrichters kann die Steuerung bewirken, dass der Gleichrichter eine gleichgerichtete Gleichstromspannung basierend auf einer Wechselstromspannungseingabe ausgibt. Statt die Schalter des synchronen Gleichrichters einfach zu steuern, um eine Gleichrichtung auszuführen, kann die hierin beschriebene Steuerung jedoch ferner die Schalter steuern, um Überspannungszustände daran zu hindern, den Gleichrichter zu beschädigen. Zum Beispiel kann die Steuerung basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe des Gleichrichters bestimmen, ob der Betriebszustand von einem der Schalter des Gleichrichters einzustellen ist, um zu bewirken, dass der Gleichrichter einen Betrieb in einer Schutzbetriebsart beginnt, wodurch sich eine Verringerung des Spannungspegels der Gleichstromausgabe ergibt.
  • Bei einem Beispiel betrifft die Offenbarung einen Schaltkreis, welcher einen Gleichrichter, welcher ausgestaltet ist, eine Gleichstromausgabe aus einer Wechselstromeingabe gleichzurichten, und eine Erfassungseinheit, welche ausgestaltet ist, einen Spannungspegel der Gleichstromausgabe zu erfassen, aufweist. Der Schaltkreis umfasst ferner eine Steuereinheit, welche ausgestaltet ist, den Gleichrichter auf der Grundlage des Spannungspegels der Gleichstromausgabe zu steuern, indem zumindest der Gleichrichter gesteuert wird, um: die Gleichstromausgabe aus der Wechselstromeingabe gleichzurichten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromsausgabe keinen Überspannungszustand an dem Schaltkreis anzeigt; und einen Strom von der Wechselstromeingabe abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet ein „Gleichrichter einer Gleichstromausgabe aus einer Wechselstromeingabe“, dass aus der Wechselstromeingabe eine Gleichstromausgabe durch Gleichrichten erzeugt wird.
  • Bei einem anderen Beispiel betrifft die Offenbarung ein Verfahren, welches aufweist: Erfassen eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter, welcher eine Wechselstromeingabe empfängt; Bestimmen mittels einer Steuereinheit, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter anzeigt; und Gleichrichten der Gleichstromausgabe mit dem Gleichrichter, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt. Das Verfahren umfasst ferner ein Ableiten eines Stroms von der Wechselstromeingabe mit dem Gleichrichter, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Bei einem weiteren Beispiel betrifft die Offenbarung einen Schaltkreis, welcher aufweist: Mittel zum Erfassen eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter, welcher eine Wechselstromeingabe empfängt, Mittel zum Bestimmen, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter anzeigt, und Mittel zum Gleichrichten der Gleichstromausgabe, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt. Der Schaltkreis weist ferner Mittel zum Ableiten eines Stroms von der Wechselstromeingabe auf, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Details von einem oder mehreren Beispielen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Gegenstände und Vorteile der Offenbarung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispielsystem zum Gleichrichten einer Wechselstromspannung von einer Wechselstromversorgung gemäß einer oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 2 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispiel des Leistungswandlers des in 1 gezeigten Beispielsystems darstellt, welches Spannungsklemmen für einen Überspannungsschutz verwendet.
    • 3 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispiel des Leistungswandlers des in 1 gezeigten Beispielsystems darstellt, welches einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrere Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist.
    • 4A-4D sind Blockdarstellungen, welche alternative Beispiele des Gleichrichters des in 3 gezeigten Leistungswandlers darstellen.
    • 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches Beispielvorgänge eines Beispielleistungswandlers darstellt, welcher einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist.
    • 6 ein Zeitablaufdiagramm, welches elektrische Timing-Eigenschaften eines Beispielleistungswandlers darstellt, welcher einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist.
    • 7 ist eine Blockdarstellung eines drahtlosen Beispielleistungsempfängers mit einem passiven Gleichrichter.
    • 8A und 8B sind Schaltkreisdarstellungen eines drahtlosen Beispielleistungsempfängers mit einem synchronen Gleichrichter und Spannungsklemmen für einen Überspannungsschutz.
    • 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches elektrische Timing-Eigenschaften des drahtlosen Beispielleistungsempfängers der 8 darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Einige Leistungsanwendungen weisen einen oder mehrere Gleichrichter auf, um Wechselstromspannungen in Gleichstromspannungen zu wandeln. Zum Beispiel kann ein drahtloser Leistungsempfänger auf einen Gleichrichter aufbauen, um eine Wechselstromspannungseingabe, welche an einer Empfangsspule empfangen wird, in eine Gleichstromspannung zu wandeln, auf welche einige andere Teile des drahtlosen Leistungsempfängers aufbauen (z.B. ein Aufwärts- oder Abwärtswandler, eine Last usw.). Ein Gleichrichter kann ein passiver Gleichrichter oder ein synchroner Gleichrichter (welcher auch als „aktiver Gleichrichter“ bezeichnet wird) sein. Ein passiver Gleichrichter kann passive Elemente (z.B. Dioden) aufweisen und ein synchroner Gleichrichter kann aktive Elemente (z.B. steuerbare Schalter) aufweisen. Auf jeden Fall sind die Elemente eines passiven und synchronen Gleichrichters in einer bestimmten Konfiguration (z.B. eine Halbbrücken-, eine H-Brücken-Konfiguration) angeordnet, um eine Wechselstromspannung in einen Gleichstrom zu wandeln. Durch Verwenden von aktiven Elementen statt passiven Elementen kann ein synchroner Gleichrichter verglichen mit einem passiven Gleichrichter einen verringerten Betrag einer Verlustleistung aufweisen.
  • Bei einigen Beispielen können aktive Elemente eines synchronen Gleichrichters Metalloxidhalbleiter(MOS)-Typ-Schalter aufweisen, welche jeweils eine parasitäre Body-Diode aufweisen. Eine Body-Diode eines jeden MOS-Typ-Schalters kann wie ein passives Element eines passiven Gleichrichters wirken. Sogar wenn alle MOS-Typ-Schalter eines synchronen Gleichrichters in einem ausgeschalteten Zustand betrieben werden, kann der synchrone Gleichrichter dementsprechend immer noch eine passive Gleichrichtung ausführen.
  • Bezug nehmend auf den zuvor beschriebenen drahtlosen Leistungsempfänger kann eine Empfangsspule Potentialsignalen ausgesetzt sein, welche durch die Luft verlaufen. Wenn der Gleichrichter des drahtlosen Leistungsempfängers ein synchroner Gleichrichter ist, welcher auf MOS-Typ-Schaltern beruht, hat jedes Signal, welches die Empfangsspule erfasst, die Möglichkeit, gleichgerichtet zu werden, sogar wenn der synchrone Gleichrichter ausgeschaltet ist. Wenn zum Beispiel die Empfangsspule eine große Wechselstromspannung empfängt, wenn der synchrone Gleichrichter ausgeschaltet ist, kann eine große unbeabsichtigte Gleichstromspannung an dem Ausgang des synchronen Gleichrichters gleichgerichtet werden. Eine unbeabsichtigte Gleichstromspannung an dem Ausgang des Gleichrichters kann, insbesondere wenn die Gleichstromspannung die Durchbruchspannung der MOS-Typ-Schalter überschreitet, den synchronen Gleichrichter und/oder einen Teil des drahtlosen Leistungsempfängers, welcher mit dem Ausgang des synchronen Gleichrichters gekoppelt ist, zerstören oder zumindest beschädigen.
  • Um zu verhindern, dass ein synchroner Gleichrichter unbeabsichtigte Gleichstromspannungsausgaben erzeugt, wenn ein derartiger synchroner Gleichrichter ausgeschaltet ist, können einige drahtlose Leistungsempfänger und andere Arten von Leistungsanwendungen auf Spannungsklemmen (Englisch: „voltage clamp“) beruhen, um die unbeabsichtigten Wechselstromspannung daran zu hindern, den synchronen Gleichrichter zu erreichen. Zum Beispiel kann in diesem Zusammenhang eine Spannungsklemme die Form eines Hochspannungskondensators annehmen, welcher mit Masse und in Reihe mit einem Schalter und einem entsprechenden Eingangsanschluss des synchronen Gleichrichters gekoppelt ist. Jeder Eingangsanschluss zu dem synchronen Gleichrichter kann eine oder mehrere Spannungsklemmen aufweisen. Wenn eine Steuerung bewirkt, dass die MOS-Typ-Schalter des synchronen Gleichrichters ausgeschaltet sind und/oder wenn die Steuerung eine Überspannung an dem Ausgang des synchronen Gleichrichters erfasst, bewirkt die Steuerung ferner, dass sich der entsprechende Schalter einer jeden Spannungsklemme schließt, wodurch die Eingangsanschlüsse zu dem synchronen Gleichrichter im Wesentlichen geerdet werden. Durch Aktivieren einer jeden Spannungsklemme wird ein beliebiger potentieller Strom, welcher anderenfalls in den synchronen Gleichrichter eindringen könnte oder eingedrungen ist, von den Eingangsanschlüssen weg und zu einem jeweiligen geerdeten Kondensator abgeleitet. Nachteile von Spannungsklemmen wie diesen sind, dass zusätzliche Anschlüsse, Schalter, Komponenten usw. für ihre Implementierung erforderlich sind. Die zusätzlichen Komponenten und Verbindungen können eine Vergrößerung der Abmessung, der Fläche, der Kosten und/oder der Komplexität des gesamten Systems bewirken. Hochspannungskondensatoren von der Art, welche in einer derartigen Spannungsklemme verwendet werden, können ausgestaltet sein, um abnormal hohen Spannungen und Strömen Stand zu halten. Diese Hochspannungskondensatoren können bei einigen Anwendungen besonders kostenunerschwinglich sein.
  • Im Allgemeinen können Schaltkreise und Verfahren dieser Offenbarung einen Schutz für einen synchronen Gleichrichter vor Überspannungsbedingungen bereitstellen, ohne Spannungsklemmen (z.B. Hochspannungskondensatoren an dem Eingang des Gleichrichters) oder andere Arten von externen Komponenten zu verwenden. Eine Steuerung kann im Allgemeinen den Betrieb der Schalter des synchronen Gleichrichters steuern, indem z.B. Signale für den Gleichrichter bereitgestellt werden, welche bewirken, dass ein oder mehrere der Schalter zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand übergehen. Durch Steuerung der Schalter kann die Steuerung bewirken, dass der Gleichrichter eine gleichgerichtete Gleichstromspannung basierend auf einer Wechselstromspannungseingabe ausgibt.
  • Statt die Schalter eines synchronen Gleichrichters nur zu steuern, um eine Gleichrichtung auszuführen, kann eine Steuerung gemäß der Schaltkreise und Verfahren dieser Offenbarung ferner die Schalter des Gleichrichters auf eine derartige Art und Weise steuern, dass verhindert wird, dass ein Überspannungszustand an dem Gleichrichter einen Schaden an dem Gleichrichter bewirkt. Die Steuerung kann den Spannungspegel an dem Ausgang des Gleichrichters bestimmen und basierend auf dem Ausgangsspannungspegel bestimmen, ob der Betriebszustand von einem der Schalter einzustellen ist. In dem Fall, dass die Steuerung bestimmt, dass eine Überspannung an dem Gleichrichter aufgetreten ist oder aufzutreten droht, kann die Steuerung bewirken, dass der Gleichrichter beginnt, in einer Schutzbetriebsart zu arbeiten. Während der Schutzbetriebsart ist der Gleichrichter ausgestaltet, einen Strom von dem Wechselstromeingang des Gleichrichters abzuleiten, um den Spannungspegel der Gleichstromausgabe des Gleichrichters zu verringern.
  • Die Steuerung kann z.B. den Spannungspegel an dem Ausgang mit einem Schwellenwert vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Überspannungszustand vorhanden ist (z.B., eine Spannung, welche den Gleichrichter beschädigen kann, wenn sie an dem Gleichrichter vorhanden ist). Wenn basierend auf dem Vergleich die Steuerung bestimmt, dass sich der gleichgerichtete Spannungspegel an dem Ausgang dem Spannungspegel nähert, welcher einem Überspannungszustand zugeordnet ist, kann die Steuerung einen oder mehrere der Schalter des Gleichrichters (z.B. einen oder mehrere der Hochseitenschalter) teilweise oder vollständig ausschalten und kann einen oder mehrere der anderen Schalter des Gleichrichters (z.B. einen oder mehrere der Niederseitenschalter) teilweise oder vollständig einschalten, um den gleichgerichteten Spannungspegel zurück auf tolerierbare Pegel herunter zu reduzieren.
  • Hochseitenschalter können z.B. Schalter zwischen einer Wechselstromeingabe und einem positiven Spannungsausgang des Gleichrichters sein und Niederseitenschalter können z.B. Schalter zwischen der Wechselstromeingabe und einem Masseanschluss des Gleichrichters sein.
  • Indem das Steuern des Betriebszustands der Schalter eines synchronen Gleichrichters auf einer gleichgerichteten Ausgangsspannung beruht, kann die Steuerung den Gleichrichter vor Überspannungszuständen schützen, welche anderenfalls den Gleichrichter beschädigen würden. Auf diese Art und Weise kann ein Gleichrichter einen Schutz vor Überspannungszuständen haben, ohne teure externe Komponenten zu verwenden. Ein Leistungswandler, welcher einen synchronen Gleichrichter gemäß der Schaltkreise und Verfahren dieser Offenbarung steuert, kann weniger teuer oder kleiner in der Größe als andere Leistungswandler sein, welche auf externen Schutzkomponenten beruhen, wie z.B. Hochspannungskondensatoren.
  • 1 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispielsystem zum Gleichrichten einer Wechselstromspannung von einer Wechselstromquelle gemäß einer oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung darstellt. 1 zeigt ein System 1, welches vier getrennte und ausgeprägte Komponenten aufweist, welche als Wechselstromversorgung 2, Leistungswandler 4, Filter 6 und Gleichstromlast 8 gezeigt sind, wobei das System 1 jedoch zusätzliche oder weniger Komponenten aufweisen kann. Zum Beispiel können die Wechselstromversorgung 2, der Leistungswandler 4, das Filter 6 und die Gleichstromlast 8 vier einzelne Komponenten sein oder können eine Kombination aus einer oder mehreren Komponenten darstellen, welche die Funktionalität des Systems 1, wie es hierin beschrieben ist, bereitstellen.
  • Das System 1 weist die Wechselstromversorgung 2 auf, welche elektrische Wechselstromenergie für das System 1 bereitstellt. Zahlreiche Beispiele einer Wechselstromversorgung 2 existieren und können Energieversorgungsnetze, Generatoren, Transformatoren oder beliebige andere Arten von Vorrichtungen aufweisen, welche in der Lage sind, Wechselstromenergie für das System 1 bereitzustellen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Wechselstromversorgung 2 kann eine Wechselstromspannung und/oder einen Wechselstromstrom über eine Verbindung 10 für den Leistungswandler 4 bereitstellen.
  • Der Leistungswandler 4 stellt einen Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungswandler dar, welcher die Wechselstromenergie, welche von der Wechselstromversorgung 2 bereitgestellt wird, in eine Gleichstromenergie zum Versorgen einer Gleichstromlast 8 mit Energie wandelt. Der Leistungswandler 4 weist eine oder mehrere Empfangsspulen, Gleichrichter, Aufwärts- oder Abwärtswandler, Filter und/oder andere Komponenten auf, um die Spannung und/oder den Strom, welche/welcher der von der Wechselstromversorgung 2 empfangenen Energie zugeordnet ist, in eine nutzbare Form einer Gleichspannungsenergie für eine Verwendung durch die Gleichspannungslast 8 zu wandeln. Zum Beispiel kann der Leistungswandler 4 ein drahtloser Leistungsempfänger sein, welcher drahtlose Wechselstromenergie in eine Gleichstromspannungsausgabe wandelt. Bei einigen Beispielen weist der Leistungswandler 4 eine Steuereinheit auf, um den Betrieb des Leistungswandlers 4 zu steuern. Zum Beispiel kann die Steuereinheit des Leistungswandlers 4 steuern, wann und bei welcher Stärke der Leistungswandler 4 eine Gleichstromspannung an einer Verbindung 12 ausgibt.
  • Das Filter 6 und die Gleichstromlast 8 stellen optionale Komponenten des Systems 1 dar. Die Gleichstromlast 8 kann die Gleichstromenergie (zum Beispiel Spannung, Strom usw.), welche von dem Leistungswandler 4 gewandelt wurde, empfangen, nachdem die Gleichstromenergie durch das Filter 6 geleitet wurde. Bei einigen Beispielen verwendet die Gleichstromlast 8 die gefilterte Gleichstromenergie von dem Leistungswandler 4 und dem Filter 6, um eine Funktion auszuführen. Zahlreiche Beispiele des Filters 6 existieren und können beliebige geeignete elektronische Filter zum Filtern einer Energie für eine Last aufweisen. Beispiele des Filters 6 umfassen passive oder aktive elektronische Filter, analoge oder digitale Filter, Hochpass-, Tiefpass-, Bandpass-, Kerb- oder Allpassfilter, Widerstand-Kondensator-Filter, Induktivität-Kondensator-Filter, Widerstand-Induktivität-Kondensator-Filter und dergleichen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Ebenso gibt es zahlreiche Beispiele einer Gleichstromlast 8 und diese können Ladeschaltkreise, Rechenvorrichtungen und darauf bezogene Komponenten, wie zum Beispiel Mikroprozessoren, elektronische Komponenten, Schaltkreise, Laptopcomputer, Desktopcomputer, Tabletcomputer, mobile Telefone, Batterien, Lautsprecher, Leuchteinheiten, Automobil/Schifffahrt/Luftfahrt/Zug-bezogene Komponenten, Motoren, Transformatoren oder eine beliebige andere Art von elektrischer Vorrichtung und/oder Schaltkreis, welche/welcher eine Spannung oder einen Strom von einem Leistungswandler empfängt, aufweisen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Wechselstromversorgung 2 kann eine Wechselstromenergie (z.B. Energie, welche einen Wechselstromspannungspegel oder einen Gleichstromstrompegel aufweist) über die Verbindung 10 bereitstellen. Die Gleichstromlast 8 kann Gleichstromenergie (z.B. Energie, welche einen Gleichstromspannungspegel oder einen Gleichstromstrompegel aufweist), welche mit einem Leistungswandler 4 gewandelt und durch das Filter 6 gefiltert wurde, über eine Verbindung 14 empfangen. Die Verbindungen 10, 12 und 14 stellen ein beliebiges Medium dar, welches in der Lage ist, elektrische Energie von einem Ort zu einem anderen zu leiten.
  • Beispiele für Verbindungen 10, 12 und 14 umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, physikalische und/oder drahtlose elektrische Übertragungsmedien, wie z.B. elektrische Drähte, elektrische Leiterbahnen, leitende Gasrohre, verdrillte Drahtpaare und dergleichen. Jede der Verbindungen 10 und 12 kann eine elektrische Kopplung zwischen der Wechselstromversorgung 2 und dem Leistungswandler 4, beziehungsweise dem Leistungswandler 4 und dem Filter 6 bereitstellen. Die Verbindung 14 stellt eine elektrische Kopplung zwischen dem Filter 6 und der Gleichstromlast 8 bereit. Zusätzlich stellt die Verbindung 14 eine Rückkopplungsschleife oder einen Schaltkreis zum Übertragen einer Information zu dem Leistungswandler 4 bereit, welche den Merkmalen einer gefilterten Leistungsausgabe von dem Filter 6 zugeordnet ist. In dem Beispiel der 1 ist die Verbindung 10 eine drahtlose Verbindung zum drahtlosen Übertragen von Wechselstromenergie, in anderen Beispielen kann die Verbindung 10 jedoch eine drahtgebundene oder physikalische Verbindung sein.
  • In dem Beispiel des Systems 1 kann der Leistungswandler 4 die Wechselstromspannung der von der Wechselstromversorgung 2 gelieferten Wechselstromenergie in eine Gleichstromspannung einer Gleichstromenergie gleichrichten, welche die Leistungsanforderungen der Gleichstromlast 8 erfüllt. Zum Beispiel kann die Wechselstromversorgung 2 Energie, welche einen Wechselstromspannungspegel aufweist, an der Verbindung 10 ausgeben und der Leistungswandler 4 kann diese empfangen. Der Leistungswandler 4 kann die Energie, welche den Wechselstromspannungspegel aufweist, in Energie wandeln (z.B. gleichrichten), welche einen Gleichstromspannungspegel aufweist, welcher von der Gleichstromlast 8 benötigt wird. Der Leistungswandler 4 kann die Energie, welche den Gleichstromspannungspegel aufweist, an der Verbindung 12 ausgeben. Das Filter 6 kann die Energie von dem Wandler 4 empfangen und die gefilterte Energie, welche den Gleichstromspannungspegel aufweist, an der Verbindung 14 ausgeben. Die Gleichstromlast 8 kann die gefilterte Energie, welche den Gleichstromspannungspegel aufweist, an der Verbindung 14 empfangen. Die Gleichstromlast 8 kann die gefilterte Energie, welche den Gleichstromspannungspegel aufweist, verwenden, um eine Funktion auszuführen (z.B. einen Mikroprozessor mit Energie versorgen).
  • 2 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispiel eines Leistungswandlers 4 des in 1 gezeigten Systems 1 darstellt, welches Spannungsklemmen für einen Überspannungsschutz verwendet. 2 zeigt z.B. einen Spannungswandler 4A als eine detaillierte exemplarische Ansicht des Leistungswandlers 4 des Systems 1 der 1 und die elektrischen Verbindungen zu der Wechselstromversorgung 2, dem Filter 6 und der Gleichstromlast 8, welche von Verbindungen 10, 12 bzw. 14 bereitgestellt werden. Wie nachfolgend beschrieben werden wird, verwendet der Leistungswandler 4A Spannungsklemmen 36A, 36B für einen Überspannungsschutz.
  • Der Leistungswandler 4A ist als ein drahtloser Leistungsempfänger gezeigt, welcher ausgestaltet ist, eine Wechselstromenergieeingabe über die drahtlose Verbindung 10 zu empfangen und eine Gleichstromenergie über die Verbindung 12 auszugeben. Der Leistungswandler 4A weist eine Empfangsspule („RX“) 32 auf, welche mit dem synchronen Gleichrichter 34 (welcher zur Vereinfachung als „Gleichrichter 34“ bezeichnet wird) gekoppelt ist.
  • Die RX-Spule 32 weist eine Induktivität 26 und Kapazitäten 24A und 24B auf. Die RX-Spule kann eine Wechselstromleistungseingabe über eine drahtlose Verbindung 10 empfangenen und einen Wechselstromstrom und/oder eine Wechselstromspannung, welche der Wechselstromenergieeingabe zugeordnet sind, an Knoten 18A und 18B ausgeben (z.B. der Kathodenanschluss und Anodenanschluss der Kapazität 20B). Der Gleichrichter 34 kann den Wechselstromstrom und/oder die Wechselstromspannung von der RX-Spule 32 an den Knoten 18A und 18B empfangen und den Wechselstromstrom und/oder die Wechselstromspannung an der Verbindung 12 in eine gleichgerichtete Gleichstromstrom- und/oder gleichgerichtete Gleichstromspannungsausgabe gleichrichten.
  • Der Gleichrichter 34 weist Hochseitenschalter 20A und 20B (welche zusammen hierin als „Schalter 20“ bezeichnet werden) und Niederseitenschalter 22A und 22B (welche hierin zusammen als „Schalter 22“ bezeichnet werden) auf. Die Schalter 20 und 22 stellen MOS-Typ-Schaltvorrichtungen dar, welche in einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind, um eine Wechselstromspannungseingabe, welche an den Knoten 18A und 18B empfangen wird, in eine Gleichstromspannungsausgabe an der Verbindung 12 gleichzurichten. Bei einigen Beispielen können die Schalter 20 und 22 des Gleichrichters 34 zusätzliche oder weniger Schalter aufweisen. Zusätzlich können andere Konfigurationen der Schalter 20 und 22 existieren, einschließlich Halb-Brückenkonfigurationen und dergleichen.
  • Die Schalter 20 und 22 können jeweils ein entsprechendes Steuersignal über eine der Verbindungen 16 empfangen, was bewirkt, dass der entsprechende Schalter zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechselt. Wie es hierin verwendet wird, spiegelt der Begriff „eingeschalteter Zustand“ einen Betriebszustand von jedem der Schalter 20 und 22 wider, welcher dem entspricht, dass der Schalter „eingeschaltet“, „angeschaltet“, „geschlossen“ und/oder „aktiviert“ ist. Der Begriff „ausgeschalteter Zustand“ spiegelt einen Betriebszustand von jedem der Schalter 20 und 22 wider, welcher dem entspricht, dass der Schalter „ausgeschaltet“, „abgeschaltet“, „offen“ und/oder „deaktiviert“ ist. Der Betriebszustand von jedem der Schalter 20 und 22 kann zu einer beliebigen bestimmten Zeit von dem entsprechenden Signal abhängen, welches über die Verbindung 16 empfangen wird.
  • Der Leistungswandler 4A weist eine Steuereinheit 30A zum Steuern des Gleichrichters 34 auf, um eine Gleichstromspannungsausgabe an der Verbindung 12 gleichzurichten. Mit anderen Worten stellt die Steuereinheit 30A eine Kombination einer Treiber-/Steuerlogik des Leistungswandlers 4A zum Ausführen von Gleichrichtungsverfahren dar, um die Schalter 20 und 22 anzusteuern, um eine gleichgerichtete Gleichstromspannung an der Verbindung 12 zu erzeugen. Die Steuereinheit 30A kann Steuersignale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass einer oder mehrere der Schalter 20 und 22 zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechseln. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30A ein Steuersignal über die Verbindung 16 ausgeben, welches bewirkt, dass die Schalter 20A und 22B eingeschaltet werden und die Schalter 20B und 22A ausgeschaltet werden. Die Steuereinheit 30A kann ein nachfolgendes Steuersignal über die Verbindung 16 ausgeben, welches bewirkt, dass die Schalter 20A und 22B ausgeschaltet werden und die Schalter 20B und 22A eingeschaltet werden. Die Steuereinheit 30A kann Befehle oder Signale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass die Schalter 20 und 22 zwischen einem Betrieb in entsprechenden eingeschalteten Zuständen und/oder ausgeschalteten Zuständen in verschiedenen Mustern und zu verschiedenen Zeiten wechseln, um zu bewirken, dass der Gleichrichter 34 eine gleichgerichtete Spannungsausgabe an der Verbindung 12 erzeugt.
  • Um den Leistungswandler 4A vor Überspannungszuständen zu schützen, verlässt sich der Leistungswandler 4A auf aktive Spannungsklemmen 36A und 36B, welche mit den Knoten 18A und 18B (z.B. dem Eingang zu dem Gleichrichter 34) gekoppelt sind. Die Spannungsklemme 36A weist einen Schalter 28A auf, welcher, wenn er geschlossen ist, einen geerdeten Hochspannungskondensator 26A mit dem Knoten 18A koppelt. Ein Schließen des Schalters 28A „aktiviert“ die Spannungsklemme 36A zum Bereitstellen eines Überspannungsschutzes für den Gleichrichter 34. Die Spannungsklemme 36B weist einen Schalter 28B auf, welcher, wenn er aktiviert ist, einen geerdeten Hochspannungskondensator 26B mit dem Knoten 18B koppelt. Ein Schließen des Schalters 28B „aktiviert“ die Spannungsklemme 36B zum Bereitstellen eines Überspannungsschutzes für den Gleichrichter 34. Die Steuereinheit 30A kann einen oder mehrere Befehle oder Signale über die Verbindungen 16 ausgeben, um die Spannungsklemmen 36A und 36B zu aktivieren.
  • Die Steuereinheit 30A kann die Spannungsklemmen 36A und 36B aktivieren, wenn die Steuereinheit 30A einen Überspannungszustand an dem Ausgang des Leistungswandlers 4A (z.B. an der Verbindung 12) erfasst. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30A einen Strom- und/oder Spannungszustand an der Verbindung 12 erfassen und bestimmen, dass die Spannung die Betriebsgrenzen des Gleichrichters 34 überschreiten kann. Um zu verhindern, dass der Gleichrichter 34 durch die Überspannung an dem Eingang des Gleichrichters 34 beschädigt wird, kann die Steuereinheit 30A einen oder mehrere Befehle oder Signale an den Verbindungen 16 erzeugen, welche die Spannungsklemmen 36A und 36B aktivieren. Auf diese Art und Weise wird eine Ladung (z.B. ein Strom) an dem Eingang zu dem Gleichrichter 34 von der RX-Spule 36 während der Überspannung von dem Gleichrichter 34 weg geleitet. Wenn die Steuereinheit 30A bestimmt, dass der Überspannungszustand vorüber ist, kann die Steuereinheit 30A die Spannungsklemmen 36A und 36B deaktivieren, um zu ermöglichen, dass der Gleichrichter 34 wieder einen Strom von der RX-Spule empfängt.
  • Es bestehen zahlreiche Nachteile bei dem Leistungswandler 4A und der Verwendung von Spannungsklemmen, wie z.B. die Spannungsklemmen 36A und 36B, für den Überspannungsschutz. Zum Beispiel stellt jede der Spannungsklemmen 36A und 36B zusätzliche externe Komponenten über die RX-Spule 32, den Gleichrichter 34 und die Steuereinheit 30A hinaus dar und kann daher die gesamte Größe, Fläche und/oder Komplexität des Leistungswandlers 4A erhöhen. Weiterhin stellt jede der Spannungsklemmen 36A und 36B möglicherweise kostspielige (z.B. teure) Komponenten dar. Zum Beispiel können die Kondensatoren 26A und 26B teure Hochspannungskondensatoren sein, welche bemessen sind, um einer hohen Spannung und/oder einem hohen Strom zu widerstehen. Die Verwendung von möglicherweise teuren Spannungsklemmen 36A und 36B kann daher die gesamten Kosten des Leistungswandlers 4A erhöhen.
  • 3 ist eine Blockdarstellung, welche ein Beispiel des Leistungswandlers 4 des in 1 gezeigten Systems 1 darstellt, welcher einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist. Zum Beispiel zeigt 3 einen Leistungswandler 4B als eine detaillierte exemplarische Ansicht des Leistungswandlers 4 des Systems 1 der 1 und die elektrischen Verbindungen zu der Wechselstromversorgung 2, dem Filter 6 und der Gleichstromlast 8, welche über Verbindungen 10, 12 bzw. 14 bereitgestellt werden. Wie nachfolgend beschrieben werden wird, bietet der Leistungswandler 4B verschiedene Vorteile gegenüber dem Leistungswandler 4A. Zum Beispiel statt auf zusätzliche und möglicherweise teure Spannungsklemmen, wie z.B. Spannungsklemmen 36A und 36B, zu bauen, kann der Leistungswandler 4B einen Überspannungsschutz über eine sorgfältige Steuerung der Schalter 20 und 22 des Gleichrichters 34 ausführen.
  • Der Leistungswandler 4B weist eine RX-Spule 32 auf, welche direkt mit dem Gleichrichter 34 ohne die Verwendung von irgendwelchen Spannungsklemmen an dem Eingang des Gleichrichters 34 gekoppelt ist. Der Leistungswandler 4B weist ferner eine Steuereinheit 30B zusätzlich zu einer Spannungserfassungseinheit 38 auf.
  • Der Gleichrichter 34 weist vier Schalter 20 und 22 (welche als MOS-Typ-Schalter gezeigt sind) auf, welche in einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind. Bei einigen Beispielen kann der Gleichrichter 34 weniger als vier Schalter oder mehr als vier Schalter aufweisen. Zum Beispiel können die Schalter 20 und 22 nur zwei Schalter sein, welche in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet sind, oder eine beliebige andere Anordnung von mehr als vier Schaltern, welche von dem Gleichrichter 34 verwendet werden können, um eine gleichgerichtete Spannungsausgabe an der Verbindung 12 zu erzeugen.
  • In dem Beispiel der 3 sind alle Schalter 20 und 22 des Gleichrichters 34 aktive Schaltelemente, welche in der Lage sind, einen Strom in einer passiven Betriebsart zu leiten. Zum Beispiel stellen alle Schalter 20 und 22 MOS-Typ-Schalter dar, welche jeweils entsprechende Body-Dioden aufweisen, welche ausgestaltet sind, einen Strom zu leiten, sogar wenn sie ausgeschaltet sind, wenn die Spannung über jedem der Schalter 20 und 22 die Durchbruchspannung einer jeden entsprechenden Body-Diode überschreitet. Bei einigen Beispielen sind die Hochseitenschalter 20 keine aktiven Schaltelemente und können stattdessen passive Schaltelemente sein, wie z.B. Dioden. Beliebige aktive Schaltelemente des Gleichrichters 34, entweder nur die Niederseitenschalter 22 oder sowohl die Niederseitenschalter 22 als auch die Hochseitenschalter 20, weisen Body-Dioden auf (z.B., um auch als passiver Gleichrichter im Fall von ausgeschalteten Schaltern zu arbeiten, wie es der Fall bei MOS-Transistoren ist). Bei einigen Beispielen können die Hochseitenschalter 20 entweder NMOS (mit Bootstrap-Steuerung) oder PMOS-Schalter sein.
  • Die Steuereinheit 30B wird von dem Leistungswandler 4B verwendet, um den Gleichrichter 34 zu steuern, um eine Gleichstromspannungsausgabe an einer Verbindung 12 basierend auf einer Wechselstromleistungseingabe an der Verbindung 10 gleichzurichten. Mit anderen Worten stellt die Steuereinheit 30B eine Kombination einer Treiber-/Steuerlogik des Leistungswandlers 4B dar, um Gleichrichtungsverfahren auszuführen, um die Schalter 20 und 22 des Gleichrichters 34 zu steuern, um eine gleichgerichtete Gleichstromspannung an der Verbindung 12 zu erzeugen. Die Steuereinheit 30B kann Steuersignale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass einer oder mehrere der Schalter 20 und 22 zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand übergehen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B ein Steuersignal über die Verbindung 16 ausgeben, welches bewirkt, dass die Schalter 20A und 22B eingeschaltet werden und die Schalter 20B und 22A ausgeschaltet werden. Die Steuereinheit 30B kann ein nachfolgendes Steuersignal über die Verbindung 16 ausgeben, welches bewirkt, dass die Schalter 20A und 22B ausgeschaltet werden und die Schalter 20B und 22A eingeschaltet werden. Die Steuereinheit 30B kann Befehle oder Signale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass die Schalter 20 und 22 zwischen einem Betrieb in entsprechenden eingeschalteten Zuständen und/oder ausgeschalteten Zuständen in verschiedenen Mustern und zu verschiedenen Zeiten wechseln, um zu bewirken, dass der Gleichrichter 34 eine gleichgerichtete Spannungsausgabe an der Verbindung 12 erzeugt.
  • Die Steuereinheit 30B kann eine beliebige geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination daraus umfassen, um die der Steuereinheit 30B hierin zugeordneten Verfahren auszuführen. Bei einigen Beispielen weist die Steuereinheit 30B nur eine digitale Steuerlogik, nur eine analoge Steuerlogik oder bei einigen Beispielen eine Kombination aus einer digitalen und analogen Steuerlogik auf.
  • Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B einen digitalen Steuerschaltkreis, einen analogen Steuerschaltkreis oder eine beliebige Kombination daraus aufweisen, um einen Schaltbetriebsartleistungswandler zu steuern und zu regeln. Die Steuereinheit 30B kann einen oder mehrere Prozessoren, Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), feldprogrammierbare Gatteranordnungen (FPGAs), Komparatoren, Operationsverstärker, vollkommen kundenspezifische und/oder halbkundenspezifische digitale Logik, Register zum Speichern von Steuerdaten (z.B. Parametern), analoge und/oder digitale Filterstufen, nichtlineare Steuerblöcke oder beliebige andere äquivalente, integrierte, digitale oder analoge Steuerschaltkreise sowie beliebige Kombinationen von derartigen Komponenten aufweisen.
  • Wenn die Steuereinheit 30B Software oder Firmware aufweist, weist die Steuereinheit 30B ferner eine Hardware zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware auf, wie z.B. einen oder mehrere digitale oder analoge Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten. Im Allgemeinen kann eine Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren, Signalprozessoren, ASICs, FPGAs, Komparatoren, Operationsverstärker oder einen beliebigen anderen äquivalenten, integrierten, digitalen oder analogen Schaltkreis, sowie beliebige Kombinationen von derartigen Komponenten aufweisen. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann die Steuereinheit 30B einen Speicher aufweisen, welcher ausgestaltet ist, Daten zu speichern. Der Speicher kann beliebiges flüchtiges oder nichtflüchtiges Medium, wie z.B. einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nur-LeseSpeicher (ROM), ein nichtflüchtiges RAM (NVRAM), ein elektrisch löschbares programmierbares ROM (EEPROM), einen Flashspeicher und dergleichen aufweisen. Bei einigen Beispielen kann der Speicher außerhalb der Steuereinheit 30B und/oder des Leistungswandlers 4B sein, z.B. kann er außerhalb eines Gehäuses sein, in welchem die Steuereinheit 30A und/oder der Leistungswandler 4B untergebracht sind.
  • Eine Spannungserfassungseinheit 38 ist mit der Verbindung 12 (z.B. dem Ausgang des Gleichrichters 34) für ein Bestimmen oder Messen eines Spannungspegels an der Verbindung 12 gekoppelt, aus welchem die Steuereinheit 30B einen Überspannungszustand erfassen kann. Zum Beispiel stellt die Spannungserfassungseinheit 38 eine beliebige Kombination eines digitalen und/oder analogen Schaltkreises dar, welcher in der Lage ist, eine Information über eine Verbindung 40 bereitzustellen, welche den Spannungspegel an der Verbindung 12 anzeigt. Beispiele einer Spannungserfassungseinheit 38 sind ein Spannungskomparator, ein Analog-/Digital-Wandler (ADC), ein Schutzklemmenstromabfluss (Englisch: „protection clamp current drain“) und dergleichen. Die Spannungserfassungseinheit 38 stellt eine beliebige Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware zum Erfassen eines Spannungspegels an dem Ausgang des Gleichrichters 34 dar.
  • Gemäß der hierin offenbarten Schaltkreise und Verfahren kann die Steuereinheit 30B einen Spannungspegel einer gleichgerichteten Gleichstromspannung, welche der Gleichrichter 34 an der Verbindung 12 ausgibt, über eine Verbindung erhalten, welche die Steuereinheit 30B mit der Spannungserfassungseinheit 38 bei der Verbindung 40 teilt. Der Wandler 4B kann auf den Spannungspegel der gleichgerichteten Gleichstromspannung bauen, um zu bestimmen, ob ein Überspannungszustand an dem Leistungswandler 4B auftritt oder aufzutreten droht. Wenn die Steuereinheit 30B basierend auf dem Spannungspegel der gleichgerichteten Gleichstromspannung bestimmt, dass ein Überspannungszustand auftritt oder aufzutreten droht, kann die Steuereinheit 30B das Steuermuster der Schalter 30 und 32 ändern, um zu verhindern, dass die Überspannung den Gleichrichter 34 beschädigt. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 30B des Leistungswandlers 4B statt auf andere Typen von Überspannungsschutz (z.B. teure externe Hochspannungsklemmkondensatoren und dergleichen) zu bauen, die gleichgerichtete Spannung an der Verbindung 12 erfassen, bestimmen, ob die gleichgerichtete Spannung einen Überspannungszustand anzeigt, und im Fall eines Überspannungszustands kann die Steuereinheit 30B eine modifizierte Steuerbetriebsart verwenden, um den Gleichrichter 34 derart zu konfigurieren, dass der gleichgerichtete Spannungspegel reduziert wird. Auf diese Art und Weise wirkt die Kombination aus Spannungserfassungseinheit 38 und den von der Steuereinheit 30B ausgeführten Verfahren ähnlich wie eine aktive Klemmenstruktur an dem Ausgang des Gleichrichters 34, welche die gleichgerichtete Spannung erfasst und die gleichgerichtete Spannung auf Pegel klemmt, welche die Komponenten des Gleichrichters 34 tolerieren können.
  • Die Steuereinheit 30B kann z.B. Informationen von der Spannungserfassungseinheit 38 über den Spannungspegel empfangen, welcher der gleichgerichteten Spannungsausgabe an der Verbindung 12 zugeordnet ist. Die Steuereinheit 30B kann die Information mit einem oder mehreren Schwellenwerten (z.B. mit einem Maximalspannungsschwellenwert, wie z.B. der den Schaltern 20 und 22 zugeordneten Durchbruchspannung) vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Überspannungszustand an dem Gleichrichter 34 auftritt oder aufzutreten droht. Zum Beispiel, wenn die von der Spannungserfassungseinheit 38 empfangene Information anzeigt, dass der Pegel der gleichgerichteten Spannung den einen oder die mehreren Schwellenwerte (z.B. einen Spannungswert innerhalb einer Toleranz der Durchbruchspannung, welche dem einen oder den mehreren Schaltern 20 und 22 zugeordnet ist) erreicht oder überschreitet, kann die Steuereinheit 30B bestimmen, dass ein Überspannungszustand an dem Gleichrichter 34 auftritt.
  • Wenn die Steuereinheit 30B bestimmt, dass der Gleichrichter 34 einen Überspannungszustand erfährt oder diesem ausgesetzt ist, kann die Steuereinheit 30B die Steuerung der Schalter 20 und 22 ändern und die Schalter 20 und 22 über Befehle über die Verbindung 16 steuern, um zu bewirken, dass der Gleichrichter 34 in einer „Schutzbetriebsart“ arbeitet. Wenn die Steuereinheit 30B bewirkt, dass der Gleichrichter 34 in der Schutzbetriebsart arbeitet, kann die Steuereinheit 30B die Schalter 20A und 20B des Gleichrichters 34 (z.B. jeden der Hochseitenschalter des Gleichrichters 34) ausschalten, abschalten oder auf andere Art und Weise teilweise oder vollständig deaktivieren, während sie die Schalter 22A und 22B des Gleichrichters 34 (z.B. jeden der Niederseitenschalter des Gleichrichters 34) einschaltet, anschaltet oder auf andere Art und Weise teilweise oder vollständig aktiviert.
  • Als ein Ergebnis der Konfiguration des Gleichrichters 34, dass er während eines Überspannungsereignisses in der Schutzbetriebsart arbeitet, kann die Steuereinheit 30B eine niederohmige Verbindung zwischen den Knoten 18A und 18B (z.B. den Wechselstromeingängen des Gleichrichters 34) und einer gemeinsamen Masse bewirken. Die niederohmige Verbindung zwischen den Knoten 18A und 18B und einer gemeinsamen Masse kann eine Belastung, welche die Schalter 20 und 22 während einer Überspannung erfahren können, beseitigen oder zumindest begrenzen und kann eine Beschädigung oder Zerstörung des Gleichrichters 34 verhindern.
  • Indem die Steuerung des Betriebszustands der Schalter 20 und 22 auf einer gleichgerichteten Ausgangsspannung an der Verbindung 12 beruht, kann die Steuereinheit 30B den Gleichrichter 34 vor Überspannungszuständen schützen, welche anderenfalls den Gleichrichter 34 beschädigen könnten. Auf diese Art und Weise besteht ein Schutz des Gleichrichters 34 vor Überspannungszuständen ohne die Verwendung von teuren externen Komponenten, wie z.B. Spannungsklemmen 26A und 26B, welche in dem Leistungswandler 4A der 2 verwendet wurden. Durch die Steuerung des Gleichrichters 34 gemäß der Schaltkreise und Verfahren dieser Offenbarung kann der Leistungswandler 4B weniger teuer und/oder kleiner in seiner Größe als andere Leistungswandler sein, welche auf externen Schutzkomponenten, wie z.B. Hochspannungskondensatoren, beruhen.
  • 4A-4D sind Blockdarstellungen, welche alternative Beispiele eines Gleichrichters 34 des in 3 gezeigten Leistungswandlers darstellen. Zum Beispiel stellen die Gleichrichter 34A, 34B, 34C und 34D der 4A, 4B, 4C und 4D jeweils alternative Beispiele eines Gleichrichters dar, welche gemäß dem Pegel einer gleichgerichteten Spannungsausgabe gesteuert werden können, um eine Beschädigung während eines Überspannungszustands zu verhindern.
  • Die entsprechenden Eingänge zu den Gleichrichtern 34A, 34B, 34C und 34D sind jeweils mit einer RX-Spule 32 des Leistungswandlers 4B an Knoten 18A und 18B gekoppelt. Die entsprechenden Ausgänge der Gleichrichter 34A, 34B, 34C und 34D sind jeweils mit der Verbindung 12 gekoppelt.
  • Die Gleichrichter 34 stellen alternative Anordnungen von aktiven und/oder passiven Schaltelementen dar, welche mit der Steuereinheit 30B konfiguriert werden können, um in der zuvor beschriebenen Schutzbetriebsart zu arbeiten. In jedem Beispiel der Gleichrichter 34A, 34B, 34C und 34D sind die Niederseitenschalter 22 in der Lage, in einer aktiven und über eine Body-Diode in einer passiven Betriebsart zu arbeiten. Die Hochseitenschalter können, müssen aber nicht, aktiv steuerbare Vorrichtungen sein. Zum Beispiel weist der Gleichrichter 34A Hochseitendioden 52A und 52B in einer H-Brückenkonfiguration mit Niederseitenschaltern 22 auf. Der Gleichrichter 34B weist einen Hochseitenschalter 20A und einen Niederseitenschalter 22A in einer Halbbrückenanordnung auf, um eine gleichgerichtete Spannungsausgabe an der Verbindung 12 bereitzustellen. Der Gleichrichter 34C weist eine Hochseitendiode 52A auf, welche mit einem Niederseitenschalter 22A gekoppelt ist, um eine gleichgerichtete Spannungsausgabe an der Verbindung 12 bereitzustellen.
  • Der Gleichrichter 34D weist Hochseitendioden 52A und 52B in einer H-Brückenkonfiguration mit Niederseitenschaltern 22 zusammen mit entsprechenden Schaltern 54A und 54B, welche parallel zu jedem der Niederseitenschalter 22 angeordnet sind, auf. Auf diese Art und Weise ermöglicht der Gleichrichter 34D den Schaltern 22 aktiv oder inaktiv zu bleiben, gleichgültig, ob ein Überspannungszustand an der Verbindung 12 existiert, und die Steuereinheit 30B kann die Schalter 54A und 54B über Befehle über Verbindungen 16 steuern, um im Fall eines Überspannungszustands einen Strom von dem Eingang in den Gleichrichter 34D weg zu leiten. Die Schalter 54A und 54B können kleinere oder weniger robuste Schalter als die Schalter 22 und die Hochseitenschalter des Gleichrichters 34D sein. Die Schalter 54A und 54B können wie gezeigt oder in einer beliebigen anderen Anordnung des Gleichrichters, wie z.B. der Gleichrichter 34A, 34B, 34C der 4A-4C sowie des Gleichrichters 34 der 3, verwendet werden.
  • 4A-4D stellen in einigen Beispielen dar, dass zum Ausführen des Überspannungsschutzes gemäß der hierin beschriebenen Schaltkreise und Verfahren der Gleichrichter 34A, der Gleichrichter 34B, der Gleichrichter 34C und der Gleichrichter 34D jeweils mindestens ein Niederseitenelement aufweisen können, welches ein MOS-Transistor-Typ-Schalter (z.B. Schalter 22A) ist. Bei einigen Beispielen, wie es bei dem Gleichrichter 34B der 4B gezeigt ist, ist mindestens ein Hochseitenelement ein MOS-Transistor-Typ-Schalter (z.B. Schalter 20A). Bei noch anderen Beispielen, welche mit den Gleichrichtern 34A und 34C gezeigt sind, ist mindestens ein Hochseitenelement eine Diode (z.B. die Diode 52A). 4A stellt dar, dass bei einigen Beispielen das mindestens eine Niederseitenelement des Gleichrichters 34A und das mindestens eine Hochseitenelement des Gleichrichters 34A in einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind. 4B-4C stellen jeweils dar, dass bei einigen Beispielen das mindestens eine Niederseitenelement der Gleichrichter 34B und 34C und das mindestens eine Hochseitenelement der Gleichrichter 34B und 34C in einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind. 4D zeigt, dass zusätzliche Schaltelemente verwendet werden können, um einen Strom von einem Eingang eines Gleichrichters abzuleiten. 4A-4D stellen ferner dar, dass unabhängig von der Menge der Schaltelemente jedes der ein oder mehreren Schaltelemente, welches der Gleichrichter verwendet, um die Ausgabe an der Verbindung 12 gleichzurichten, eine entsprechende Body-Diode aufweist.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches Beispielvorgänge eines Beispielleistungswandlers darstellt, welcher einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist. 5 wird nachfolgend innerhalb des Kontextes der 3 beschrieben. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B die nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Vorgänge ausführen.
  • In dem Beispiel der 5 kann eine Steuereinheit einen Spannungspegel einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter, welcher eine Wechselstromeingabe empfängt, erfassen (100). Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B des Leistungswandlers 4B eine Information von der Spannungserfassungseinheit 38 empfangen, während der Gleichrichter 34 eine gleichgerichtete Gleichstromspannung an der Verbindung 12 ausgibt.
  • In dem Beispiel der 5 kann die Steuereinheit bestimmen, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter anzeigt (110). Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B den Spannungspegel der Gleichstromausgabe an der Verbindung 12 mit einem Schwellenwert oder einer Referenzspannung, welche von der Steuereinheit 30B empfangen wird, vergleichen, um zu bestimmen, ob die Spannung an dem Ausgang des Gleichrichters 34 bei Pegeln, welche den Gleichrichter 34 beschädigen könnten, ist oder diese erreicht oder nicht. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B den Spannungspegel an der Verbindung 12 mit einer Durchbruchspannung, welche einem oder mehreren der Schalter 20 und 22 zugeordnet ist, vergleichen, um zu beurteilen, ob die Gleichstromausgabe bei einem Spannungspegel ist, welcher den Gleichrichter 34 beschädigen kann.
  • Wenn in dem Beispiel der 5 der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt (120), kann die Steuereinheit die Spannungsausgabe mit dem Gleichrichter gleichrichten (130). Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 30B die Wechselstromeingabe an dem Gleichrichter 34 gleichrichten oder zumindest den Zustand der Schalter 20 und 22 nicht anpassen, wenn der Pegel der Spannung an dem Ausgang des Gleichrichters 34 keine Gefahr für eine Beschädigung des Leistungswandlers 4B darstellt. Wenn jedoch der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt (120), kann die Steuereinheit bewirken, dass der Gleichrichter mit dem Gleichrichter einen Strom von dem Wechselstromeingang ableitet oder umlenkt (140). Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B Steuerbefehle oder Signale über Verbindungen 16 bereitstellen, welche bewirken, dass jeder der Hochseitenschalter 20 offen, ausgeschaltet, abgeschaltet oder auf andere Art und Weise deaktiviert wird, und ferner bewirken, dass jeder der Niederseitenschalter 22 geschlossen, eingeschaltet, angeschaltet oder auf andere Art und Weise aktiviert wird. Indem jeder der Niederseitenschalter 22 aktiviert ist und jeder der Hochseitenschalter 20 deaktiviert ist, kann der Strom an dem Wechselstromeingang zu dem Gleichrichter 34 von dem Wechselstromeingang weg nach Masse umgelenkt werden. Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit 30B bewirken, dass der Gleichrichter 34 aufhört, die Gleichstromausgabe an der Verbindung 12 gleichzurichten, wenn bewirkt wird, dass ein Strom von dem Eingang in den Gleichrichter 34 weg geleitet wird.
  • Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit 30B im Fall eines Überspannungszustands zuerst ein „weiches“ oder „sanftes“ Ableiten eines Stroms an dem Eingang des Gleichrichters 34 nach Masse auslösen. Um ein weiches Ableiten des Stroms auszuführen, kann die Steuereinheit 30B die Niederseitenschalter 22 vollständig einschalten oder vollständig aktivieren (z.B., um das Gleichrichten einer Spannung an der Verbindung 12 zu beenden). Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit 30B die Niederseitenschalter 22 nur teilweise einschalten oder nur einige der Niederseitenschalter 22 einschalten, um dem Gleichrichter 34 zu ermöglichen, ein Gleichrichten an dem Ausgang an der Verbindung 12 fortzusetzen, aber den Spannungspegel zu verringern, um einen Schaden zu verhindern. Bei einigen Beispielen können zusätzlich kleinere Schalter parallel zu den Niederseitenschaltern 22 gekoppelt sein und die Steuereinheit 30B kann die zusätzlichen Schalter schließen, während die Hauptgleichrichterschalter 22 aktiv bleiben, um den Spannungspegel an der Verbindung 12 zu verringern.
  • Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit, wenn die Niederseitenschalter des Gleichrichters während eines Überspannungszustands aktiv sind, die Niederseitenschaltelemente durch Ausführen eines harten Schaltens aktivieren. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B einen oder mehrere Befehle oder Signale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass die Schalter 22 in einer derartigen Art und Weise eingeschaltet werden, dass die Strommenge, welche zu einer Zeit von dem Wechselstromeingang in den Gleichrichter 34 umgeleitet wird, maximiert wird. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 30B durch Ausführen des harten Schaltens bewirken, dass die Schalter 22 eingeschaltet werden, um eine Geschwindigkeit zu maximieren, mit welcher jeder der Niederseitenschalter 22 den Strom von dem Wechselstromeingang ableitet.
  • Bei einigen Beispielen kann die Steuereinheit, wenn die Niederseitenschalter des Gleichrichters während eines Überspannungszustands aktiv sind, die Niederseitenschaltelemente durch Ausführen eines weichen Schaltens aktivieren. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30B einen oder mehrere Befehle oder Signale über die Verbindungen 16 ausgeben, welche bewirken, dass die Schalter 22 in einer derartigen Art und Weise eingeschaltet werden, dass eine Effizienz des Gleichrichters 34 und des Leistungswandlers 4B maximiert wird. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 30B die Niederseitenschalter 22 steuern, um auf diese Art und Weise eine Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher die Niederseitenschalter 22 einen Strom von dem Wechselstromeingang des Gleichrichters 34 ableiten. Beispiele eines weichen Schaltens beziehen Null-Spannungs-Schaltverfahren und Null-Strom-Schaltverfahren ein. Durch Ausführen eines weichen Schaltens kann die Steuereinheit 30B den Einschaltwiderstand RDSON von jedem der Niederseitenschalter 22 steuern, um das Risiko zu minimieren, dass der Überspannungszustand eine Beschädigung des Gleichrichters 34 bewirkt, ohne eine Leistungsfähigkeit oder Effizienz des Leistungswandler 4B zu hemmen.
  • 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches elektrische Timing-Eigenschaften eines Beispielleistungswandlers darstellt, welcher einen Überspannungsschutz gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Offenbarung aufweist. 6 zeigt z.B. zeitliche Eigenschaften des Leistungswandlers 4B. Eine graphische Darstellung 200 zeigt die Gate-Spannung, welche von der Steuereinheit 30B zwischen Zeiten t0 und t8 zu den Schaltern 22 geführt wird. Die graphische Darstellung 200 stellt dar, dass, wenn die Gate-Spannung an den mit den Schaltern 22 gekoppelten Verbindungen 16 den Pegel VON erreicht, die Schalter 22 eingeschaltet werden und, wenn die Gate-Spannung an den mit den Schaltern 22 gekoppelten Verbindungen 16 auf den Pegel VOFF fällt, die Schalter 22 ausgeschaltet werden.
  • Eine graphische Darstellung 202 zeigt den gleichgerichteten Spannungspegel der Gleichstromausgabe des Gleichrichters 34 zwischen Zeiten t0 und t8. Die graphische Darstellung 202 zeigt die Schwellenwertspannung VTH, wobei die Steuereinheit Gate-Spannung von der Steuereinheit 30B den Schaltern 22 zwischen Zeiten t0 und t8 zugeführt wird. Die graphische Darstellung 202 zeigt, dass, wenn der Spannungspegel an dem Ausgang des Gleichrichters 34 die Schwellenwertspannung VTH erreicht oder überschreitet, die Steuereinheit 30B bewirken kann, dass die Schalter 22 geschlossen werden, was ferner bewirkt, dass der Spannungspegel an dem Ausgang des Gleichrichters 34 abfällt.
  • Bei einigen Beispielen kann, wenn die Schalter 20 und 22 12V-Vorrichtungen sind (z.B. Vorrichtungen mit Betriebsgrenzen, welche 12V nicht überschreiten), eine von der RX-Spule 32 aufgenommene Spannung leicht 20 bis 30V überschreiten. Die Steuereinheit 30B kann einen Komparator aufweisen, welcher die Spannung an dem Ausgang des Gleichrichters 34 mit einem Schwellenwert vergleicht, welcher der Betriebsgrenze von 12V entspricht. Wenn die gleichgerichtete Spannung an dem Ausgang des Gleichrichters 34 den vordefinierten Schwellenwert (z.B. 12V) überschreitet, kann die Steuereinheit 30B bewirken, dass der Gleichrichter 34 in einer geschützten Betriebsart arbeitet. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 30B bewirken, dass beide Niederseitenschalter 22 aktiviert, eingeschaltet oder auf andere Art und Weise aktiviert werden, wodurch ein Wechselstromstrom von den Knoten 18A und 18B nach Masse abgeleitet wird und ein Strom von dem Leistungswandler 4B weg gesteuert wird. Zusätzlich kann die Steuereinheit 30B bewirken, dass die Hochseitenschalter 20 ausgeschaltet, abgeschaltet oder auf andere Art und Weise deaktiviert werden. Die Steuereinheit 30B kann bewirken, dass der Gleichrichter 34 aus der Schutzbetriebsart zurückkehrt, wenn die gleichgerichtete Spannung an dem Ausgang des Gleichrichters 34 unterhalb des Hysterefensters (z.B. VSAFE) absinkt. Die graphische Darstellung 202 zeigt die gleichgerichtete Ausgabe des Gleichrichters 34.
  • 7 ist eine Blockdarstellung eines Beispiels eines drahtlosen Leistungsempfängers mit einem passiven Gleichrichter. Der passive Gleichrichter der 7 kann eine Wechselstromeingabe an einem Empfangspulenschaltkreis 150, welcher LS, CS und CD aufweist, empfangen und die Wechselstromeingabe unter Verwendung eines passiven Gleichrichters 152 in eine gleichgerichtete Gleichstromspannungsausgabe für einen Abwärtswandler 154 (z.B. einen Abwärtsschaltregler oder Step-Downkonverter) bei VR wandeln. Der passive Gleichrichter 152 weist vier Dioden auf, welche in einer H-Brückenkonfiguration zum Ausführen einer passiven Gleichrichtung angeordnet sind.
  • 8A und 8B sind Schaltbilder eines Beispiels eines drahtlosen Leistungsempfängers mit einem synchronen Gleichrichter und Spannungsklemmen für einen Überspannungsschutz. 8B zeigt eine detailliertere Ansicht eines Abschnitts der 8A. Ein gestrichelter Bereich 300 hebt die gleichen Merkmale der beiden Schaltbilder hervor. 8A und 8B sind Schaltbilderäquivalente des Leistungswandlers 4A der 2 und beruhen auf teuren Spannungsklemmen, um den Gleichrichter vor Überspannungsbedingungen zu schützen.
  • 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches elektrische Timing-Eigenschaften des drahtlosen Beispielleistungsempfängers der 8 darstellt. Verglichen mit dem Zeitablaufdiagramm der 6 zeigt 9, dass die gleichgerichtete Spannung eines Leistungswandlers, welcher auf teuren Spannungsklemmen beruht, wie z.B. den in 3 gezeigten, ähnliche Spannungs- und Timing-Eigenschaften an dem Ausgang des Gleichrichters aufweisen kann, wie ein Leistungswandler, welcher gemäß den hierin beschriebenen Verfahren und Schaltkreisen arbeitet. Mit anderen Worten kann ein Leistungswandler, wie z.B. der Leistungswandler 4B, welcher gemäß der hierin beschriebenen Verfahren und Schaltkreise arbeitet, vor einer Überspannung geschützt werden, ohne auf teure Spannungsklemmen und dergleichen zu bauen und ohne die Leistungsfähigkeit zu verschlechtern.
  • Absatz 1. Ein Schaltkreis umfassend: einen Gleichrichter, welcher ausgestaltet ist, eine Gleichstromausgabe aus einer Wechselstromeingabe gleichzurichten; eine Erfassungseinheit, welche ausgestaltet ist, einen Spannungspegel der Gleichstromausgabe zu erfassen; eine Steuereinheit, welche ausgestaltet ist, den Gleichrichter basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe zu steuern, indem der Gleichrichter zumindest gesteuert wird, um: die Gleichstromausgabe aus der Wechselstromeingabe gleichzurichten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand an dem Schaltkreis anzeigt; und einen Strom von der Wechselstromeingabe abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Absatz 2. Der Schaltkreis nach Absatz 1, wobei der Gleichrichter mindestens ein Niederseitenelement und mindestens ein Hochseitenelement umfasst, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, den Gleichrichter zu steuern, um den Strom von der Wechselstromeingabe abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem zumindest das mindestens eine Niederseitenelement aktiviert wird.
  • Absatz 3. Der Schaltkreis nach Absatz 2, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, den Gleichrichter zu steuern, um ferner den Strom von der Wechselstromeingabe abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem zumindest das mindestens eine Hochseitenelement deaktiviert wird.
  • Absatz 4. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-3, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement durch Ausführen eines harten Schaltens des mindestens einen Niederseitenelements zu aktivieren, um eine Geschwindigkeit zu maximieren, mit welcher das mindestens eine Niederseitenelement den Strom von der Wechselstromeingabe ableitet.
  • Absatz 5. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-4, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement durch zumindest Ausführen eines weichen Schaltens des mindestens einen Niederseitenelements zu aktivieren, um eine Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher das mindestens eine Niederseitenelement den Strom von der Wechselstromeingabe ableitet.
  • Absatz 6. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-5, wobei das mindestens eine Niederseitenelement ein MOS-Transistor-Typ-Schalter ist.
  • Absatz 7. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-6, wobei das mindestens eine Hochseitenelement ein MOS-Transistor-Typ-Schalter oder eine Diode ist.
  • Absatz 8. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-7, wobei das mindestens eine Niederseitenelement und das mindestens eine Hochseitenelement in einer Halbbrücken- oder einer H-Brückenkonfiguration angeordnet sind.
  • Absatz 9. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-8, wobei der Gleichrichter mehrere Niederseitenelemente umfasst, welche das mindestens eine Niederseitenelement aufweisen, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement zu aktivieren, indem das mindestens eine Niederseitenelement aktiviert wird ohne mindestens ein anderes Niederseitenelement der mehreren Niederseitenelemente zu aktivieren.
  • Absatz 10. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 2-9, wobei der Gleichrichter mehrere Niederseitenelemente umfasst, welche das mindestens eine Niederseitenelement aufweisen, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement zu aktivieren, indem jedes der mehreren Niederseitenelemente aktiviert wird.
  • Absatz 11. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 1-10, wobei der Gleichrichter mindestens ein Niederseitenelement, mindestens ein Hochseitenelement und mindestens ein Schaltelement, welches parallel zu dem mindestens einen Niederseitenelement angeordnet ist, umfasst, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, den Gleichrichter zu steuern, um den Strom von der Wechselstromeingabe abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem zumindest das mindestens eine Schaltelement aktiviert wird, ohne zu ändern, dass das mindestens eine Niederseitenelement aktiviert oder deaktiviert ist.
  • Absatz 12. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 1-11, wobei der Gleichrichter ein oder mehrere Schaltelemente umfasst, wobei jedes von dem einen oder mehreren Schaltelementen des Gleichrichters eine entsprechende Body-Diode umfasst.
  • Absatz 13. Der Schaltkreis nach einem der Absätze 1-12, wobei die Steuereinheit ferner ausgestaltet ist: den Spannungspegel der Gleichstromausgabe mit einer Schwellenwertspannung zu vergleichen; und basierend auf dem Vergleich zwischen dem Spannungspegel und der Schwellenwertspannung zu bestimmen, ob der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand an dem Schaltkreis anzeigt.
  • Absatz 14. Ein Verfahren, umfassend: Erfassen eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter, welcher eine Wechselstromeingabe empfängt; Bestimmen, mittels einer Steuereinheit, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter anzeigt; Gleichrichten der Gleichstromausgabe mit dem Gleichrichter, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt; und Ableiten eines Stroms von der Wechselstromeingabe mit dem Gleichrichter, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Absatz 15. Das Verfahren nach Absatz 14, wobei der Gleichrichter mindestens ein Niederseitenelement und mindestens ein Hochseitenelement umfasst, wobei das Ableiten des Stroms von der Wechselstromeingabe ein Aktivieren des mindestens einen Niederseitenelements umfasst.
  • Absatz 16. Das Verfahren nach Absatz 15, wobei das Ableiten des Stroms von der Wechselstromeingabe ferner ein Deaktivieren des mindestens einen Hochseitenelements umfasst.
  • Absatz 17. Das Verfahren nach einem der Absätze 14-16, wobei das Aktivieren des mindestens einen Niederseitenelements ein hartes Schalten des mindestens einen Niederseitenelements des Gleichrichters mittels der Steuereinheit umfasst, um eine Geschwindigkeit zu maximieren, mit welcher das mindestens eine Niederseitenelement den Strom von der Wechselstromeingabe ableitet.
  • Absatz 18. Das Verfahren nach einem der Absätze 14-17, wobei das Aktivieren des mindestens einen Niederseitenelements ein weiches Schalten des mindestens einen Niederseitenelements des Gleichrichters mittels der Steuereinheit umfasst, um eine Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher das mindestens eine Niederseitenelement den Strom von der Wechselstromeingabe ableitet.
  • Absatz 19. Das Verfahren nach Absatz 14, ferner umfassend: Vergleichen des Spannungspegels der Gleichstromausgabe mit einer Schwellenwertspannung mittels der Steuereinheit; und Bestimmen mittels der Steuereinheit basierend auf dem Vergleich zwischen dem Spannungspegel und der Schwellenwertspannung, ob der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Absatz 20. Ein Schaltkreis, umfassend: Mittel zum Erfassen eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter, welcher eine Wechselstromeingabe empfängt; Mittel zum Bestimmen, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter anzeigt; Mittel zum Gleichrichten der Gleichstromausgabe, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt; und Mittel zum Ableiten eines Stroms von der Wechselstromeingabe, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  • Die Verfahren dieser Offenbarung können in einer großen Vielzahl von Vorrichtungen und Geräten, welche integrierte Schaltkreise (IC) oder eine Gruppe von ICs (z.B. einen Chipsatz) einbeziehen, implementiert werden. Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten werden in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionale Aspekte der Vorrichtungen, welche ausgestaltet sind, die offenbarten Verfahren auszuführen, zu betonen, erfordern jedoch nicht notwendigerweise eine Realisierung durch unterschiedliche Hardwareeinheiten. Vielmehr können die verschiedenen Einheiten wie zuvor beschrieben in einer Hardwareeinheit kombiniert werden oder durch eine Ansammlung von zusammenarbeitenden Hardwareeinheiten bereitgestellt werden, welche einen oder mehrere Prozessoren wie zuvor beschrieben in Verbindung mit einer geeigneten Hardware- und/oder Firmware aufweisen.
  • Verschiedene Beispiele wurden beschrieben. Diese und andere Beispiele befinden sich innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche.

Claims (13)

  1. Schaltkreis umfassend: einen Gleichrichter (34), welcher ausgestaltet ist, eine Gleichstromausgabe aus einer Wechselstromeingabe gleichzurichten, wobei der Gleichrichter (34) mindestens ein Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22), mindestens ein Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) und mindestens ein Schaltelement (54), welches parallel zu dem mindestens einen Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) angeordnet ist, umfasst; eine Erfassungseinheit (38), welche ausgestaltet ist, einen Spannungspegel der Gleichstromausgabe zu erfassen; eine Steuereinheit (30), welche ausgestaltet ist, den Gleichrichter (34) basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe durch Aktivieren oder Deaktivieren des mindestens einen Niederseitenelements (Low-Side-Element) (22) zu steuern, indem der Gleichrichter (34) gesteuert wird, um: die Gleichstromausgabe aus der Wechselstromeingabe gleichzurichten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand an dem Schaltkreis (4) anzeigt; und einen Strom von der Wechselstromeingabe gegen Masse abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem im Fall des Überspannungszustands zumindest das mindestens eine Schaltelement (54) aktiviert wird, ohne zu ändern, dass das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aktiviert oder deaktiviert wird.
  2. Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (30) ausgestaltet ist, den Gleichrichter (34) zu steuern, um ferner den Strom von der Wechselstromeingabe gegen Masse abzuleiten, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem zumindest das mindestens eine Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) deaktiviert wird.
  3. Schaltkreis nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) ein MOS-Transistor-Typ-Schalter ist.
  4. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das mindestens eine Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) ein MOS-Transistor-Typ-Schalter oder eine Diode (52) ist.
  5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) und das mindestens eine Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) in einer Halbbrücken- oder H-Brückenkonfiguration angeordnet sind.
  6. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der Gleichrichter (34) mehrere Niederseitenelemente (Low-Side-Element) (22) umfasst, welche das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aufweisen, wobei die Steuereinheit (30) ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) zu aktivieren, indem das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aktiviert wird, ohne mindestens ein anderes Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) der mehreren Niederseitenelemente (Low-Side-Element) (22) zu aktivieren.
  7. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Gleichrichter (34) mehrere Niederseitenelemente (Low-Side-Element) (22) umfasst, welche das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aufweisen, wobei die Steuereinheit (30) ausgestaltet ist, das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) zu aktivieren, indem jedes der mehreren Niederseitenelemente (Low-Side-Element) (22) aktiviert wird.
  8. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Gleichrichter (34) ein oder mehrere Schaltelemente (20, 22) umfasst, wobei jedes der einen oder mehreren Schaltelemente (20, 22) des Gleichrichters (34) eine entsprechende Body-Diode umfasst.
  9. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Steuereinheit (30) ferner ausgestaltet ist: den Spannungspegel der Gleichstromausgabe mit einer Schwellenwertspannung zu vergleichen; und basierend auf dem Vergleich zwischen dem Spannungspegel und der Schwellenwertspannung zu bestimmen, ob der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand an dem Schaltkreis (4) anzeigt.
  10. Verfahren, umfassend: Erfassen (100) eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe von einem Gleichrichter (34), welcher eine Wechselstromeingabe empfängt, wobei der Gleichrichter (34) mindestens ein Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22), mindestens ein Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) und mindestens ein Schaltelement (54), welches parallel zu dem mindestens einen Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) angeordnet ist, umfasst; Bestimmen (110) mit einer Steuereinheit (30), ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter (34) anzeigt, und Steuern des Gleichrichters (34) mit der Steuereinheit (30) basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe durch Aktivieren oder Deaktivieren des mindestens einen Niederseitenelements (Low-Side-Element); Gleichrichten (130) der Gleichstromausgabe mit dem Gleichrichter, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe keinen Überspannungszustand anzeigt; und Ableiten (140) eines Stroms von der Wechselstromeingabe mit dem Gleichrichter (34) gegen Masse, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem im Fall des Überspannungszustands zumindest das mindestens eine Schaltelement (54) aktiviert wird, ohne zu ändern, dass das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aktiviert oder deaktiviert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ableiten (140) des Stroms von der Wechselstromeingabe gegen Masse ferner ein Deaktivieren des mindestens einen Hochseitenelements (High-Side-Element) (20) umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, ferner umfassend: Vergleichen des Spannungspegels der Gleichstromausgabe mit einer Schwellenwertspannung mittels der Steuereinheit (30); und Bestimmen (120) basierend auf dem Vergleich zwischen dem Spannungspegel und der Schwellenwertspannung mittels der Steuereinheit (30), ob der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt.
  13. Schaltkreis, umfassend: Mittel (38) zum Erfassen eines Spannungspegels einer Gleichstromausgabe aus einem Gleichrichter (34), welcher eine Wechselstromeingabe empfängt, wobei der Gleichrichter (34) mindestens ein Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22), mindestens ein Hochseitenelement (High-Side-Element) (20) und mindestens ein Schaltelement (54), welches parallel zu dem mindestens einen Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) angeordnet ist, umfasst; Mittel (30) zum Bestimmen, ob der Spannungspegel einen Überspannungszustand an dem Gleichrichter (34) anzeigt, und zum Steuern des Gleichrichters (34) basierend auf dem Spannungspegel der Gleichstromausgabe durch Aktivieren oder Deaktivieren des mindestens einen Niederseitenelements (Low-Side-Element) (22); Mittel (20, 22) zum Gleichrichten der Gleichstromausgabe, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand nicht anzeigt; und Mittel zum Ableiten eines Stroms von der Wechselstromeingabe gegen Masse, wenn der Spannungspegel der Gleichstromausgabe den Überspannungszustand anzeigt, indem im Fall des Überspannungszustands zumindest das mindestens eine Schaltelement (54) aktiviert wird, ohne zu ändern, dass das mindestens eine Niederseitenelement (Low-Side-Element) (22) aktiviert oder deaktiviert wird.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014202771A1 (de) * 2014-02-14 2015-08-20 Sirona Dental Systems Gmbh Steuerschaltung und Regelungsverfahren für Synchronmaschine
KR102434241B1 (ko) * 2014-11-05 2022-08-18 애플 인크. 유도식 전력 수신기
KR102332621B1 (ko) * 2014-11-21 2021-12-01 삼성전자주식회사 신호 송수신 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
US10170937B2 (en) 2015-07-24 2019-01-01 Qualcomm Incorporated Devices, systems, and methods for adjusting output power using synchronous rectifier control
WO2017075568A1 (en) * 2015-10-29 2017-05-04 Witricity Corporation Controllers for wireless power systems
CN105429486A (zh) * 2015-12-31 2016-03-23 刘治发 一种实现小于0.1uw功耗待机电源电路
SG10201700633QA (en) 2016-02-03 2017-09-28 Gen Electric System and method for protecting a wireless power transfer system
JP7049768B2 (ja) 2016-02-03 2022-04-07 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ワイヤレス電力伝送システムを保護するための方法およびシステム
SG10201707385XA (en) 2016-09-30 2018-04-27 Gen Electric Over voltage protection for a wireless power transfer system
WO2018096490A1 (en) * 2016-11-23 2018-05-31 Eta-Bar Ltd. Power supply
TWI629846B (zh) * 2017-06-20 2018-07-11 國立交通大學 無線能量擷取與管理裝置
US10958154B2 (en) * 2017-07-06 2021-03-23 Integrated Device Technology, Inc. Wireless receiver rectifier low side current limited operation
JP6991008B2 (ja) * 2017-08-09 2022-01-12 マブチモーター株式会社 モータ制御回路、及びモータ装置
KR102433977B1 (ko) * 2017-10-31 2022-08-22 한국전자통신연구원 출력 전압을 제어하는 무선 전력 수신 장치
WO2020091042A1 (ja) * 2018-11-02 2020-05-07 ニチコン株式会社 無線給電装置
US11495995B2 (en) * 2019-09-23 2022-11-08 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Advanced overvoltage protection strategy for wireless power transfer
US11784503B2 (en) * 2021-02-22 2023-10-10 Inductev Inc. Passive arc detection and mitigation in wireless power transfer system
CN117678204A (zh) 2020-04-13 2024-03-08 先进工程解决方案全球控股私人有限公司 具有功率恢复的输入阻抗网络
US11936196B2 (en) * 2020-04-16 2024-03-19 Inductev Inc. Failsafe safety circuits for protection from faults or loss of rectification control during wireless power transfer
CN115549499A (zh) * 2020-04-28 2022-12-30 艾科微电子(深圳)有限公司 同步整流控制器与相关的控制方法
TWI750012B (zh) * 2021-01-20 2021-12-11 群光電能科技股份有限公司 電源供應裝置及電壓轉換方法
US11705822B2 (en) * 2021-04-13 2023-07-18 Advanced Energy Industries, Inc. Voltage clamp and current clamp systems with power recovery
US11711022B2 (en) 2021-04-13 2023-07-25 Advanced Energy Industries, Inc. Series stack switch circuit with voltage clamping and power recovery
US11336202B1 (en) * 2021-05-12 2022-05-17 Renesas Electronics America Inc. Over voltage protection for wireless power receiver circuits

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009046955A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Vermeidung von Lastabwurf-Überspannungen bei Synchrongleichrichtern
DE102013217896A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Robert Bosch Gmbh Überspannungsschutz für aktive Gleichrichter bei Lastabwurf

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7269038B2 (en) * 2005-09-12 2007-09-11 Fairchild Semiconductor Corporation Vrms and rectified current sense full-bridge synchronous-rectification integrated with PFC
JP4687829B2 (ja) 2009-07-31 2011-05-25 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
US8634218B2 (en) * 2009-10-06 2014-01-21 Power Integrations, Inc. Monolithic AC/DC converter for generating DC supply voltage
CN101860187A (zh) 2010-05-27 2010-10-13 艾默生网络能源有限公司 一种同步整流变换器的软启动方法及装置
US9154026B2 (en) * 2012-06-27 2015-10-06 Intel Corporation Bridge driver for a switching voltage regulator which is operable to soft-switch and hard-switch
US20140160820A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Grid Sentry LLC Electrical Current Transformer for Power Distribution Line Sensors
US9515562B2 (en) * 2013-03-05 2016-12-06 Futurewei Technologies, Inc. LLC resonant converters

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009046955A1 (de) * 2009-11-23 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Vermeidung von Lastabwurf-Überspannungen bei Synchrongleichrichtern
DE102013217896A1 (de) * 2013-08-27 2015-03-05 Robert Bosch Gmbh Überspannungsschutz für aktive Gleichrichter bei Lastabwurf

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BÖCKER, J. Prof. Dr.-Ing: Leistungselektronik. Skript zur Vorlesung. Stand vom 16.08.2010. Universität Paderborn, Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik. URL: https://web.archive.org/web/20111001000000*/http://wwwlea.uni-paderborn.de/fileadmin/Elektrotechnik/AG-LEA/lehre/leistungselektronik/vorlesung/Skript_Leistungselektronik.pdf [abgerufen am 12.11.2015] *

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