DE102017109278A1 - Spannungsverdoppler für leistungswandler - Google Patents

Spannungsverdoppler für leistungswandler Download PDF

Info

Publication number
DE102017109278A1
DE102017109278A1 DE102017109278.1A DE102017109278A DE102017109278A1 DE 102017109278 A1 DE102017109278 A1 DE 102017109278A1 DE 102017109278 A DE102017109278 A DE 102017109278A DE 102017109278 A1 DE102017109278 A1 DE 102017109278A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
capacitor
node
rail
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102017109278.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Kennith Kin Leong
Anders Lind
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of DE102017109278A1 publication Critical patent/DE102017109278A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/25—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/19—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for voltage multiplication
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

In einem Beispiel umfasst eine Schaltung eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle), eine Spannungsschiene; eine Bezugsschiene; einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator und eine Schalteinheit. Die Wechselspannungsquelle ist konfiguriert, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern. Während eines ersten Zustands der Schaltung lädt die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator und lädt die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator. Während eines zweiten Zustands der Schaltung lädt die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator und lädt die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator.

Description

  • Diese Offenbarung bezieht sich Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter (AC-DC-Adapter), die eine Wechselspannung erhalten und eine Gleichspannung ausgeben.
  • Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter (AC-DC-Adapter) können einen Gleichrichter, der eine Wechselspannung empfängt und eine gleichgerichtete Wechselspannung ausgibt, und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler, der die gleichgerichtete Wechselspannung empfängt und eine Gleichspannung, die für elektronische Vorrichtungen, wie z. B. Laptops, Mobilvorrichtungen, Tablets und dergleichen, geeignet ist, ausgibt, enthalten. Die gleichgerichtete Wechselspannung kann jedoch Spannungswelligkeiten und eine geringe Spitzenspannung enthalten, die einen Wirkungsgrad des Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandlers verringert und dadurch zu einem verringerten Wirkungsgrad des Wechselstrom-Gleichstrom-Adapters führt.
  • Diese Offenbarung ist im Allgemeinen auf Techniken zum Verringern einer physischen Größe gerichtet, während der Wirkungsgrad der Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter (AC-DC-Adapter) erhöht wird. In einigen Beispielen können eine oder mehrere Techniken die Verwendung von Kondensatoren mit einer geringen Nennspannung anstatt mit einer hohen Nennspannung erlauben, um eine Spannungswelligkeit einer gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern und dadurch eine physische Größe eines resultierenden Wechselstrom-Gleichstrom-Adapters verringern. Ein Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter kann z. B. einen Kondensator mit einer geringen Nennspannung (z. B. ~100 Volt) und einer hohen Kapazität (z. B. ~56 µF) selektiv umschalten, wenn sich eine Spannung der gleichgerichteten Wechselspannung innerhalb eines Spannungsschwellenwerts (z. B. ~80 % einer Nennspannung des Kondensators) befindet. In einigen Beispielen können eine oder mehrere Techniken eine durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler eines Wechselstrom-Gleichstrom-Adapters erhaltene Spannung vergrößern, um den Gesamtwirkungsgrad des Wechselstrom-Gleichstrom-Adapters zu verbessern. Ein Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter kann z. B. eine hintereinandergeschaltete Kette von Kondensatoren selektiv umschalten, so dass der Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler des Wechselstrom-Gleichstrom-Adapters eine Spitzenspannung empfängt, die größer als eine Spitzenspannung der durch den Wechselstrom-Gleichstrom-Adapter erhaltenen Wechselspannung ist.
  • In einem Beispiel umfasst eine Schaltung eine Spannungsschiene, einen Bezugsknoten, einen ersten Kondensator und ein Kondensatormodul. Der erste Kondensator ist an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt. Das Kondensatormodul umfasst einen zweiten Kondensator und eine Schalteinheit. Die Schalteinheit ist konfiguriert, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten. Die Schalteinheit schaltet im geschlossenen Zustand den zweiten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallel. Die Schalteinheit entkoppelt in dem offenen Zustand den zweiten Kondensator von dem ersten Kondensator.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren Folgendes: Schätzen durch eine Schaltung einer Spannung zwischen einer Spannungsschiene und einem Bezugsknoten. Das Verfahren umfasst ferner in Reaktion auf das Schätzen der Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten das Bestimmen durch die Schaltung, ob die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten einen Spannungsschwellenwert übersteigt. Das Verfahren umfasst ferner in Reaktion auf das Bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, das Vergrößern durch die Schaltung einer Kapazität zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten durch das selektive Koppeln durch die Schaltung eines Kondensators an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst ein System eine Spannungsquelle, einen ersten Kondensator, ein Kondensatormodul und eine Last. Die Last ist an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt. Die Spannungsquelle ist konfiguriert, eine Gleichspannung an eine Spannungsschiene und an einen Bezugsknoten zu liefern. Der erste Kondensator ist konfiguriert, eine Spannungswelligkeit der Gleichspannung zu verringern. Der erste Kondensator ist an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt. Das Kondensatormodul ist konfiguriert, die Spannungswelligkeit der Gleichspannung zu verringern. Das Kondensatormodul umfasst einen zweiten Kondensator und eine Schalteinheit. Die Schalteinheit ist konfiguriert, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten. Die Schalteinheit schaltet im geschlossenen Zustand den zweiten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallel. Die Schalteinheit entkoppelt im offenen Zustand den zweiten Kondensator von dem ersten Kondensator.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst eine Schaltung eine Wechselspannungsquelle, eine Spannungsschiene, eine Bezugsschiene, einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator und eine Schalteinheit. Die Wechselspannungsquelle ist konfiguriert, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist. Der erste Kondensator umfasst einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten. Der erste Knoten des ersten Kondensators ist an die Spannungsschiene gekoppelt. Der zweite Kondensator umfasst einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist. Die Schalteinheit ist konfiguriert, die Schaltung in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand zu betreiben. Während des ersten Zustands der Schaltung lädt die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator und lädt die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator. Während des zweiten Zustands der Schaltung lädt die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator und lädt die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst eine Schaltung eine Wechselspannungsquelle, eine Spannungsschiene, eine Bezugsschiene, einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator, einen Gleichrichter, eine Schalteinheit und ein Kondensatormodul. Der erste Kondensator umfasst einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten. Der erste Knoten des ersten Kondensators ist an die Spannungsschiene gekoppelt. Der zweite Kondensator umfasst einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist. Der Gleichrichter ist konfiguriert, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung auszugeben. Die Schalteinheit ist konfiguriert, die gleichgerichtete Spannung zu erhalten und den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv umzuschalten, so dass eine Spitzenspannung einer hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung ist. Das Kondensatormodul ist konfiguriert, eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene in Reaktion auf das Bestimmen, dass die gleichgerichtete Spannung einen Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, selektiv zu erhöhen.
  • In einem weiteren Beispiel umfasst ein System eine Wechselspannungsquelle, einen Adapter und eine Last. Der Adapter umfasst einen Gleichrichter, eine hintereinandergeschaltete Kette und eine Schalteinheit. Der Gleichrichter ist konfiguriert, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung an eine Spannungsschiene und eine Bezugsschiene zu liefern. Die hintereinandergeschaltete Kette umfasst einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator. Die hintereinandergeschaltete Kette ist an die Spannungsschiene und an die Bezugsschiene gekoppelt. Die Schalteinheit ist konfiguriert, den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle ist. Das Kondensatormodul ist konfiguriert, eine Wechselspannungswelligkeit der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu verringern. Der Wandler ist konfiguriert, die Spannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu erhalten und eine Gleichspannung auszugeben. Die Last ist konfiguriert, die Gleichspannung von dem Wandler zu erhalten.
  • Die Einzelheiten dieser und anderer Beispiele sind in den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung im Folgenden dargelegt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen offensichtlich.
  • 1 ist ein Blockschaltplan, der ein beispielhaftes Kondensatorschaltsystem gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 2 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte erste Spannungsschätzeinheit gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 3A ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte zweite Spannungsschätzeinheit gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 3B ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte dritte Spannungsschätzeinheit gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 4A und 4B sind Stromlaufpläne, die eine beispielhafte vierte Spannungsschätzeinheit und einen beispielhaften Wandler gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulichen.
  • 5 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte Starteinheit und ein beispielhaftes Überspannungselement gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 6 ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften Gleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 7 ist eine graphische Darstellung, die beispielhafte Spannungswelligkeiten gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 8 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können.
  • 9A ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften ersten Spannungsverdopplergleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 9B ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften zweiten Spannungsverdopplergleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 9C ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften dritten Spannungsverdopplergleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 10 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte Leitungszustandseinheit gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 11A ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften vierten Spannungsverdopplergleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 11B ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften fünften Spannungsverdopplergleichrichter gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 12 ist eine graphische Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb bei hoher Leitung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 13 ist eine graphische Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb bei tiefer Leitung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 14 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können.
  • 15 ist ein Stromlaufplan, der ein beispielhaftes erstes Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 16 ist ein Stromlaufplan, der ein beispielhaftes zweites Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht.
  • 17 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können.
  • Einige Systeme können einen Volumenkondensator verwenden, um eine Spannungswelligkeit einer gleichgerichteten Wechselspannung, die durch einen Gleichrichter, der einen Wechselstrom (AC) empfängt, ausgegeben wird. Derartige Volumenkondensatoren können sowohl eine hohe Nennspannung, um eine hohe Wechselspannung zu unterstützen, als auch eine hohe Kapazität, um eine tiefe Wechselspannung zu unterstützen, erfordern. Ein Volumenkondensator kann z. B. entworfen sein, so dass er sowohl eine hohe Nennspannung (z. B. 400 Volt), um eine hohe Wechselspannung (z. B. ~230 VAC) zu erlauben, als auch eine hohe Kapazität (z. B. ~22 µF), um eine tiefe Wechselspannung (z. B. ~120 VAC) zu erlauben, aufweist. Derartige Volumenkondensatoren können eine ineffiziente Bauform sein, weil die hohe Kapazität bei hohen Wechselspannungen nicht benötigt wird und die hohe Nennspannung bei tiefen Wechselspannungen nicht benötigt wird. Überdies können derartige Volumenkondensatoren physisch groß sein und dadurch zu physisch großen Wechselstrom-Gleichstrom-Adaptern ("Adaptern") führen, die eine Wechselspannung in eine Gleichspannung (DC-Spannung) umsetzen, die für die Verwendung durch elektronische Vorrichtungen geeignet ist.
  • In einigen Beispielen kann das selektive Umschalten eines Kondensators das Verringern eines Volumens des Adapters erlauben, während die Spannungswelligkeit einer gleichgerichteten Wechselspannung verringert wird. Bei einer hohen Wechselspannung (z. B. ~230 VAC) kann ein Adapter z. B. einen ersten Kondensator verwenden, um die Spannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern. Bei der hohen Wechselspannung kann der erste Kondensator allein genug Energie speichern, um die Spannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung ausreichend zu verringern und dadurch die effiziente Verwendung der gleichgerichteten Wechselspannung durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zu erlauben. Dann kann bei einer tiefen Wechselspannung (z. B. ~120 VAC) der erste Kondensator allein nicht genug Energie speichern, um die Spannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung ausreichend zu verringern. Daher kann der Adapter sowohl einen ersten Kondensator als auch einen zweiten Kondensator verwenden, um eine Spannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern, um eine effiziente Verwendung der gleichgerichteten Wechselspannung durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zu erlauben. Spezifischer kann der Adapter den zweiten Kondensator, der eine tiefe Nennspannung (z. B. ~100 Volt) und eine hohe Kapazität (z. B. ~56 µF) aufweist, selektiv schalten, wenn sich eine Spannung der gleichgerichteten Wechselspannung innerhalb eines Prozentsatzes (z. B. ~80 %) der Nennspannung des zweiten Kondensators befindet.
  • In einigen Beispielen kann die Verwendung eines ersten Kondensators, der eine hohe Nennspannung und eine geringere Kapazität aufweist, und eines zweiten Kondensators, der eine tiefe Nennspannung und eine hohe Kapazität aufweist, ein Volumen des Adapters signifikant verringern. Ein erster Kondensator, der eine Nennspannung von ~450 Volt und eine Kapazität von ~3,3 µF aufweist, und ein zweiter Kondensator, der eine Nennspannung von ~100 Volt und eine Kapazität von ~56 µF aufweist, können ein Gesamtvolumen aufweisen, das ~33 % kleiner als ein Volumenkondensator ist, der eine Nennspannung von ~400 Volt und eine Kapazität von ~22 µF aufweist, während sie eine kleinere Spannungswelligkeit (z. B. eine tiefere Talspannung von 88 Volt im Vergleich zu ~81 Volt) bereitstellen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann eine hintereinandergeschaltete Kette von Kondensatoren verwendet werden, um die Spannung zu erhöhen, um den Wirkungsgrad des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers weiter zu erhöhen und dadurch den Gesamtwirkungsgrad des Adapters zu erhöhen. Das heißt, anstatt des Verwendens eines einzigen Kondensators, um eine Spannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern, können zwei oder mehr Kondensatoren selektiv durch die gleichgerichtete Wechselspannung parallel geladen werden und dann als eine hintereinandergeschaltete Kette entladen werden, was eine höhere Spitzenspannung bereitstellt, die einen Wirkungsgrad des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers erhöhen kann.
  • 1 ist ein Blockschaltplan, der ein beispielhaftes Kondensatorschaltsystem 1 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Wie in dem Beispiel nach 1 veranschaulicht ist, kann das Kondensatorschaltsystem 1 einen Adapter 2 enthalten, der mit einer Wechselspannungsquelle 4 und einer Last 6 verbunden ist.
  • Die Wechselspannungsquelle 4 kann eine Ausgabe von irgendeinem geeigneten Stromversorgungsnetz sein. Die Ausgabe kann z. B. ~120 VAC bei ~60 Hz, ~230 VAC bei ~50 Hz oder eine andere Spannung und Frequenz sein. In einigen Beispielen kann die Wechselspannungsquelle 4 dazu ausgebildet sein, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist. Die Wechselspannungsquelle 4 kann z. B. dazu ausgebildet sein, eine Sinuswelle zu liefern, die einen positiven Strom (z. B. eine erste Richtung), der während einer ersten Hälfte (z. B. 0 bis π) eines Zyklus der Sinuswelle von einem ersten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 zu einem zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 fließt, und einen negativen Strom (z. B. eine zweite Richtung), der während einer zweiten Hälfte (z. B. π bis 2π) des Zyklus der Sinuswelle von dem zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 zu dem ersten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 fließt, umfasst.
  • Die Last 6 kann irgendeine geeignete Vorrichtung sein, die dazu ausgebildet, eine von dem Adapter 2 ausgegebene Gleichspannung zu verwenden. In einigen Beispielen kann die Last 6 eine elektronische Vorrichtung enthalten. Beispiele der elektronischen Vorrichtungen können Mobilvorrichtungen (z. B. Smartphones, Tablets, tragbare Vorrichtungen oder eine andere Mobilvorrichtung), Computervorrichtungen (z. B. einen Laptop, ein Notebook, einen tragbaren Personalcomputer oder eine andere Computervorrichtung), Batterien (z. B. Nickel-Kadmium-, Blei-, Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Zink-, Silberoxid-, Lithiumionen-, Lithiumpolymer- oder eine andere Batterie), Lautsprecher oder eine andere elektronische Vorrichtung enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Der Adapter 2 kann beliebig dazu ausgebildet sein, um eine Gleichspannung zu liefern, die geeignet ist, um die Last 6 zu betreiben. Die Last 6 kann z. B. eine Mobilvorrichtung enthalten, die dazu ausgebildet, 5 VDC zu erhalten. Der Adapter 2 als solcher kann eine an die elektronische Vorrichtung ausgegebene Gleichspannung auf 5 VDC ± 5 % (z. B. 4,75 VDC bis 5,25 VDC) regeln. In einigen Fällen kann die Last 6 eine Computervorrichtung enthalten, die dazu ausgebildet, 12 VDC zu erhalten. Der Adapter 2 als solcher kann eine an die elektronische Vorrichtung ausgegebene Gleichspannung auf 12 VDC ± 5 % (z. B. 11,4 VDC bis 12,6 VDC) regeln. In einigen Beispielen kann der Adapter 2 eine elektronische (z. B. galvanische) Isolation zwischen der Wechselspannungsquelle 4 und der Last 6 bereitstellen. Wie gezeigt ist, kann der Adapter 2 einen Gleichrichter 10, einen Kondensator 18, die Kondensatormodule 20A–N (gemeinsam die "Kondensatormodule 20") und einen Wandler 16 enthalten. In einigen Beispielen kann der Adapter 2 ein Gehäuse (z. B. Kunststoff) enthalten, das den Gleichrichter 10, den Kondensator 18, die Kondensatormodule 20A–N (gemeinsam die "Kondensatormodule 20") und den Wandler 16 umfasst.
  • Der Gleichrichter 10 kann dazu ausgebildet sein, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle 4 zu erhalten und einer oder mehreren anderen Komponenten des Kondensatorschaltsystems 1 eine gleichgerichtete Wechselspannung bereitzustellen. Der Gleichrichter 10 kann z. B. dazu ausgebildet sein, elektrische Leistung an den Kondensator 18 zu liefern. Beispiele des Gleichrichters 10 können einen Einphasengleichrichter (z. B. einen Brücken-, Halbwellen-, Vollwellen-, oder einen anderen Einphasengleichrichter), einen Dreiphasengleichrichter (z. B. einen Halbwellen-, Vollwellen-, Brücken- oder einen anderen Dreiphasengleichrichter) oder eine andere Vorrichtung, die dazu ausgebildet, elektrische Leistung an den Kondensator 18 zu liefern, enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Der Wandler 16 kann einen Schaltleistungswandler enthalten, der eine von dem Gleichrichter 10 ausgegebene gleichgerichtete Wechselspannung in eine Gleichspannung umsetzt. Beispiele des Schaltleistungswandlers können einen Sperrwandler, einen Durchflusswandler, einen Tiefsetz-Hochsetz-Steller, einen Tiefsetzsteller, einen Hochsetzsteller, einen ĆuK oder einen anderen Schaltleistungswandler enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Ein Leistungs-Sperrwandler des Wandlers 16 kann z. B. eine von dem Gleichrichter 10 ausgegebene gleichgerichtete Wechselspannung vergrößern und/oder verkleinern. In einigen Beispielen kann der in dem Wandler 16 enthaltene Schaltleistungswandler dazu ausgebildet sein, die gleichgerichtete Wechselspannung bei einer ersten Spannung zu erhalten und eine Gleichspannung bei einer zweiten Spannung auszugeben. Der in dem Wandler 16 enthaltene Schaltleistungswandler kann z. B. von dem Gleichrichter 10 eine gleichgerichtete Wechselspannung bei einer ersten Spannung (z. B. ~110 VAC) erhalten, die eine durch den Kondensator 18 (und die Kondensatoren 36) verringerte Spannungswelligkeit aufweist, und eine Gleichspannung bei einer zweiten Spannung (z. B. ~5 VDC, ~12 VDC oder einer anderen Spannung) an die Last 6 ausgeben. In einigen Beispielen kann der Wandler 16 eine Isolationsstufe enthalten. Der Wandler 16 kann z. B. unter Verwendung eines Transformators eine galvanische Isolation bereitstellen.
  • Der Kondensator 18 kann eine elektrische Komponente umfassen, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Beispiele einer elektrischen Komponente, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern, können Keramikkondensatoren, Schichtkondensatoren, Elektrolytkondensatoren (z. B. einen Aluminium-, Tantal-, Niob- oder einen anderen Elektrolytkondensator), Superkondensatoren (z. B. Doppelschichtkondensatoren, Pseudokondensatoren, Hybridkondensatoren oder einen anderen Superkondensator), Glimmerkondensatoren oder eine andere elektrische Komponente, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern, enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Der Kondensator 18 kann z. B. ein Aluminiumelektrolytkondensator sein, der eine Nennspannung von ~400 Volt und eine Kapazität von ~2,2 µF aufweist. Obwohl der Kondensator 18 als ein einzelner Kondensator beschrieben sein kann, kann der Kondensator 18 eine Anordnung kapazitiver Elemente sein. Der Kondensator 18 kann z. B. eine Anordnung kapazitiver Elemente sein, die parallel und/oder in Reihe geschaltet sind. In einigen Fällen kann jedes kapazitive Element eine diskrete Komponente sein, während in anderen Fällen jedes der kapazitiven Elemente in einer einzelnen Baugruppe (z. B. einer Kondensatoranordnung) enthalten sein kann.
  • In einigen Beispielen kann der Kondensator 18 eine Kombination parasitärer Komponenten des Kondensatorschaltsystems 1 umfassen. Der Kondensator 18 kann z. B. elektrische Energie in einem oder mehreren elektrischen Feldern des Kondensatorschaltsystems 1 speichern. Derartige elektrische Felder können z. B. zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14, in einer oder mehreren Komponenten des Wandlers 16, zwischen den Leitern (z. B. den Drähten), die das Kondensatorschaltsystem 1 verbinden, zwischen den Leiterbahnen (z. B. den Leiterbahnen einer Leiterplatte), die das Kondensatorschaltsystem 1 verbinden, oder anderen Komponenten des Schaltsystems 1 gebildet werden.
  • Die Kondensatormodule 20 können dazu ausgebildet sein, eine Spannungswelligkeit zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 zu verringern. Es sollte erkannt werden, dass das Kondensatorschaltsystem 1 irgendeine geeignete Anzahl von Kondensatormodulen 20 verwenden kann. Das Kondensatorschaltsystem 1 kann z. B. ein Kondensatormodul 20A enthalten und die Kondensatormodule 20B–N weglassen. In einigen Fällen kann das Kondensatorschaltsystem 1 mehr als eines der Kondensatormodule 20, z. B. die Kondensatormodule 20A–N enthalten.
  • Obwohl das Folgende das Kondensatormodul 20A beschreibt, sollte erkannt werden, dass die Beschreibung des Kondensatormoduls 20A für jedes der Kondensatormodule 20B–20N gelten kann. Die Kondensatormodule 20 können z. B. im Wesentlichen völlig gleich sein. Jedes der Kondensatormodule 20 kann z. B. eine Spannungsschätzeinheit, die zu der Spannungsschätzeinheit 32A ähnlich ist, eine Schalteinheit, die zu der Schalteinheit 34A ähnlich ist, und einen Kondensator, der zum Kondensator 36A ähnlich ist, enthalten. In einigen Beispielen können die Kondensatormodule 20 verschieden sein. Das Kondensatormodul 20A kann z. B. eine Starteinheit 38A enthalten, während das Kondensatormodul 20N die Starteinheit 38N weglassen kann. Wie in dem Beispiel nach 1 veranschaulicht ist, kann das Kondensatormodul 20A die Spannungsschätzeinheit 32A, die Schalteinheit 34A und den Kondensator 36A enthalten. In einigen Beispielen kann das Kondensatormodul 20A optional die Starteinheit 38A enthalten. Es sollte erkannt werden, dass, obwohl 1 zeigt, dass jedes der Kondensatormodule 20 eine jeweilige Starteinheit 38 enthalten kann, in einigen Beispielen eine einzige Starteinheit verwendet werden kann, um jedes der Kondensatormodule 20 zu starten. Die Starteinheit 38A kann z. B. enthalten sein und verwendet werden, um jedes der Kondensatormodule 20A–N zu starten, während die Starteinheiten 38B–N weggelassen sind.
  • Der Kondensator 36A kann eine elektrische Komponente umfassen, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Der Kondensator 36A kann z. B. ein Aluminiumelektrolytkondensator sein, der eine Nennspannung von ~100 Volt und eine Kapazität von ~56 µF aufweist.
  • Die Schalteinheit 34A kann ein Schaltelement enthalten. Beispiele der Schaltelemente können einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCR), einen Feldeffekttransistor (FET) und einen Bipolartransistor (BJT) enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Beispiele der FETs können einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET), einen Metall-Oxid-Halbleiter-FET (MOSFET), einen Dual-Gate-MOSFET, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder irgendeinen anderen Typ eines FET oder irgendeine Kombination aus denselben enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Beispiele der MOSFETS können einen PMOS, einen NMOS, einen DMOS oder irgendeinen anderen Typ eines MOSFET oder irgendeine Kombination aus denselben enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Beispiele der BJTs können einen PNP-, einen NPN-, einen Heteroübergangs- oder irgendeinen anderen Typ des BJT oder irgendeine Kombination aus denselben enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Es sollte erkannt werden, dass das Schaltelement der Schalteinheit 34A ein Schalter der hohen Seite oder ein Schalter der tiefen Seite sein kann. Zusätzlich kann die Schalteinheit 34A in einigen Beispielen ein stromgesteuertes Element verwenden, obwohl die Beispiele die Schalteinheit 34A unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können. Beispiele der stromgesteuerten Elemente können Galliumnitrid-MOSFETs (GaN-MOSFETs), BJTs oder andere stromgesteuerte Elemente enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • In einigen Beispielen kann die Starteinheit 38A den Kondensator 36A während einer Startoperation des Kondensatorschaltsystems 1 selektiv koppeln, um z. B. eine Urladeoperation eines Mikrocontrollers und/oder der logischen Komponenten des Kondensatorschaltsystems 1 zu erlauben. Anfangs kann die Starteinheit 38A den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln. Ein Schalter (z. B. ein Verarmungsmodus-Feldeffekttransistor) der Starteinheit 38A, der in einem geschlossenen Zustand bei einer Steuerspannung von null arbeitet, kann z. B. den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln. Der geschlossene Zustand, wie er hier verwendet wird, kann sich auf einen Zustand beziehen, in dem der Schalter es erlaubt, dass der Strom bidirektional fließt.
  • Als Nächstes kann die Starteinheit 38A eine Spannung des Kondensators 36A in Reaktion auf das Koppeln des Kondensators 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 schätzen. Ein Spannungsteiler der Starteinheit 38A kann z. B. eine Spannung des Kondensators 36A teilen. In einigen Fällen kann ein Spannungsteiler der Starteinheit 38A eine Spannung des Kondensators 18 teilen. Ferner kann die Starteinheit 38A den Kondensator 36A selektiv an die Spannungsschiene 12 und an den Bezugsknoten 14 koppeln. Der Spannungsteiler der Starteinheit 38A kann z. B. die Spannung des Kondensators 36A teilen, so dass der Schalter in einem offenen Zustand arbeitet, wenn eine Spannung des Kondensators 36A eine verringerte Spannung (z. B. 80 %) einer Nennspannung des Kondensators 36A übersteigt. Ein offener Zustand, wie er hier verwendet wird, kann sich auf einen Zustand beziehen, in dem der Schalter einen Stromfluss in einer oder zwei Richtungen verringert oder verhindert. Ein offener Zustand kann sich z. B. auf einen Zustand beziehen, in dem der Schalter einen Stromfluss in einer Richtung verringert oder verhindert, aber den Stromfluss in einer anderen Richtung (z. B. einen unidirektionalen Stromfluss) erlaubt. Das heißt, der Schalter, der in dem offenen Zustand arbeitet, kann es erlauben, dass der Kondensator 36A entladen wird, während er verhindert, dass der Kondensator 36A geladen wird.
  • In den Fällen, in denen die Starteinheit 38A weggelassen oder spezifisch dazu ausgebildet, kann die Schalteinheit 34A einen Einschaltstromstoß des Kondensatorschaltsystems 1 verringern. Die Schalteinheit 34A kann z. B. den Kondensator 36A nach dem Laden des Kondensators 18 an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln. Das heißt, während einer Startoperation des Kondensatorschaltsystems 1 kann der Kondensator 18 einen großen Einschaltstromstoß aufweisen. Dann, nachdem der Kondensator 18 im Wesentlichen geladen ist und sich dadurch der Einschaltstromstoß verringert, kann die Schalteinheit 34A den Kondensator 36A zuschalten. In dieser Weise kann das Kondensatorschaltsystem 1 während einer Startoperation einen geringeren Einschaltstromstoß aufweisen. In einigen Beispielen kann die Schalteinheit 34A dazu ausgebildet sein, gemäß einem Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) zu schalten. Die Schalteinheit 34A kann z. B. während eines ersten Abschnitts eines Zyklus (z. B. hoch) in einem geschlossenen Zustand arbeiten und kann während eines zweiten Abschnitts eines Zyklus (z. B. tief) in einem offenen Zustand arbeiten.
  • Die Spannungsschätzeinheit 32A kann eine Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 unter Verwendung irgendwelcher geeigneter Techniken schätzen. Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 unter Verwendung einer Spannung des Kondensators 36A schätzen. In einigen Beispielen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 unter Verwendung einer Spannung des Kondensators 18 schätzen. In einigen Beispielen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die direkt von der Wechselspannungsquelle 4 durch den Adapter 2 erhaltene Wechselspannung schätzen. In einigen Beispielen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 unter Verwendung einer vom Gleichrichter 10 ausgegebenen gleichgerichteten Wechselspannung schätzen. Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. die gleichgerichtete Wechselspannung von dem Gleichrichter 10 direkt detektieren. In einigen Beispielen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 unter Verwendung einer Spannung einer Transformatorwicklung eines Transformators, der durch den Wandler 16 verwendet wird, (z. B. eines Zeilentransformators) indirekt schätzen.
  • In Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 schätzt, kann die Spannungsschätzeinheit 32A bestimmen, ob die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 einen Spannungsschwellenwert übersteigt. In einigen Beispielen kann der Spannungsschwellenwert ein verringerter Anteil oder ein Prozentsatz einer vollen Nennspannung des Kondensators 36A sein. Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den Spannungsschwellenwert übersteigt, falls die geschätzte Spannung größer als ~80 %, ~90 %, ~100 % oder ein anderer vorgegebener Prozentsatz einer Nennspannung des Kondensators 36A ist, wobei die Spannungsschätzeinheit 32A bestimmen kann, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, falls die geschätzte Spannung kleiner als ~80 %, ~90 %, ~100 % oder ein anderer vorgegebener Prozentsatz einer Nennspannung des Kondensators 36A ist. In einigen Beispielen kann eine Hysteresis verwendet werden. Wenn die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 abnimmt, kann der Spannungsschwellenwert z. B. um einen ersten Betrag (z. B. 5 % bis 50 %) der Nennspannung des Kondensators 36A verringert werden, während, wenn die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 zunimmt, der Spannungsschwellenwert durch ein Hysteresisfenster (z. B. ~1 % bis 50 %) der Nennspannung des Kondensators 36A von dem ersten Betrag weiter verringert werden kann.
  • In Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den Spannungsschwellenwert übersteigt, kann die Schalteinheit 34A in einem offenen Zustand arbeiten und dadurch verhindern, dass der Kondensator 36A den Spannungsschwellenwert übersteigt. Die Schalteinheit 34A kann z. B. in Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 einen Spannungsschwellenwert (z. B. ~80 % der Nennspannung des Kondensators 36A) übersteigt, in einem offenen Zustand arbeiten, um den Kondensator 36A von der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 zu entkoppeln.
  • Andererseits kann die Schalteinheit 34A in Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 vergrößern. Die Schalteinheit 34A kann z. B. die Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 durch das selektive Koppeln des Kondensators 36A an die Spannungsschiene 12 und an den Bezugsknoten 14 vergrößern. Spezifischer kann die Schalteinheit 34A in Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, in einem geschlossenen Zustand arbeiten, um den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 zu koppeln. Wie vorher angegeben worden ist, kann eine Hysteresis verwendet werden, z. B. unter Verwendung eines ersten Spannungsschwellenwerts (z. B. ~70 %), um den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und an den Bezugsknoten 14 zu koppeln, und eines zweiten Spannungsschwellenwerts (z. B. ~80 %), um den Kondensator 36A von der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 zu entkoppeln.
  • In den Fällen, in denen mehrere Kondensatormodule 20 verwendet werden, können die Kondensatormodule 20 eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 bei verschiedenen geschätzten Spannungen vergrößern, so dass die Kondensatoren 36 "stufenweise ergänzt" werden. Das Kondensatormodul 20A kann den Kondensator 36A koppeln, falls die Spannungsschätzeinheit 32A schätzt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 ~100 V beträgt. Dann kann das Kondensatormodul 20B den Kondensator 36B koppeln, falls die Spannungsschätzeinheit 32B, schätzt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 ~90 V beträgt. Ferner kann das Kondensatormodul 20C den Kondensator 36B koppeln, falls die Spannungsschätzeinheit 32B schätzt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 ~80 V beträgt, usw. In dieser Weise können die Kondensatormodule 20 mehrere parallele Zweige bilden, die verwendet werden können, um die Spannungswelligkeit in einer gewünschten Weise zu formen und/oder um einen offensichtlich äquivalenten Reihenwiderstand und den FET-Rds(on) zu verringern.
  • In einigen Beispielen können die Kondensatoren 36A–36N (gemeinsam die "Kondensatoren 36") verschiedene Strukturelemente sein. Die Kondensatoren 36 können z. B. unterschiedliche Kapazitäten aufweisen. Der Kondensator 36A kann z. B. eine höhere Kapazität (z. B. ~22 µF) als der Kondensator 36B (z. B. ~15 µF) aufweisen, der Kondensator 36B kann z. B. eine höhere Kapazität als der Kondensator 36C (z. B. ~10 µF) aufweisen usw. In einigen Beispielen können die Kondensatoren 36 verschiedene Nennspannungen aufweisen. Der Kondensator 36A kann z. B. eine höhere Nennspannung (z. B. ~160 Volt) als der Kondensator 36B (z. B. ~100 Volt) aufweisen, der Kondensator 36B kann eine höhere Nennspannung als der Kondensator 36C (z. B. ~63 Volt) aufweisen usw. In dieser Weise können die Kondensatoren 36 gewählt werden, um das resultierende Volumen des Kondensatorschaltsystems 1 zu verringern. Es können z. B. Dielektrika mit verschiedener kapazitiver Dichte verwendet werden, z. B. Aluminium, Keramik oder andere Typen der Dielektrika. In einigen Fällen können eine oder mehrere der beschriebenen Techniken eine Auswahl der Dielektrika mit geringerer Dichte, wie z. B. einen Keramikkondensator, erlauben.
  • 2 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte erste Spannungsschätzeinheit 132 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 2 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit dem Gleichrichter 10, der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. Wie in dem Beispiel nach 2 veranschaulicht ist, kann das Kondensatorschaltsystem 100 einen Kondensator 118 und ein Kondensatormodul 120 enthalten. Das Kondensatormodul 120 kann eine Spannungsschätzeinheit 132, eine Schalteinheit 134 und einen Kondensator 136 enthalten.
  • Der Kondensator 118 kann irgendeine geeignete elektrische Komponente umfassen, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Der Kondensator 118 kann z. B. ein Aluminiumelektrolytkondensator sein, der eine Nennspannung von 400 Volt und eine Kapazität von 2,2 µF aufweist. Obwohl der Kondensator 118 als ein einzelner Kondensator veranschaulicht sein kann, kann der Kondensator 118 eine Anordnung kapazitiver Elemente sein. Wie gezeigt ist, weist der Kondensator 118 einen ersten Knoten (z. B. eine positive Polarität), der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten (z. B. eine negative Polarität), der an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, auf. In einigen Beispielen kann der Kondensator 118 weggelassen sein.
  • Die Schalteinheit 134 kann ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 150 enthalten. Obwohl in 2 ein MOSFET-Symbol als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 gezeigt ist, kann irgendeine elektrische Vorrichtung, die durch eine Spannung gesteuert ist, anstelle des in 2 beschriebenen MOSFET verwendet werden. Obwohl das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 als ein Schalter der hohen Seite veranschaulicht sein kann, kann in einigen Beispielen das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 zusätzlich ein Schalter der tiefen Seite sein. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 einen ersten Knoten 152 (z. B. einen Drain), der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten 154 (z. B. eine Source) und einen Steuerknoten 156 (z. B. ein Gate) enthalten. Es sollte erkannt werden, dass ein Verarmungs-FET als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 verwendet werden kann. Obwohl die Beispiele eine Schalteinheit 134 unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können, kann zusätzlich in einigen Beispielen die Schalteinheit 134 ein stromgesteuertes Element verwenden. Beispiele der stromgesteuerten Elemente können Galliumnitrid-MOSFETs (GaN-MOSFETs), BJTs oder andere stromgesteuerte Elemente enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Der Kondensator 136 kann irgendeine geeignete elektrische Komponente sein, die dazu ausgebildet, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Der Kondensator 136 kann z. B. ein Aluminiumelektrolytkondensator sein, der eine Nennspannung von ~100 Volt und eine Kapazität von ~22 µF aufweist. Obwohl der Kondensator 136 als ein einzelner Kondensator veranschaulicht sein kann, kann der Kondensator 136 eine Anordnung kapazitiver Elemente sein. Wie gezeigt ist, umfasst der Kondensator 136 einen ersten Knoten (z. B. eine positive Polarität), der an den zweiten Knoten 154 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten (z. B. eine negative Polarität), der an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist.
  • Die Spannungsschätzeinheit 132 kann ein erstes widerstandsbehaftetes Element 170 und ein zweites widerstandsbehaftetes Element 172 enthalten, die als ein Spannungsteiler konfiguriert sind, um die Schalteinheit 134 selektiv in einem offenen Zustand oder in einem geschlossenen Zustand zu betreiben. Wie gezeigt ist, kann das erste widerstandsbehaftete Element 170 einen ersten Knoten enthalten, der an den zweiten Knoten 154 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 und an den ersten Knoten (z. B. die positive Polarität) des Kondensators 136 gekoppelt ist. Das zweite widerstandsbehaftete Element 172 kann einen ersten Knoten, der an einen zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements 170 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, enthalten. Wie gezeigt ist, kann der Steuerknoten 156 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 an einen Ausgang des Spannungsteilers, z. B. den zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements 170 und den ersten Knoten des zweiten widerstandsbehafteten Elements 172, gekoppelt sein.
  • In einigen Beispielen kann ein Verhältnis des Widerstands zwischen dem ersten widerstandsbehafteten Element 170 und dem zweiten widerstandsbehafteten Element 172 ausgewählt (z. B. durch einen Hersteller gebildet, durch einen Kunden programmiert, oder ein anderes Verfahren) werden, um die Schalteinheit 134 basierend auf einer Spannung des Kondensators 136 in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu betreiben. Das Verhältnis kann z. B. so gewählt sein, dass, falls eine Spannung des Kondensators 136 eine Schwellenspannung (z. B. ~80 % einer Nennspannung des Kondensators 136) übersteigt, die durch den Ausgang des ersten widerstandsbehafteten Elements 170 und des zweiten widerstandsbehafteten Elements 172 in den Steuerknoten 156 bereitgestellte Spannung verursachen kann, dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 der Schalteinheit 134 in einem offenen Zustand arbeitet. Das heißt, in dem offenen Zustand kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 den Kondensator 136 von der Spannungsschiene 12 entkoppeln. Andererseits kann das Verhältnis außerdem so gewählt sein, dass, falls sich eine Spannung des Kondensators 136 innerhalb einer Schwellenspannung (z. B. ~80 % der Nennspannung des Kondensators 136) befindet, die durch den Ausgang des ersten widerstandsbehafteten Elements 170 und des zweiten widerstandsbehafteten Elements 172 in den Steuerknoten 156 bereitgestellte Spannung verursachen kann, dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 der Schalteinheit 134 in einem geschlossenen Zustand arbeitet. Das heißt, in dem geschlossenen Zustand kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 den Kondensator 136 mit dem Kondensator 118 parallelschalten und dadurch eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 vergrößern. In dieser Weise kann die Schalteinheit 134 verhindern, dass der Kondensator 136 eine Spannung aufweist, die die Schwellenspannung (z. B. eine Nennspannung des Kondensators 136) übersteigt, während sie erlaubt, dass der Kondensator 136 eine Kapazität zwischen die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 hinzufügt, wenn der Kondensator 136 eine Spannung unter der Schwellenspannung aufweist.
  • 3A ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte zweite Spannungsschätzeinheit 232 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 3A wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. Wie in dem Beispiel nach 3A veranschaulicht ist, umfasst das Kondensatorschaltsystem 200 den Kondensator 118, den Kondensator 136 und die Schalteinheit 134, wie in 2 beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann das Kondensatorschaltsystem 200 ein Kondensatormodul 220 enthalten, das die Spannungsschätzeinheit 232 enthalten kann. Die Spannungsschätzeinheit 232 kann ein erstes widerstandsbehaftetes Element 270, ein zweites widerstandsbehaftetes Element 272, einen Komparator 274, einen Treiber 276 und eine Spannungsquelle 278 enthalten. Die Spannungsquelle 278 kann irgendeine geeignete Spannungsvorrichtung sein, die dazu ausgebildet, eine Bezugsspannung auszugeben.
  • In einigen Fällen kann es erwünscht sein, das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 der Schalteinheit 134 außerhalb eines linearen Bereichs zu betreiben, so dass die in dem spannungsgesteuerten Schaltungselement 150 erlittenen Verluste verringert werden können. Das heißt, es kann erwünscht sein, das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 als entweder in einem völlig geschlossenen Zustand (z. B. einem Kurzschluss) oder in einem völlig offenen Zustand (z. B. einem offenen Stromkreis) zu betreiben, um die Leistungsverluste in dem spannungsgesteuerten Schaltungselement 150 zu verringern. Daher kann die Spannungsschätzeinheit 232 den Komparator 274 enthalten, um sicherzustellen, dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 außerhalb eines linearen Betriebsbereichs des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 betrieben wird.
  • Der Komparator 274 kann zwei Spannungen vergleichen und ein digitales Signal (z. B. ~5 Volt oder ~0 Volt) ausgeben, das angibt, welche größer ist. Wie gezeigt ist, kann der Komparator 274 eine durch die Spannungsquelle 278 erzeugte Bezugsspannung mit einer von einem durch das erste widerstandsbehaftete Element 270 und das zweite widerstandsbehaftete Element 272 gebildeten Spannungsteiler ausgegebenen Spannung vergleichen und ein digitales Signal ausgeben, das angibt, welche größer ist. Spezifischer kann das erste widerstandsbehaftete Element 270 einen ersten Knoten, der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten enthalten. In einigen Beispielen kann der erste Knoten des widerstandsbehaftete Elements 270 an den ersten Knoten des Kondensators 136 gekoppelt sein. Das zweite widerstandsbehaftete Element 272 kann einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten widerstandsbehaftete Elements 270 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, enthalten. Der zweite Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements 270 und der erste Knoten des zweiten widerstandsbehafteten Elements 272 können an den Eingang des Komparators 274 gekoppelt sein. In dieser Weise kann der Komparator 274 nur durch das Ausgeben eines digitalen Signals (z. B. ~5 Volt oder ~0 Volt) verhindern, dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 150 innerhalb eines linearen Betriebsbereichs arbeitet.
  • Die Schalteinheit 134 kann den Kondensator 136 basierend auf einem am Ausgang des Komparators 274 erzeugten Signal selektiv an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln. In einigen Beispielen kann ein Ausgang des Komparators 274 direkt an den Steuerknoten 156 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 gekoppelt sein. Wie gezeigt ist, kann ein Ausgang des Komparators 274 an einen Eingang des Treibers 276 gekoppelt sein, der einen Ausgang aufweist, der an den Steuerknoten 156 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 gekoppelt ist. Der Treiber 276 kann irgendeine geeignete Vorrichtung sein, die eine Eingabe annimmt und eine Ausgabe erzeugt, die die Schalteinheit 134 ansteuern kann, um entweder in einem offenen Zustand oder in einem geschlossenen Zustand zu arbeiten. Der Treiber 276 kann z. B. ein isolierter (oder schwebender/pegelverschobener) Gate-Treiber sein.
  • 3B ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte dritte Spannungsschätzeinheit 233 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 3B wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. Wie in dem Beispiel nach 3B veranschaulicht ist, umfasst das Kondensatorschaltsystem 201 den Kondensator 118, den Kondensator 136 und die Schalteinheit 134, wie in 2 beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann das Kondensatorschaltsystem 201 ein Kondensatormodul 221 enthalten, das die Spannungsschätzeinheit 233 enthalten kann. Die Spannungsschätzeinheit 233 kann ähnlich zur Spannungsschätzeinheit 232 nach 3A das erste widerstandsbehaftete Element 270, das zweite widerstandsbehaftete Element 272, den Komparator 274, den Treiber 276 und die Spannungsquelle 278 enthalten. Wie gezeigt ist, kann die Spannungsschätzeinheit 233 ferner ein widerstandsbehaftetes Element 280 enthalten. Das widerstandsbehaftete Element 280 kann durch das Koppeln eines ersten Knotens des widerstandsbehaftete Elements 280 an den Ausgang des Komparators 274 und das Koppeln eines zweiten Knotens des widerstandsbehafteten Elements 280 an den Ausgang des durch das erste widerstandsbehaftete Element 270 und das zweite widerstandsbehaftete Element 272 gebildeten Spannungsteilers eine Hysteresissteuerung bereitstellen.
  • Die 4A und 4B sind Stromlaufpläne, die eine beispielhafte vierte Spannungsschätzeinheit 332 und einen beispielhaften Wandler 316 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulichen. Die 4A und 4B werden im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. Wie in dem Beispiel nach den 4A und 4B veranschaulicht ist, umfasst das Kondensatorschaltsystem 300 den Kondensator 118, den Kondensator 136 und die Schalteinheit 134, wie in 2 beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann das Kondensatormodul 320 eine Spannungsschätzeinheit 332 enthalten, die ein erstes widerstandsbehaftetes Element 370, ein zweites widerstandsbehaftetes Element 372, einen Treiber 376 und einen Controller 378 enthalten kann. Wie gezeigt ist, kann der Wandler 316 ein Sperrwandler sein, der eine erste Transformatorwicklung 374A, eine zweite Transformatorwicklung 374B und eine dritte Transformatorwicklung 374C (gemeinsam den "Transformator 374") aufweist. Der Wandler 316 kann die Dioden 390 und 391, die Kondensatoren 392 und 393, das spannungsgesteuerte Schaltungselement 394 und die widerstandsbehafteten Elemente 396 und 397 enthalten. Wie gezeigt ist, ist das spannungsgesteuerte Schaltungselement 394 des Wandlers 316 über eine Verbindung 318 durch den Controller 378 der Spannungsschätzeinheit 332 gesteuert. Obwohl die Beispiele den Wandler 316 unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können, kann in einigen Beispielen der Wandler 316 zusätzlich ein stromgesteuertes Element verwenden.
  • Der Controller 378 kann dazu ausgebildet sein, die Schalteinheit 134 zu steuern, um eine Spannungswelligkeit zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 zu verringern. In einigen Beispielen kann der Controller 378 ein Schaltleistungsversorgungs-Controller (SMPS-Controller) sein, der dazu ausgebildet, einen Schaltleistungswandler zu steuern, wie z. B. ein Sperrwandler-Controller. In einigen Beispielen kann der Controller 378 eine analoge Schaltung enthalten. In einigen Beispielen kann der Controller 378 ein Mikrocontroller in einer einzelnen integrierten Schaltung sein, die einen Prozessorkern, einen Speicher, Eingänge und Ausgänge umfasst. Der Controller 378 kann z. B. sowohl einen oder mehrere Prozessoren, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitaler Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbarer Gatteranordnungen (FPGAs) oder irgendeiner anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsanordnung, als auch irgendeine Kombination derartiger Komponenten enthalten. Der Begriff "Prozessor" oder "Prozessorschaltungsanordnung" kann sich im Allgemeinen auf irgendeine der vorhergehenden Logikschaltungsanordnungen, allein oder in Kombination mit einer anderen Logikschaltungsanordnung oder irgendeiner anderen äquivalenten Schaltungsanordnung, beziehen. In einigen Beispielen kann der Controller 378 eine Kombination aus einer oder mehreren analogen Komponenten und einer oder mehreren digitalen Komponenten sein. Wie gezeigt ist, kann der Controller 378 einen ersten Eingang 380, der an einen zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements 370 und an einen ersten Knoten des zweiten widerstandsbehafteten Elements 372 gekoppelt ist, einen zweiten Eingang 382, der an einen zweiten Knoten des zweiten widerstandsbehafteten Elements 372 gekoppelt ist, einen ersten Ausgang 384 und einen zweiten Ausgang 385, der über eine Verbindung 318 an das spannungsgesteuerte Schaltungselement 394 gekoppelt ist, enthalten.
  • Der Transformator 374 kann eine Spannung des Kondensators 118 indirekt messen. Wie gezeigt ist, umfasst der Transformator 374 die Wicklung 374A, die einen ersten Knoten, der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an einen ersten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 394 gekoppelt ist, umfasst, die Wicklung 374B, die einen ersten Knoten, der an einen ersten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements 370 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an einen zweiten Eingang 382 des Controllers 378 gekoppelt ist, umfasst, und die Wicklung 374C, die einen ersten Knoten, der über eine Diode 390 an einen ersten Knoten der Last 6 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an einen zweiten Knoten der Last 6 gekoppelt ist, aufweist.
  • Die Schalteinheit 134 kann basierend auf einem am Ausgang 384 des Controllers 378 erzeugten Signal den Kondensator 136 selektiv an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln. In einigen Beispielen kann der Ausgang 384 des Controllers 378 direkt an den Steuerknoten 156 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 gekoppelt sein. Wie gezeigt ist, kann der Ausgang 384 des Controllers 378 an einen Eingang des Treibers 376 gekoppelt sein, der einen Ausgang aufweist, der an den Steuerknoten 156 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 150 gekoppelt ist. Der Treiber 376 kann im Wesentlichen zu dem Treiber 276 nach 3 ähnlich sein. Der Treiber 376 kann z. B. ein isolierter (oder schwebender/pegelverschobener) Gate-Treiber sein.
  • In einigen Beispielen kann der Controller 378 den Kondensator 136 und den Kondensator 118 im Voraus laden, um einen Einschaltstromstoß zu verringern. Der Controller 378 kann z. B. bestimmen, ob der Kondensator 118 vollständig geladen ist. In Reaktion auf das Bestimmen, dass der Kondensator 118 vollständig geladen ist, kann der Controller 378 ein Laden im Voraus des Kondensators 136 einleiten. In einigen Beispielen kann der Controller 378 den Kondensator 136 unter Verwendung der Pulsbreitenmodulation im Voraus laden. In dieser Weise kann ein Einschaltstromstoß des Kondensatorschaltsystems 300 verringert werden.
  • 5 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte Starteinheit 438 und ein beispielhaftes Überspannungselement 486 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 5 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatormoduls 20A nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. In dem Beispiel nach 5 umfasst ein Kondensatorschaltsystem 400 die Spannungsschiene 12, den Bezugsknoten 14, die Spannungsschätzeinheit 32A, die Schalteinheit 34A und den Kondensator 36A, wie in 1 beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann das Kondensatorschaltsystem 400 eine Starteinheit 438 enthalten. Obwohl beschrieben wird, dass die Starteinheit 438 im Kondensatormodul 20A implementiert ist, kann die Starteinheit 438 in irgendeiner Anzahl von Kondensatormodulen 20 implementiert sein. Die Starteinheit 438 kann z. B. im Kondensatormodul 20A, 20B, 20C usw. verwendet werden. Zusätzlich kann die Starteinheit 438 in einem (z. B. dem Kondensatormodul 20A) der Kondensatormodule 20 implementiert und dazu ausgebildet sein, alle Kondensatormodule 20 zu starten, obwohl die Starteinheit 438 in jedem der Kondensatormodule 20 implementiert sein kann.
  • Die Starteinheit 438 kann ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 480, ein erstes widerstandsbehaftetes Element 482, ein zweites widerstandsbehaftetes Element 484 und ein Überspannungselement 486 enthalten. Die Starteinheit 438 kann dazu ausgebildet sein, den Kondensator 36A zu koppeln, um den Kondensator 36A während einer Startoperation des Kondensatorschaltsystems 400 zu laden. Beispiele einer Startoperation können die Fälle enthalten, in denen ein Komparator (z. B. der Komparator 274 nach 3), ein Controller (z. B. der Controller 378 nach 4A) oder andere Komponenten keine Leistung aufweisen, um in Betrieb zu sein. In dieser Weise kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 verhindern, dass der Kondensator 36A eine Spannung aufweist, die die Schwellenspannung (z. B. 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A) übersteigt, während es erlaubt, dass der Kondensator 36A unmittelbar beim Erhalten von Eingangsleistung während einer Startoperation das Laden beginnt. Obwohl die Beispiele die Starteinheit 438 unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können, kann in einigen Beispielen die Starteinheit 438 ein stromgesteuertes Element verwenden.
  • Obwohl in 5 ein MOSFET-Symbol als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 gezeigt ist, kann anstelle des in 5 beschriebenen MOSFET irgendeine elektrische Vorrichtung, die durch eine Spannung gesteuert ist, verwendet werden. Obwohl das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 als ein Schalter der hohen Seite veranschaulicht sein kann, kann in einigen Beispielen das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 zusätzlich ein Schalter der tiefen Seite sein. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 einen ersten Knoten 492 (z. B. einen Drain), der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten 490 (z. B. eine Source), die an einen ersten Knoten (z. B. eine positive Polarität) des Kondensators 36A gekoppelt ist, und einen Steuerknoten 496 (z. B. ein Gate) enthalten. Es sollte erkannt werden, dass ein Verarmungs-FET als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 verwendet werden kann.
  • Das erste widerstandsbehaftete Element 482 und das zweite widerstandsbehaftete Element 484 können einen Spannungsteiler bilden, der das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 während einer Startoperation ansteuert. Wie gezeigt ist, kann das erste widerstandsbehaftete Element 482 einen ersten Knoten, der an einen zweiten Knoten 490 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 480 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an einen Steuerknoten 496 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 480 gekoppelt ist, enthalten. Das zweite widerstandsbehaftete Element 484 kann einen ersten Knoten, der an den Steuerknoten 496 des spannungsgesteuerten Schaltungselements 480 gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, enthalten. Spezifischer kann ein Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten widerstandsbehafteten Element 482 und dem zweiten widerstandsbehafteten Element 484 gewählt werden, um das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 basierend auf einer Spannung des Kondensators 36A in einem geschlossenen Zustand oder in einem offenen Zustand zu betreiben. Das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 kann z. B. in einem geschlossenen Zustand arbeiten, falls sich der Ausgang des ersten widerstandsbehafteten Elements 482 und des zweiten widerstandsbehafteten Elements 484 unter einem Einschaltschwellenwert des spannungsgesteuerten Schaltungselements 480 befindet, während das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 in einem offenen Zustand arbeiten kann, falls sich der Ausgang des ersten widerstandsbehafteten Elements 482 und des zweiten widerstandsbehafteten Elements 484 über dem Einschaltschwellenwert des spannungsgesteuerten Schaltungselements 480 befindet.
  • Das Überspannungselement 486 kann dazu ausgebildet sein, eine gefährliche Störung aufgrund einer Überspannung des Kondensators 36A zu verhindern. Beispiele des Überspannungselements 486 können Metall-Oxid-Varistoren (MOVs), Übergangsspannungsunterdrückungsdioden, Lawinendioden, Klemmvorrichtungen, Zener-Dioden, Übergangsspannungs-Unterdrückungsvorrichtungen, Schottky-Dioden, irgendwelche anderen Typen von Spannungsunterdrückungsvorrichtungen oder irgendeine Kombination aus denselben enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Wie gezeigt ist, kann das Überspannungselement 486 eine Anode, die an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an einen ersten Knoten (z. B. eine positive Polarität) des Kondensators 36A gekoppelt ist, aufweisen.
  • 6 ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften Gleichrichter 510 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 6 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern.
  • Der Gleichrichter 510 kann dazu ausgebildet sein, an einem Eingang 592 eine Wechselspannung zu erhalten und eine im Wesentlichen Gleichspannung (z. B. gleichgerichtete) Spannung an einem Ausgang 594 auszugeben. Der Eingang 592 kann z. B. ~120 VAC bei ~60 Hz VAC von der Wechselspannungsquelle 4 erhalten, wobei der Ausgang 594 zusammen mit dem Kondensator 18 und den Kondensatormodulen 20 nach 1 eine im Wesentlichen Gleichspannung bereitstellen kann, die eine kleine Wechselspannungswelligkeit aufweist, die die am Eingang 592 erhaltene ~120-Hz-Schwingung aufweist.
  • 7 ist eine graphische Darstellung, die beispielhafte Spannungswelligkeiten 600 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 7 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern.
  • Wie gezeigt ist, kann das von dem Gleichrichter 510 nach 6 ausgegebene gleichgerichtete Signal 602 eine Welligkeit aufweisen, die 0 Volt bis 120 Volt überspannt. Das gleichgerichtete Signal 602 kann ein Beispiel des Kondensatorschaltsystems 1 in den Fällen repräsentieren, in denen der Kondensator 18 eine sehr kleine oder keine Kapazität aufweisen kann und die Kondensatoren 36A–N von der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 entkoppelt sind.
  • Sobald sich das gleichgerichtete Signal 602 unter dem Spannungsschwellenwert 608 befindet, können ein oder mehrere Kondensatormodule 20 in einem geschlossenen Zustand arbeiten, um die Kondensatoren 36A–N zwischen die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 zu koppeln und dadurch eine Kapazität zu vergrößern. Die Kondensatoren 36A–N als solche können die Spannungswelligkeit verringern, so dass sie sich zwischen einer Minimalspannung 606 (z. B. ~88 Volt) und einer Maximalspannung des gleichgerichteten Signals 602 (z. B. ~120 Volt) erstreckt, und dadurch zu einem Signal 604 mit geringer Welligkeit führt.
  • 8 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können. Lediglich für Veranschaulichungszwecke werden die beispielhaften Operationen im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 beschrieben, wie in 1 gezeigt ist. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 10, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern. Obwohl das Folgende das Kondensatormodul 20A beschreibt, sollte erkannt werden, dass die Beschreibung des Kondensatormoduls 20A für jedes der Kondensatormodule 20 gelten kann. Ferner kann in einigen Beispielen das Kondensatorschaltsystem 1 nur eines der Kondensatormodule 20, z. B. das Kondensatormodul 20A, enthalten, während in anderen Fällen das Kondensatorschaltsystem 1 mehrere Kondensatormodule 20, z. B. die Kondensatormodule 20A–20B, die Kondensatormodule 20A–20C, die Kondensatormodule 20A–20N oder irgendwelche anderen Kombinationen der Kondensatormodule 20 enthalten kann.
  • Gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung kann die Starteinheit 38A den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 koppeln (702). Das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 (z. B. der Verarmungsmodus-MOSFET) nach 5 kann z. B. anfangs in einem geschlossenen Zustand arbeiten. Dann kann die Starteinheit 38A eine Spannung des Kondensators 36A in Reaktion auf das Koppeln des Kondensators 36A an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 schätzen (704). Das erste widerstandsbehaftete Element 482 und das zweite widerstandsbehaftete Element 484 nach 5 können z. B. einen Spannungsteiler bilden, der eine Spannung ausgibt. Als Nächstes koppelt die Starteinheit 38A den Kondensator 36A basierend auf der geschätzten Spannung des Kondensators 36A selektiv an die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 (706). Der durch das erste widerstandsbehaftete Element 482 und das zweite widerstandsbehaftete Element 484 nach 5 gebildete Spannungsteiler kann z. B. die Spannung des Kondensators 36A teilen, so dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 480 nach 5 in einem offenen Zustand arbeitet, wenn eine Spannung des Kondensators 36A 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A übersteigt.
  • Nachdem die Starteinheit 38A den Kondensator 36A selektiv gekoppelt hat, kann die Spannungsschätzeinheit 32A eine Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 schätzen (708). Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 durch das direkte Detektieren einer Spannung des Kondensators 36A schätzen, wie in den 2 und 3 gezeigt ist. In einigen Fällen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 durch das indirekte Detektieren einer Spannung des Kondensators 18 schätzen. Der Transformator 374 nach den 4A und 4B kann z. B. die Spannung des Kondensators 118 erhalten und eine Spannung ausgeben, die zu der Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 proportional ist. In einigen Fällen kann die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 durch das direkte oder indirekte Detektieren einer von der Wechselspannungsquelle 4 und/oder dem Gleichrichter 10 ausgegebenen Spannung schätzen.
  • Sobald die Spannungsschätzeinheit 32A die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 geschätzt hat, kann die Spannungsschätzeinheit 32A bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 einen ersten Spannungsschwellenwert nicht übersteigt (710). Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den ersten Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, falls die geschätzte Spannung kleiner als 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A ist. Spezifischer kann ein Verhältnis des ersten widerstandsbehafteten Elements 170 und des zweiten widerstandsbehafteten Elements 172 nach 2 eine Spannung ausgeben, die einer logischen '1' entspricht, falls die geschätzte Spannung größer als 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A ist. In einem Beispiel kann der Komparator 274 nach 3 eine Spannung, die einer logischen '1' entspricht, ausgeben, falls die geschätzte Spannung größer als 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A ist. In einem Beispiel kann der Controller 378 nach 4A am Ausgang 384 eine Spannung, die einer logischen '1' entspricht, ausgeben, falls die geschätzte Spannung größer als 80 % einer Nennspannung des Kondensators 36A ist.
  • In Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 den ersten Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, kann die Schalteinheit 34A eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 vergrößern (712). Die Schalteinheit 34A kann z. B. in einem geschlossenen Zustand arbeiten, um den Kondensator 36A an die Spannungsschiene 12 und an den Bezugsknoten 14 zu koppeln.
  • Sobald die Schalteinheit 34A die Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 vergrößert hat, kann die Schalteinheit 34A eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 in Reaktion auf das Bestimmen, dass die Spannung der Spannungsschiene 12 und des Bezugsknotens 14 einen zweiten Spannungsschwellenwert übersteigt, entkoppeln (714). In Reaktion auf die Spannungsschätzeinheit 32A, die bestimmt, dass eine geschätzte Spannung größer als 90 % einer Nennspannung des Kondensators 36A ist, kann die Schalteinheit 34A z. B. in einem offenen Zustand arbeiten, um den Kondensator 36A von der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 zu entkoppeln.
  • 9A ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 9A wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um die durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu vergrößern.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Techniken kann ein erster Spannungsverdopplergleichrichter 810 dazu ausgebildet sein, unter Verwendung der durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung mehrere Kondensatoren separat zu laden, anstatt einen einzigen Kondensator unter Verwendung einer von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung zu laden. In dieser Weise kann der erste Spannungsverdopplergleichrichter 810 eine Spitzenspannung ausgeben, die größer als eine durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spitzenspannung ist. Weil sich überdies der Wirkungsgrad des Wandlers 16 erhöhen kann, da eine erhaltene Spannung zunimmt, kann der erste Spannungsverdopplergleichrichter 810 einen Wirkungsgrad des Wandlers 16 erhöhen, was einen Gesamtwirkungsgrad des Adapters 802 erhöhen kann.
  • Wie in dem Beispiel nach 9A veranschaulicht ist, kann das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 einen Adapter 802 enthalten, der den ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810 und den Wandler 16 umfasst. Obwohl das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 als ein Spannungsverdoppler bezeichnet wird, kann es sich auf irgendein System beziehen, das dazu ausgebildet, eine höhere Spitzenspannung als die erhaltene auszugeben. Das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 kann z. B. eine um ~10 %, ~20 %, ~40 %, ~60 % oder einen anderen definierten Prozentsatz höhere Spitzenspannung als eine durch die Wechselspannungsquelle 4 erhaltene Spitzenspannung an den Wandler 16 ausgeben. Wie gezeigt ist, kann der erste Spannungsverdopplergleichrichter 810 einen Treiber 811, eine Leitungszustandseinheit 813, einen Gleichrichter 815, eine Schalteinheit 817 und eine hintereinandergeschaltete Kette 819, die einen Kondensator 821 und einen Kondensator 823 umfasst, enthalten. In einigen Beispielen können der Kondensator 821 und/oder der Kondensator 832 unipolar oder polar (z. B. mit einem positiven Knoten und einem negativen Knoten konfiguriert) sein. In einigen Beispielen können der Kondensator 821 und/oder der Kondensator 832 bipolar (z. B. mit zwei Knoten konfiguriert, wobei irgendein Knoten der positive Knoten sein kann) sein.
  • Der Gleichrichter 815 kann dazu ausgebildet sein, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle 4 zu erhalten und eine gleichgerichtete Wechselspannung zwischen die Spannungsschiene 12 und den Bezugsknoten 14 zu liefern. Wie gezeigt ist, umfasst der Gleichrichter 815 eine Diode 831, die eine Anode, die an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an einen zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 gekoppelt ist, umfasst, eine Diode 833, die eine Anode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, umfasst, und eine Diode 835, die eine Anode, die an einen ersten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, umfasst.
  • Die Schalteinheit 817 kann dazu ausgebildet sein, den Kondensator 821 und den Kondensator 823 selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung der hintereinandergeschalteten Kette 819 größer als eine Spitzenspannung der durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferten Wechselspannung ist. Wie gezeigt ist, umfasst die Schalteinheit 817 ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 841 und ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 843. Obwohl in 9A ein MOSFET-Symbol als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 gezeigt ist, kann anstelle des MOSFET, wie in 9A beschrieben ist, irgendeine elektrische Vorrichtung, die durch eine Spannung gesteuert ist, verwendet werden. Obwohl die Beispiele die Schalteinheit 817 unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können, kann die Schalteinheit 817 zusätzlich in einigen Beispielen ein stromgesteuertes Element verwenden. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 einen ersten Knoten (z. B. einen Drain), der an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten (z. B. eine Source), die an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, und einen Steuerknoten (z. B. ein Gate) enthalten. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 einen ersten Knoten (z. B. einen Drain), der an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten (z. B. eine Source), die an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, und einen Steuerknoten (z. B. ein Gate) enthalten. Es sollte erkannt werden, dass ein Verarmungs-FET als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und/oder das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 verwendet werden kann. In einigen Fällen kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 eine intrinsische Diode enthalten, die es erlaubt, dass der Gleichrichter 815 eine Diode weglässt (z. B. nur die Dioden 831, 833 und 835 umfasst). Zusätzlich kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 geschaltet werden, so dass eine intrinsische Diode umgangen wird, wobei dadurch ein Wirkungsgrad des Adapters 802 erhöht wird.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Techniken kann es das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 erlauben, dass das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und/oder das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 eine unidirektionale Blockierung anstatt der bidirektionalen Blockierung verwenden. Das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 kann z. B. dazu ausgebildet sein, es zu erlauben, dass ein Strom von dem ersten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 zu dem zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 fließt, wenn ein an dem Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 erhaltenes Signal einem Schwellenwert (z. B. einer Einschaltspannung) entspricht, und dazu ausgebildet sein, es zu verhindern, dass ein Strom von dem ersten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 zu dem zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 fließt, wenn das an dem Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht, wobei das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 dazu ausgebildet, es zu erlauben, dass ein Strom von dem zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 zu dem ersten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 fließt, wenn das an dem Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht und wenn das an dem Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 erhaltene Signal dem Schwellenwert entspricht. Das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und/oder das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 als solches können jedes als ein einzelner MOSFET mit einer intrinsischen Körperdiode anstatt als ein mechanisches Relais oder zwei MOSFETs in einer antiparallelen Konfiguration implementiert sein, wobei dadurch eine Komplexität, die Kosten, eine Größe und/oder ein Widerstandsverlust des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 verringert werden. Wie im Folgenden weiter beschrieben wird, kann überdies das Implementieren des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841 und/oder des spannungsgesteuerten Schaltungselements 843 als eine unidirektionale Blockierung die Verwendung eines Halbbrückentreibers erlauben, um das Schalten zu steuern, wobei dadurch die Kosten und eine Komplexität des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 weiter verringert werden.
  • Der Treiber 811 kann dazu ausgebildet sein, während eines ersten Zustands (z. B. einer hohen Leitung) des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 in einem offenen Zustand zu betreiben und das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 in einem geschlossenen Zustand zu betreiben und während eines zweiten Zustands (z. B. einer tiefen Leitung) des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 in einem geschlossenen Zustand zu betreiben und das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 in einem offenen Zustand zu betreiben. Der Treiber 811 kann z. B. in einem von einem ersten Zustand, der ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, oder einem zweiten Zustand, der ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, arbeiten. Wie gezeigt ist, kann der Treiber 811 einen Halbbrückentreiber 851, einen Kondensator 853, einen Kondensator 855, eine Spannungsquelle 857 und eine Diode 859 enthalten. Die Spannungsquelle 857 kann irgendeine geeignete Spannungsvorrichtung sein, die dazu ausgebildet, das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und/oder das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 einzuschalten. Der Halbbrückentreiber 851 kann den Kondensator 855 selektiv an einen Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 843, um das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 zu schalten, koppeln und den Kondensator 853 selektiv an einen Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements 841, um das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 zu schalten, koppeln. Es sollte erkannt werden, dass in einigen Beispielen der Treiber 811 unter Verwendung einer oder mehrerer Spannungsschätzeinheiten 32 gesteuert werden kann. Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Leitungspegel einer Wechselspannung, einer gleichgerichteten Wechselspannung oder einer anderen Spannung einem ersten Zustand (z. B. einer hohen Leitung) oder einem zweiten Zustand (z. B. einer tiefen Leitung) entspricht, während die Schalteinheit 34A, der Kondensator 36A und die Starteinheit 38A weggelassen sind.
  • Die Leitungszustandseinheit 813 kann dazu ausgebildet sein, den Treiber 811 zu steuern, um das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 in einem ersten Zustand (z. B. einer hohen Leitung) oder einem zweiten Zustand (z. B. einer tiefen Leitung) zu betreiben. In einigen Beispielen kann die Leitungszustandseinheit 813 eine analoge Schaltung enthalten. In einigen Beispielen kann die Leitungszustandseinheit 813 ein Mikrocontroller in einer einzelnen integrierten Schaltung sein, die einen Prozessorkern, einen Speicher, Eingänge und Ausgänge umfasst. In einigen Beispielen kann die Leitungszustandseinheit 813 eine Kombination aus einer oder mehreren analogen Komponenten und einer oder mehreren digitalen Komponenten sein.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Techniken kann das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800 jeden Kondensator eines Satzes von Kondensatoren mit der Wechselspannungsquelle 4 laden und die resultierende Spannung über einer hintereinandergeschalteten Kette der Kondensatoren an den Wandler 16 liefern, anstatt einen einzelnen Kondensator parallel mit der Wechselspannungsquelle 4 zu laden und die Spannung über dem einzelnen Kondensator an den Wandler 16 zu liefern. In einigen Beispielen lädt während des ersten Zustands (z. B. einer hohen Leitung) des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 eine durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in einer ersten Richtung den Kondensator 821 und lädt eine von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in einer zweiten Richtung den Kondensator 821. In einigen Beispielen lädt während des zweiten Zustands (z. B. der tiefen Leitung) des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der ersten Richtung den Kondensator 821, während die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den Kondensator 823 lädt. In dieser Weise kann der Wandler 16 von der hintereinandergeschalteten Kette 819 eine höhere Spannung erhalten, als von der Wechselspannungsquelle 4 geliefert wird, was den Wirkungsgrad des Wandlers 16 erhöhen kann und dadurch zu einem erhöhten Wirkungsgrad des Adapters 802 führt. Überdies erlaubt es das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 800, das das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 und der Kondensator 823 eine Nennspannung aufweisen, die ein halb einer von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten vollen Eingangsspannung ist, wobei dadurch ein Volumen des Adapters 802 weiter verringert wird.
  • 9B ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften zweiten Spannungsverdopplergleichrichter 812 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 9B wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 9B veranschaulicht ist, umfasst das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 801 den Gleichrichter 815, die Leitungszustandseinheit 813, die hintereinandergeschaltete Kette 819 und den Treiber 811, wie in 9A beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann der Adapter 803 des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 801 eine Schalteinheit 818 anstelle der Schalteinheit 817 nach 9A enthalten. Die Schalteinheit 818 kann ähnlich zu der Schalteinheit 817 nach 9A ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 841 enthalten. Wie gezeigt ist, kann die Schalteinheit 818 anstelle des spannungsgesteuerten Schaltungselements 843 eine Diode 844 enthalten. Die Diode 844 kann eine Anode, die an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, enthalten.
  • 9C ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften dritten Spannungsverdopplergleichrichter 850 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 9C wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 9C veranschaulicht ist, umfasst das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 861 den Gleichrichter 815, die Leitungszustandseinheit 813, die hintereinandergeschaltete Kette 819 und den Treiber 811, wie in 9A beschrieben ist. In dem Beispiel nach 9C ist der Kondensator 823 der hintereinandergeschalteten Kette 819 bipolar (z. B. ein Keramik-, Polyesterschicht- (z. B. MYLAR-) oder ein anderer bipolarer Kondensator). Wie gezeigt ist, kann der Adapter 852 des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 861 anstelle der Schalteinheit 817 nach 9A eine Schalteinheit 816 enthalten. Die Schalteinheit 816 kann ähnlich zu der Schalteinheit 817 nach 9A ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 841 enthalten. Wie gezeigt ist, kann die Schalteinheit 816 das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 weglassen, weil der Kondensator 823 der hintereinandergeschalteten Kette 819 bipolar ist.
  • 10 ist ein Stromlaufplan, der eine beispielhafte Leitungszustandseinheit 863 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. Die Leitungszustandseinheit 863 kann dazu ausgebildet sein, den Treiber 811 zu steuern, das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 862 in einem ersten Zustand (z. B. einer hohen Leitung) oder in einem zweiten Zustand (z. B. einer tiefen Leitung) zu betreiben. Wie gezeigt ist, kann die Leitungszustandseinheit 863 einen ersten Spannungsteiler, der eine Spannung der Wechselspannungsquelle 4 angibt und der durch ein widerstandsbehaftetes Element 865 und ein widerstandsbehaftetes Element 866 gebildet ist, einen zweiten Spannungsteiler, der eine Bezugsspannung angibt und der durch ein widerstandsbehaftetes Element 867 und ein widerstandsbehaftetes Element 868 gebildet ist, einen Komparator 871 und eine Zustandsmaschine 873 enthalten.
  • Die Zustandsmaschine 873 kann dazu ausgebildet sein, in dem ersten Zustand (z. B. der hohen Leitung) zu starten, so dass der Kondensator 853 des Treibers 811, wie in 9A gezeigt ist, vor dem Schalten in den zweiten Zustand (z. B. der tiefen Leitung) (z. B. während 1 Millisekunde) geladen wird. In dieser Weise kann der Kondensator 853 vollständig geladen werden, um sicherzustellen, dass der Treiber 811 das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 einschalten kann. Die Zustandsmaschine 873 kann eine analoge Schaltung enthalten. In einigen Beispielen kann die Zustandsmaschine 873 ein Mikrocontroller in einer einzigen integrierten Schaltung sein, die einen Prozessorkern, einen Speicher, Eingänge und Ausgänge umfasst. In einigen Beispielen kann die Zustandsmaschine 873 eine Kombination aus einer oder mehreren analogen Komponenten und einer oder mehreren digitalen Komponenten sein.
  • 11A ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften vierten Spannungsverdopplergleichrichter 910 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 11A wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 11A veranschaulicht ist, umfasst das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 900 einen Adapter 902, der den Gleichrichter 815 und die hintereinandergeschaltete Kette 819, die den Kondensator 821 und den Kondensator 823 umfasst, wie in 9A beschrieben ist, und die Leitungszustandseinheit 813, wie in 10 beschrieben ist, umfasst. Wie gezeigt ist, umfasst das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 900 anstelle der Schalteinheit 817 die Schalteinheit 917.
  • Die Schalteinheit 917 kann dazu ausgebildet sein, den Kondensator 821 und den Kondensator 823 selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung der hintereinandergeschalteten Kette 819 größer als eine Spitzenspannung der von dem Gleichrichter 815 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung ist. Wie gezeigt ist, umfasst die Schalteinheit 917 ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 941 und ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 943. Obwohl in 11A ein MOSFET-Symbol als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 941 und das spannungsgesteuerte Schaltungselement 943 gezeigt ist, kann anstelle des MOSFET, wie in 11A beschrieben ist, irgendeine elektrische Vorrichtung, die durch eine Spannung gesteuert ist, verwendet werden. Obwohl die Beispiele die Schalteinheit 917 unter Verwendung eines spannungsgesteuerten Elements veranschaulichen können, kann in einigen Beispielen die Schalteinheit 917 zusätzlich ein stromgesteuertes Element verwenden. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 941 einen ersten Knoten (z. B. einen Drain), der an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten (z. B. eine Source), der an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle 4 gekoppelt ist, und einen Steuerknoten (z. B. ein Gate) enthalten. Wie gezeigt ist, kann das spannungsgesteuerte Schaltungselement 943 einen ersten Knoten (z. B. einen Drain), der an die Spannungsschiene 12 gekoppelt ist, einen zweiten Knoten (z. B. eine Source), der an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, und einen Steuerknoten (z. B. ein Gate) enthalten. Es sollte erkannt werden, dass ein Verarmungs-FET als das spannungsgesteuerte Schaltungselement 941 und/oder das spannungsgesteuerte Schaltungselement 943 verwendet werden kann. In dieser Weise erlaubt das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 900, dass der Kondensator 821 eine Nennspannung aufweist, die ein halb einer von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten vollen Eingangsspannung ist, wobei dadurch das Volumen des Adapters 902 weiter verringert wird.
  • 11B ist ein Stromlaufplan, der einen beispielhaften fünften Spannungsverdopplergleichrichter 911 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 11B wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 11B veranschaulicht ist, umfasst das Spannungsverdoppler-Schaltsystem 901 den Gleichrichter 815, die Leitungszustandseinheit 813, die hintereinandergeschaltete Kette 819 und den Treiber 811, wie in 9A beschrieben ist. Wie gezeigt ist, kann der Adapter 903 des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 903 anstelle der Schalteinheit 917 nach 11A eine Schalteinheit 918 enthalten. Die Schalteinheit 918 kann ähnlich zu der Schalteinheit 917 nach 11A ein spannungsgesteuertes Schaltungselement 941 enthalten. Wie gezeigt ist, kann die Schalteinheit 918 anstelle des spannungsgesteuerten Schaltungselements 943 eine Diode 944 enthalten. Die Diode 944 kann eine Anode, die an den Bezugsknoten 14 gekoppelt ist, und eine Kathode, die an den zweiten Knoten des Kondensators 821 gekoppelt ist, enthalten.
  • 12 ist eine graphische Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb 950 der hohen Leitung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 12 wird im Folgenden im Kontext des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 nach 9A beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 815, dem Treiber 811, der Schalteinheit 817, der Leitungszustandseinheit 813, der hintereinandergeschalteten Kette 819, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen.
  • Wie gezeigt ist, liefert die Wechselspannungsquelle 4 während einer ersten Hälfte eines Zyklus 956 eine Spannung 952 in einer ersten Richtung (z. B. positiv) und liefert während einer zweiten Hälfte des Zyklus 956 eine Spannung 953 in einer zweiten Richtung, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist. In dem beispielhaften Betrieb 950 der hohen Leitung arbeitet das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 nach 9A in einem offenen Zustand und arbeitet das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 in einem geschlossenen Zustand. Der Kondensator 821 als solcher wird sowohl durch die Spannung 952 als auch durch die Spannung 953 geladen, während der Kondensator 823 umgangen wird, wobei deshalb die von dem ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810 in den Wandler 16 ausgegebene Spannung die gleiche wie die Spannung über dem Kondensator 821 ist, die in 12 als eine Spannung 958 gezeigt ist.
  • 13 ist eine graphische Darstellung, die einen beispielhaften Betrieb der tiefen Leitung gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 13 wird im Folgenden im Kontext des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800 nach 9A beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 815, dem Treiber 811, der Schalteinheit 817, der Leitungszustandseinheit 813, der hintereinandergeschalteten Kette 819, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen.
  • Wie gezeigt ist, liefert die Wechselspannungsquelle 4 während einer ersten Hälfte eines Zyklus 956 eine Spannung 952 in einer ersten Richtung (z. B. positiv) und liefert während einer zweiten Hälfte des Zyklus 956 eine Spannung 953 in einer zweiten Richtung, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist. In dem beispielhaften Betrieb 951 der tiefen Leitung arbeitet das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 nach 9A in einem geschlossenen Zustand und arbeitet das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 in einem offenen Zustand. Der Kondensator 821 als solcher wird durch die Spannung 952 auf die Spannung 960 geladen, während der Kondensator 823 durch die Spannung 953 auf die Spannung 961 geladen wird, wobei deshalb die Spannungsausgabe von dem ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810 in den Wandler 16 die Summe der momentanen Spannungen 960 und 961 ist, die in 13 als eine Spannung 962 gezeigt ist. In dieser Weise kann die Schalteinheit 817 dazu ausgebildet sein, den Kondensator 821 und den Kondensator 823 selektiv zu schalten, so dass die Spannung 962 der hintereinandergeschalteten Kette 819 eine Spitzenspannung 964 (z. B. ~170 Volt) aufweist, die größer als eine Spitzenspannung 966 (z. B. ~85 Volt) der Spannung 952 ist.
  • 14 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können. Lediglich für Veranschaulichungszwecke werden die beispielhaften Operationen im Folgenden im Kontext des Spannungsverdoppler-Schaltsystems 800, das in 9A gezeigt ist, beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 815, der Schalteinheit 817, dem Treiber 811, der Leitungszustandseinheit 813, der hintereinandergeschalteten Kette 819, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu vergrößern.
  • Gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung empfängt der Gleichrichter 815 des Adapters 802 von der Wechselspannungsquelle 4 eine Wechselspannung, die während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung umfasst, (1002). Der Treiber 811 bestimmt, ob ein Leitungspegel der Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung (engl.: high-line condition) oder einem Zustand einer tiefen Leitung (engl.: low-line condition) entspricht, (1004). Der Komparator 871 nach 10 kann z. B. bestimmen, dass die Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung entspricht, wenn eine von dem durch das widerstandsbehaftete Element 865 und das widerstandsbehaftete Element 866 gebildeten ersten Spannungsteiler ausgegebene Spannung größer als eine durch den durch das widerstandsbehaftete Element 867 und das widerstandsbehaftete Element 868 gebildeten zweiten Spannungsteiler ausgegebene Spannung ist. In einem weiteren Beispiel können eine oder mehrere Spannungsschätzeinheiten 32 bestimmen, ob ein Leitungspegel der Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung oder einem Zustand einer tiefen Leitung entspricht. Es sollte erkannt werden, dass in einigen Beispielen eine oder mehrere Spannungsschätzeinheiten 32 verwendet werden können, um eine Spannung zu schätzen und/oder zu bestimmen, ob ein Leitungspegel des Wechselstromsignals einem Zustand einer hohen Leitung oder einem Zustand einer tiefen Leitung entspricht, während eine oder mehrere andere Komponenten weggelassen sind. Die Spannungsschätzeinheit 32A kann z. B. verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Leitungspegel der Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung oder einem Zustand einer tiefen Leitung entspricht, während die Schalteinheit 34A, der Kondensator 36A und die Starteinheit 38A weggelassen sind.
  • In Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer hohen Leitung entspricht ("ZUSTAND EINER HOHEN LEITUNG" nach 1004), schaltet die Schalteinheit 817 selektiv, so dass die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die durch die Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt (1006). Der Treiber 811 kann z. B. in einem ersten Zustand (z. B. einem Zustand einer hohen Leitung) arbeiten, der ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, so dass die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der ersten Richtung den Kondensator 821 nach 9A lädt und die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der zweiten Richtung außerdem den Kondensator 821 nach 9A lädt.
  • Andererseits schaltet in Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer tiefen Leitung entspricht ("ZUSTAND EINER TIEFEN LEITUNG" nach 1004), die Schalteinheit 817 selektiv, so dass die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt, während die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung dem zweiten Kondensator lädt (1008). Der Treiber 811 kann z. B. in einem zweiten Zustand (z. B. einem Zustand einer tiefen Leitung) arbeiten, der ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, so dass die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der ersten Richtung den Kondensator 821 nach 9 lädt, während die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der zweiten Richtung außerdem den Kondensator 823 nach 9A lädt.
  • 15 ist ein Stromlaufplan, der ein beispielhaftes erstes Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1100 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 15 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 15 veranschaulicht ist, umfasst das erste Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1100 den ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810, wie in 9A beschrieben ist, anstelle des Gleichrichters 10 und ein Kondensatormodul 20A, das mit der hintereinandergeschalteten Kette 819 parallelgeschaltet ist. In einigen Fällen kann das erste Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1100 mehr als ein Kondensatormodul 20, z. B. die Kondensatormodule 20A–N, enthalten.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Techniken kann das erste Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1100 dazu ausgebildet sein, sowohl mehrere Kondensatoren unter Verwendung der von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung separat zu laden als auch eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene 12 und dem Bezugsknoten 14 bei tiefen Spannungen selektiv zu vergrößern, anstatt einen einzelnen Kondensator unter Verwendung der von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung zu laden und einen Kondensator ungeachtet der gleichgerichteten Wechselspannung mit dem Wandler 16 parallelzuschalten. In dieser Weise kann das erste Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1100 eine Spitzenspannung ausgeben, die größer als eine durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spitzenspannung ist, und die Spannungswelligkeit einer gleichgerichteten Wechselspannung verringern, um einen Wirkungsgrad des Wandlers 16 zu erhöhen, während ein Volumen des Adapters 1102 verringert wird.
  • 16 ist ein Stromlaufplan, der ein beispielhaftes zweites Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1200 gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung veranschaulicht. 16 wird im Folgenden im Kontext des Kondensatorschaltsystems 1 nach 1 beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Spannungsschiene 12, dem Bezugsknoten 14, dem Kondensator 18, den Kondensatormodulen 20 und dem Wandler 16 verwendet werden, um eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen. Wie in dem Beispiel nach 16 veranschaulicht ist, umfasst das zweite Spannungsverdoppler- und Kondensatorschaltsystem 1200 einen ersten Spannungsverdopplergleichrichter 810, wie in 9A beschrieben ist, anstelle des Gleichrichters 10 und ein Kondensatormodul 20A, das mit dem Kondensator 821 anstatt mit der hintereinandergeschalteten Kette 819 parallelgeschaltet ist. In einigen Fällen kann das zweite Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1200 mehr als ein Kondensatormodul 20, z. B. die Kondensatormodule 20A–N, enthalten.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Techniken kann das zweite Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1200 dazu ausgebildet sein, sowohl mehrere Kondensatoren unter Verwendung der von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung separat zu laden als auch eine effektive Kapazität des Kondensators 821 bei tiefen Spannungen selektiv zu vergrößern, anstatt einen einzelnen Kondensator unter Verwendung der von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferten gleichgerichteten Wechselspannung zu laden und einen Kondensator ungeachtet der gleichgerichteten Wechselspannung mit dem Kondensator 821 parallelzuschalten. In dieser Weise kann das zweite Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystem 1200 eine Spitzenspannung ausgeben, die größer als eine durch die Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spitzenspannung ist, und die Spannungswelligkeit einer gleichgerichteten Wechselspannung effektiv verringern, um einen Wirkungsgrad des Wandlers 16 zu erhöhen, während ein Volumen des Adapters 1102 verringert wird.
  • 17 ist ein Ablaufplan, der mit den Techniken konsistent ist, die durch eine Schaltung gemäß dieser Offenbarung ausgeführt werden können. Lediglich für Veranschaulichungszwecke werden die beispielhaften Operationen im Folgenden im Kontext des ersten Spannungsverdopplergleichrichter- und Kondensatorschaltsystems 1100, wie in 15 gezeigt ist, beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Techniken können jedoch in irgendeiner Permutation und in irgendeiner Kombination mit der Wechselspannungsquelle 4, dem Gleichrichter 815, der Schalteinheit 817, dem Treiber 811, der Leitungszustandseinheit 813, der hintereinandergeschalteten Kette 819, dem Wandler 16 und der Last 6 verwendet werden, um die Spannungswelligkeit einer Gleichspannung zu verringern und eine durch den Wandler 16 erhaltene Spannung zu erhöhen.
  • Gemäß einer oder mehreren Techniken dieser Offenbarung empfängt der Gleichrichter 815 des Adapters 1102 von der Wechselspannungsquelle 4 eine Wechselspannung, die während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung umfasst, (1302). Als Nächstes bestimmt der Treiber 811, ob ein Leitungspegel der Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung oder einem Zustand einer tiefen Leitung entspricht, (1304). Der Komparator 871 nach 10 kann z. B. bestimmen, dass das Wechselstromstromsignal einem Zustand einer hohen Leitung entspricht, wenn eine durch den durch das widerstandsbehaftete Element 865 und das widerstandsbehaftete Element 866 gebildeten ersten Spannungsteiler ausgegebene Spannung größer als eine durch den durch das widerstandsbehaftete Element 867 und das widerstandsbehaftete Element 868 gebildeten zweiten Spannungsteiler ausgegebene Spannung ist. In einem weiteren Beispiel können eine oder mehrere Spannungsschätzeinheiten 32 bestimmen, ob ein Leitungspegel der Wechselspannung einem Zustand einer hohen Leitung oder einem Zustand einer tiefen Leitung entspricht.
  • In Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer hohen Leitung ("ZUSTAND EINER HOHEN LEITUNG" nach 1304) entspricht, schaltet die Schalteinheit 817 selektiv, so dass die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt (1306). Der Treiber 811 kann z. B. in einem ersten Zustand (z. B. einem Zustand einer hohen Leitung) arbeiten, der ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, so dass die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der ersten Richtung den Kondensator 821 nach 15 lädt und die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den Kondensator 821 nach 15 lädt. Zusätzlich verhindert in Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer hohen Leitung ("ZUSTAND EINER HOHEN LEITUNG" nach 1304) entspricht, das Kondensatormodul 20A, dass der Kondensator 36A nach 1 eine Nennspannung übersteigt, durch das Abschalten des Kondensators 36A (1308). Die Schalteinheit 34A des Kondensatormoduls 20A arbeitet z. B. während des Zustands einer hohen Leitung in einem offenen Zustand.
  • Andererseits schaltet die Schalteinheit 817 in Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer tiefen Leitung ("ZUSTAND EINER TIEFEN LEITUNG" nach 1304) entspricht, selektiv, so dass die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator lädt (1310). Der Treiber 811 kann z. B. in einem zweiten Zustand (z. B. einem Zustand einer tiefen Leitung) arbeiten, der ein Gate-Signal einer logischen '1' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 841 und ein Gate-Signal einer logischen '0' für das spannungsgesteuerte Schaltungselement 843 erzeugt, so dass die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der ersten Richtung den Kondensator 821 nach 15 lädt und die von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den Kondensator 823 nach 15 lädt. Zusätzlich vergrößert in Reaktion auf das Bestimmen, dass der Leitungspegel der Wechselspannung dem Zustand einer tiefen Leitung ("ZUSTAND EINER TIEFEN LEITUNG" nach 1304) entspricht, das Kondensatormodul 20A die Kapazität der Spannungsschiene 12 durch das Zuschalten des Kondensators 36A nach 1 (1312). Die Schalteinheit 34A des Kondensatormoduls 20A kann in einem geschlossenen Zustand arbeiten, so dass eine Kapazität von 36A zu einer Gesamtkapazität der hintereinandergeschalteten Kette 819 hinzugefügt wird, wie in 15 gezeigt ist. In einigen Beispielen kann die Schalteinheit 34A des Kondensatormoduls 20A in einem geschlossenen Zustand arbeiten, so dass eine Kapazität von 36A zu einer Kapazität des Kondensators 821 hinzugefügt wird, wie in 16 gezeigt ist.
  • Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung veranschaulichen.
  • Beispiel 1. Eine Schaltung, die Folgendes umfasst: eine Spannungsschiene; einen Bezugsknoten; einen ersten Kondensator, der an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt ist; und ein Kondensatormodul, das Folgendes umfasst: einen zweiten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den zweiten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den zweiten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  • Beispiel 2. Die Schaltung nach Beispiel 1, die ferner Folgendes umfasst: eine Spannungsquelle, die an die Spannungsschiene und den Bezugsknoten gekoppelt ist.
  • Beispiel 3. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–2, wobei: die Schalteinheit ein spannungsgesteuertes Schaltungselement umfasst, das einen ersten Knoten, der an die Spannungsschiene gekoppelt ist, einen zweiten Knoten und einen Steuerknoten umfasst; und der zweite Kondensator einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements der Schalteinheit gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 4. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–3, die ferner Folgendes umfasst: ein erstes widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements an den zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements der Schalteinheit und den ersten Knoten des zweiten Kondensators gekoppelt ist; und ein zweites widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements und an den Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements der Schalteinheit gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 5. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–4, die ferner Folgendes umfasst: ein erstes widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements an die Spannungsschiene gekoppelt ist; ein zweites widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten gekoppelt ist, umfasst; und einen Komparator, der einen Ausgang, einen ersten Eingang, der an eine Bezugsspannung gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der an den zweiten Knoten des ersten widerstandsbehafteten Elements gekoppelt ist, umfasst, wobei die Schalteinheit basierend auf einen an dem Ausgang des Komparators erzeugten Signal den zweiten Kondensator selektiv an die Spannungsschiene und den Bezugsknoten koppelt.
  • Beispiel 6. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–5, die ferner Folgendes umfasst: einen Controller, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang umfasst; einen Transformator eines Wandlers, wobei der Transformator wenigstens eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung umfasst, wobei die erste Wicklung des Transformators einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst und die zweite Wicklung des Transformators an den Ausgang des Wandlers gekoppelt ist; ein erstes widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den ersten Knoten der ersten Wicklung gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den ersten Eingang des Controllers gekoppelt ist, umfasst; und ein zweites widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den ersten Eingang des Controllers gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den zweiten Eingang des Controllers und den zweiten Knoten der ersten Wicklung gekoppelt ist, umfasst, wobei die Schalteinheit basierend auf einem an dem Ausgang des Controllers erzeugten Signal den zweiten Kondensator selektiv an die Spannungsschiene und den Bezugsknoten koppelt.
  • Beispiel 7. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–6, wobei das Kondensatormodul eine Starteinheit umfasst, wobei die Starteinheit Folgendes umfasst: ein spannungsgesteuertes Schaltungselement, das einen ersten Knoten, der an die Spannungsschiene gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an den ersten Knoten des zweiten Kondensators gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst; ein erstes widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements der Starteinheit gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Steuerknoten des spannungsgesteuerten Schaltungselements der Starteinheit gekoppelt ist, umfasst; und ein zweites widerstandsbehaftetes Element, das einen ersten Knoten, der an den Steuerknoten des spannungsgesteuerten Elements der Starteinheit gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an den Bezugsknoten gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 8. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–7, die ferner Folgendes umfasst: ein zweites Kondensatormodul, das wenigstens Folgendes umfasst: einen dritten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit des zweiten Kondensatormoduls in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die Schalteinheit des zweiten Kondensatormoduls in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  • Beispiel 9. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–8, wobei der erste Kondensator eine geringere Kapazität als der zweite Kondensator aufweist; und der erste Kondensator einer höhere Nennspannung als der zweite Kondensator aufweist.
  • Beispiel 10. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 1–9, wobei: der erste Kondensator eine parasitäre Kapazität der Schaltung ist.
  • Beispiel 11. Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Schätzen durch eine Schaltung einer Spannung zwischen einer Spannungsschiene und einem Bezugsknoten; Bestimmen durch die Schaltung, ob die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten einen Spannungsschwellenwert übersteigt, in Reaktion auf das Schätzen der Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten; und Vergrößern durch die Schaltung einer Kapazität zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten durch das selektive Koppeln durch die Schaltung eines Kondensators an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten in Reaktion auf das Bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt.
  • Beispiel 12. Das Verfahren nach Beispiel 11, das Folgendes umfasst: Entkoppeln durch die Schaltung des Kondensators von der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten in Reaktion auf das Bestimmen, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten einen zweiten Spannungsschwellenwert übersteigt.
  • Beispiel 13. Das Verfahren nach irgendeiner Kombination der Beispiele 11–12, wobei: das Schätzen der Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten das Schätzen durch die Schaltung einer Spannung des Kondensators umfasst.
  • Beispiel 14. Das Verfahren nach irgendeiner Kombination der Beispiele 11–13, wobei: das Schätzen der Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten das Schätzen durch die Schaltung einer Spannung an einer ersten Wicklung eines Transformators umfasst, wobei der Transformator eine zweite Wicklung umfasst, die an einen Ausgang eines Schaltleistungswandlers gekoppelt ist, der die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten in eine weitere Spannung umsetzt.
  • Beispiel 15. Das Verfahren nach irgendeiner Kombination der Beispiele 11–14, wobei: der Spannungsschwellenwert ein Anteil der Nennspannung des Kondensators ist.
  • Beispiel 16. Das Verfahren nach irgendeiner Kombination der Beispiele 11–15, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen durch die Schaltung, ob die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten einen zweiten Spannungsschwellenwert übersteigt, in Reaktion auf das Schätzen der Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten; und Vergrößern durch die Schaltung der Kapazität zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten durch das selektive Koppeln durch die Schaltung eines zweiten Kondensators an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten in Reaktion auf das Bestimmen durch die Schaltung, dass die Spannung zwischen der Spannungsschiene und dem Bezugsknoten den zweiten Spannungsschwellenwert nicht übersteigt.
  • Beispiel 17. Das Verfahren nach irgendeiner Kombination der Beispiele 11–16, das Folgendes umfasst: Koppeln durch eine Starteinheit der Schaltung des Kondensators an die Spannungsschiene und den Bezugsknoten; Schätzen durch die Starteinheit einer Spannung des Kondensators in Reaktion auf das Koppeln des Kondensators an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten; und selektives Koppeln durch die Starteinheit des Kondensators an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten basierend auf der geschätzten Spannung des Kondensators.
  • Beispiel 18. Ein System, das Folgendes umfasst: einen Gleichrichter, der dazu ausgebildet, eine gleichgerichtete Wechselspannung an eine Spannungsschiene und einen Bezugsknoten zu liefern; einen ersten Kondensator, der dazu ausgebildet, die Wechselspannungswelligkeit (AC-Spannungswelligkeit) der gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern, wobei der erste Kondensator an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt ist; ein Kondensatormodul, das dazu ausgebildet, die Wechselspannungswelligkeit der gleichgerichteten Wechselspannung zu verringern, wobei das Kondensatormodul Folgendes umfasst: einen zweiten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den zweiten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den zweiten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt; und einen Wandler, der an die Spannungsschiene und an den Bezugsknoten gekoppelt ist.
  • Beispiel 19. Das System nach Beispiel 18, wobei der Wandler Folgendes umfasst: einen Schaltleistungswandler, der dazu ausgebildet, die gleichgerichtete Wechselspannung bei einer ersten Spannung zu erhalten und eine Gleichspannung bei einer zweiten Spannung auszugeben.
  • Beispiel 20. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 18–19, das ferner Folgendes umfasst: eine Last, die an den Ausgang des Schaltleistungswandlers gekoppelt ist, wobei die Last eine elektronische Vorrichtung umfasst, die dazu ausgebildet, bei der zweiten Spannung zu arbeiten.
  • Beispiel 21. Eine Schaltung, die Folgendes umfasst: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle), die dazu ausgebildet, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist; eine Spannungsschiene; eine Bezugsschiene; einen ersten Kondensator, der einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten an die Spannungsschiene gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator, der einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, die Schaltung in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand zu betreiben, wobei während des ersten Zustands der Schaltung die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt und wobei während des zweiten Zustands der Schaltung die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator lädt.
  • Beispiel 22. Die Schaltung nach Beispiel 21, die ferner Folgendes umfasst: einen Wandler, der dazu ausgebildet, eine Spannung zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene zu erhalten und eine Gleichspannung (DC-Spannung) auszugeben, die eine andere Spannung als die Spannung zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene aufweist, wobei der Wandler an die Spannungsschiene und die Bezugsschiene gekoppelt ist.
  • Beispiel 23. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 21–22, wobei: die Schalteinheit ein erstes spannungsgesteuertes Schaltungselement umfasst, das einen ersten Knoten, der an einen ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  • Beispiel 24. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 21–23, wobei: das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement dazu ausgebildet, es zu erlauben, dass ein Strom von dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn ein an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltenes Signal einem Schwellenwert entspricht, und dazu ausgebildet, es zu verhindern, dass ein Strom von dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht, wobei das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement dazu ausgebildet, es zu erlauben, dass ein Strom von dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht und wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert entspricht.
  • Beispiel 25. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 21–24, wobei: die Schalteinheit ferner ein zweites spannungsgesteuertes Schaltungselement umfasst, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  • Beispiel 26. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 21–25, wobei die Schalteinheit ferner einen Treiber umfasst, der dazu ausgebildet: während des ersten Zustands der Schaltung das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem offenen Zustand zu betreiben und das zweite spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem geschlossenen Zustand zu betreiben; und während des zweiten Zustands der Schaltung das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem geschlossenen Zustand zu betreiben und das zweite spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem offenen Zustand zu betreiben.
  • Beispiel 27. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 21–25, die ferner Folgendes umfasst: eine erste Diode, die eine Anode, die an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und eine Kathode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, umfasst; eine zweite Diode, die eine Anode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine dritte Diode, die eine Anode, die an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 28. Eine Schaltung, die Folgendes umfasst: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle); eine Spannungsschiene; eine Bezugsschiene; einen ersten Kondensator, der einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten des ersten Kondensators an die Spannungsschiene gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator, der einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, umfasst; einen Gleichrichter, der dazu ausgebildet, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung auszugeben; eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, die gleichgerichtete Spannung zu erhalten und den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung einer hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung ist; und ein Kondensatormodul, das dazu ausgebildet, in Reaktion auf das Bestimmen, dass die gleichgerichtete Spannung einen Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene selektiv zu vergrößern.
  • Beispiel 29. Die Schaltung nach Beispiel 28, wobei der Gleichrichter Folgendes umfasst: eine erste Diode, die eine Anode, die an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und eine Kathode, die an einen zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, umfasst; eine zweite Diode, die eine Anode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine dritte Diode, die eine Anode, die an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 30. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 28–29, wobei die Schalteinheit ein erstes spannungsgesteuertes Schaltungselement umfasst, das einen ersten Knoten, der an einen ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  • Beispiel 31. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 28–30, wobei die Schalteinheit ferner Folgendes umfasst: ein zweites spannungsgesteuertes Schaltungselement, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  • Beispiel 32. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 28–31, wobei das Kondensatormodul Folgendes umfasst: einen dritten Kondensator; und eine zweite Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die zweite Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit einer hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, parallelschaltet, und wobei die zweite Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, entkoppelt.
  • Beispiel 33. Die Schaltung nach irgendeiner Kombination der Beispiele 28–32, wobei das Kondensatormodul Folgendes umfasst: einen dritten Kondensator; und eine zweite Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die zweite Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die zweite Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  • Beispiel 34. Ein System, das Folgendes umfasst: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle); einen Adapter, der Folgendes umfasst: einen Gleichrichter, der dazu ausgebildet, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung an eine Spannungsschiene und eine Bezugsschiene zu liefern; eine hintereinandergeschaltete Kette, die einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator umfasst, wobei die hintereinandergeschaltete Kette an die Spannungsschiene und an die Bezugsschiene gekoppelt ist; eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle ist; ein Kondensatormodul, das dazu ausgebildet, eine Wechselspannungswelligkeit der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu verringern; und einen Wandler, der dazu ausgebildet, die Spannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu erhalten und eine Gleichspannung (DC-Spannung) auszugeben; und eine Last, die dazu ausgebildet, die Gleichspannung von dem Wandler zu erhalten.
  • Beispiel 35. Das System nach Beispiel 34, wobei der Wandler Folgendes umfasst: einen Schaltleistungswandler, der dazu ausgebildet, die gleichgerichtete Wechselspannung bei einer ersten Spannung zu erhalten und eine Gleichspannung bei einer zweiten Spannung auszugeben.
  • Beispiel 36. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 34–35, wobei der Schaltleistungswandler dazu ausgebildet, eine galvanische Isolation zwischen der Wechselspannungsquelle und der Last bereitzustellen.
  • Beispiel 37. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 34–36, wobei: die Last eine elektronische Vorrichtung ist, die dazu ausgebildet, bei der zweiten Spannung zu arbeiten.
  • Beispiel 38. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 34–37, wobei das Kondensatormodul Folgendes umfasst: einen dritten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit der hintereinandergeschalteten Kette parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von der hintereinandergeschalteten Kette entkoppelt.
  • Beispiel 39. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 34–38, wobei das Kondensatormodul Folgendes umfasst: einen dritten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  • Beispiel 40. Das System nach irgendeiner Kombination der Beispiele 34–39, wobei: die Wechselspannungsquelle dazu ausgebildet, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist; wobei die Schalteinheit ferner dazu ausgebildet, das System in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand zu betreiben; wobei während des ersten Zustands des Systems die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt; und während des zweiten Zustands des Systems die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator lädt.
  • Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können wenigstens teilweise in Hardware, Software, Firmware oder irgendeiner Kombination daraus implementiert sein. Verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken können z. B. innerhalb eines oder mehrerer Prozessoren einschließlich sowohl eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitaler Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbarer Gatteranordnungen (FPGAs) oder irgendeiner anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltungsanordnung als auch irgendwelcher Kombinationen derartiger Komponenten implementiert sein. Der Begriff "Prozessor" oder "Prozessorschaltungsanordnung" kann sich im Allgemeinen auf irgendeine der vorhergehenden Logikschaltungsanordnungen, allein oder in Kombination mit einer anderen Logikschaltungsanordnung oder irgendeiner anderen äquivalenten Schaltungsanordnung beziehen. Eine Steuereinheit, die Hardware umfasst, kann außerdem eine oder mehrere der Techniken dieser Offenbarung ausführen.
  • Derartige Hardware, Software und Firmware können innerhalb derselben Vorrichtung oder innerhalb separater Vorrichtungen implementiert sein, um die in dieser Offenbarung beschriebenen verschiedenen Techniken zu unterstützen. Zusätzlich können irgendwelche der beschriebenen Einheiten, Module oder Komponenten zusammen oder separat als diskrete, aber als interoperable Logikvorrichtungen implementiert sein. Es ist vorgesehen, dass die Darstellung der verschiedenen Merkmale als Module oder Einheiten die verschiedenen funktionalen Aspekte hervorhebt, wobei sie nicht notwendigerweise bedeutet, dass derartige Module oder Einheiten durch separate Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten verwirklicht sein müssen. Stattdessen kann die einer oder mehreren Modulen oder Einheiten zugeordnete Funktionalität durch separate Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten oder innerhalb gemeinsamer oder separater Hardware-, Firmware- oder Software-Komponenten integriert ausgeführt werden.

Claims (20)

  1. Schaltung, die aufweist: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle), die dazu ausgebildet, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist; eine Spannungsschiene; eine Bezugsschiene; einen ersten Kondensator, der einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten des ersten Kondensators an die Spannungsschiene gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator, der einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, die Schaltung in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand zu betreiben, wobei während des ersten Zustands der Schaltung die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt und wobei während des zweiten Zustands der Schaltung die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator lädt.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: einen Wandler, der dazu ausgebildet, eine Spannung zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene zu erhalten und eine Gleichspannung (DC-Spannung) auszugeben, die eine andere Spannung als die Spannung zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene aufweist, wobei der Wandler an die Spannungsschiene und die Bezugsschiene gekoppelt ist.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der: die Schalteinheit ein erstes spannungsgesteuertes Schaltungselement aufweist, das einen ersten Knoten, der an einen ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen Steuerknoten aufweist.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, bei der: das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement dazu ausgebildet, es zu erlauben, dass ein Strom von dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn ein an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltenes Signal einem Schwellenwert entspricht, und dazu ausgebildet, es zu verhindern, dass ein Strom von dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht, und das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement dazu ausgebildet, es zu erlauben, dass ein Strom von dem zweiten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements zu dem ersten Knoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements fließt, wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert nicht entspricht und wenn das an dem Steuerknoten des ersten spannungsgesteuerten Schaltungselements erhaltene Signal dem Schwellenwert entspricht.
  5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, bei der: die Schalteinheit ferner ein zweites spannungsgesteuertes Schaltungselement aufweist, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  6. Schaltung nach Anspruch 5, wobei die Schalteinheit ferner einen Treiber aufweist, der dazu ausgebildet: während des ersten Zustands der Schaltung das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem offenen Zustand zu betreiben und das zweite spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem geschlossenen Zustand zu betreiben; und während des zweiten Zustands der Schaltung das erste spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem geschlossenen Zustand zu betreiben und das zweite spannungsgesteuerte Schaltungselement in einem offenen Zustand zu betreiben.
  7. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, die ferner aufweist: eine erste Diode, die eine Anode, die an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und eine Kathode, die an einen zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, umfasst; eine zweite Diode, die eine Anode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine dritte Diode, die eine Anode, die an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst.
  8. Schaltung, die aufweist: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle); eine Spannungsschiene; eine Bezugsschiene; einen ersten Kondensator, der einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, wobei der erste Knoten des ersten Kondensators an die Spannungsschiene gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator, der einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, umfasst; einen Gleichrichter, der dazu ausgebildet, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung auszugeben; eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, die gleichgerichtete Spannung zu erhalten und den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung einer hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung ist; und ein Kondensatormodul, das dazu ausgebildet, in Reaktion auf das Bestimmen, dass die gleichgerichtete Spannung einen Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, eine Kapazität zwischen der Spannungsschiene und der Bezugsschiene selektiv zu vergrößern.
  9. Schaltung nach Anspruch 8, wobei der Gleichrichter Folgendes umfasst: eine erste Diode, die eine Anode, die an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und eine Kathode, die an einen zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, umfasst; eine zweite Diode, die eine Anode, die an den zweiten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst; und eine dritte Diode, die eine Anode, die an den ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, und eine Kathode, die an die Spannungsschiene gekoppelt ist, umfasst.
  10. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Schalteinheit Folgendes umfasst: ein erstes spannungsgesteuertes Schaltungselement, das einen ersten Knoten, der an einen ersten Knoten der Wechselspannungsquelle gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  11. Schaltung nach Anspruch 10, bei der die Schalteinheit ferner aufweist: ein zweites spannungsgesteuertes Schaltungselement, das einen ersten Knoten, der an den zweiten Knoten des ersten Kondensators gekoppelt ist, einen zweiten Knoten, der an die Bezugsschiene gekoppelt ist, und einen Steuerknoten umfasst.
  12. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Kondensatormodul aufweist: einen dritten Kondensator; und eine zweite Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die zweite Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit einer hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, parallelschaltet, und wobei die zweite Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, entkoppelt.
  13. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Kondensatormodul aufweist: einen dritten Kondensator; und eine zweite Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die zweite Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die zweite Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  14. System, das aufweist: eine Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle); einen Adapter, der aufweist: einen Gleichrichter, der dazu ausgebildet, eine Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle zu erhalten und eine gleichgerichtete Spannung an eine Spannungsschiene und eine Bezugsschiene zu liefern; eine hintereinandergeschaltete Kette, die einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator umfasst, wobei die hintereinandergeschaltete Kette an die Spannungsschiene und an die Bezugsschiene gekoppelt ist; eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator selektiv zu schalten, so dass eine Spitzenspannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, größer als eine Spitzenspannung der Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle ist; ein Kondensatormodul, das dazu ausgebildet, eine Wechselspannungswelligkeit der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu verringern; und einen Wandler, der dazu ausgebildet, die Spannung der hintereinandergeschalteten Kette, die den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator umfasst, zu erhalten und eine Gleichspannung (DC-Spannung) auszugeben; und eine Last, die dazu ausgebildet, die Gleichspannung von dem Wandler zu erhalten.
  15. System nach Anspruch 14, bei dem der Wandler aufweist: einen Schaltleistungswandler, der dazu ausgebildet, die gleichgerichtete Wechselspannung bei einer ersten Spannung zu erhalten und eine Gleichspannung bei einer zweiten Spannung auszugeben.
  16. System nach Anspruch 15, bei dem der Schaltleistungswandler dazu ausgebildet, eine galvanische Isolation zwischen der Wechselspannungsquelle und der Last bereitzustellen.
  17. System nach Anspruch 16, bei dem: die Last eine elektronische Vorrichtung ist, die dazu ausgebildet, bei der zweiten Spannung zu arbeiten.
  18. System nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Kondensatormodul aufweist: einen dritten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit der hintereinandergeschalteten Kette parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von der hintereinandergeschalteten Kette entkoppelt.
  19. System nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Kondensatormodul aufweist: einen dritten Kondensator; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet, in einem geschlossenen Zustand und in einem offenen Zustand zu arbeiten, wobei die Schalteinheit in dem geschlossenen Zustand den dritten Kondensator mit dem ersten Kondensator parallelschaltet und wobei die Schalteinheit in dem offenen Zustand den dritten Kondensator von dem ersten Kondensator entkoppelt.
  20. System nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem: die Wechselspannungsquelle dazu ausgebildet, während einer ersten Hälfte eines Zyklus eine Spannung in einer ersten Richtung zu liefern und während einer zweiten Hälfte des Zyklus eine Spannung in einer zweiten Richtung zu liefern, wobei die erste Richtung zu der zweiten Richtung entgegengesetzt ist; die Schalteinheit ferner dazu ausgebildet, das System in einem ersten Zustand und in einem zweiten Zustand zu betreiben; während des ersten Zustands des Systems die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den ersten Kondensator lädt; und während des zweiten Zustands des Systems die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der ersten Richtung den ersten Kondensator lädt und die von der Wechselspannungsquelle gelieferte Spannung in der zweiten Richtung den zweiten Kondensator lädt.
DE102017109278.1A 2016-04-29 2017-04-28 Spannungsverdoppler für leistungswandler Ceased DE102017109278A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/142,059 2016-04-29
US15/142,059 US10033269B2 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Voltage doubler with capacitor module for increasing capacitance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017109278A1 true DE102017109278A1 (de) 2017-11-02

Family

ID=60081697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017109278.1A Ceased DE102017109278A1 (de) 2016-04-29 2017-04-28 Spannungsverdoppler für leistungswandler

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10033269B2 (de)
KR (1) KR101996718B1 (de)
CN (1) CN107453629A (de)
DE (1) DE102017109278A1 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10033264B2 (en) * 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Bulk capacitor switching for power converters
US10033269B2 (en) 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Voltage doubler with capacitor module for increasing capacitance
US10038370B2 (en) * 2016-09-27 2018-07-31 Fairchild Semiconductor Corporation Reduction of electrical size of bulk capacitors in mobile power supplies
US10116233B2 (en) * 2017-02-14 2018-10-30 Yang Chen Hybrid full bridge-voltage doubler rectifier and single stage LLC converter thereof
US10333397B2 (en) * 2017-07-18 2019-06-25 Stmicroelectronics International N.V. Multi-stage charge pump circuit operating to simultaneously generate both a positive voltage and a negative voltage
JP6496371B2 (ja) * 2017-08-28 2019-04-03 ファナック株式会社 Ｐｗｍコンバータの昇圧率が制御されるモータ駆動装置
US10205445B1 (en) * 2017-09-25 2019-02-12 Synopsys, Inc. Clock duty cycle correction circuit
CA3034422C (en) * 2018-02-20 2024-05-14 Yang Chen Line power extension for capacitor size reproduction in ac-dc converters
CN111343768A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 台达电子企业管理（上海）有限公司 Led驱动装置及led驱动方法
WO2021026519A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Casco Products Corporation Large capacitor pre-charge method and circuit
CN111130376B (zh) * 2020-01-17 2021-05-14 山特电子（深圳）有限公司 三相脉宽调制整流电路及其预充电方法
CN111624452B (zh) * 2020-05-14 2022-07-26 广东电网有限责任公司 一种用于配电电缆绝缘测试的高压发生器
US11817841B2 (en) * 2021-01-12 2023-11-14 Texas Instruments Incorporated Adaptive capacitive filter circuit

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9408056D0 (en) * 1994-04-22 1994-06-15 Switched Reluctance Drives Ltd A control circuit for an inductive load
US5663634A (en) 1996-04-30 1997-09-02 3Com Corporation Startup network for a flyback converter with linear regulation
TW328992B (en) * 1997-03-17 1998-04-01 Acer Peripherals Inc Improved low power consumption electric power supply
US5959442A (en) 1997-09-30 1999-09-28 Intel Corporation Buck converter
US6069800A (en) * 1998-07-31 2000-05-30 Astec International Limited Line harmonic correcting flyback power converter
US6175223B1 (en) * 1999-09-04 2001-01-16 Texas Instruments Incorporated Controlled linear start-up in a linear regulator
EP1178585A2 (de) * 2000-08-04 2002-02-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungssystem
JP3872331B2 (ja) 2001-03-07 2007-01-24 富士通株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ及び電源回路
IL147578A (en) * 2002-01-10 2006-06-11 Lightech Electronics Ind Ltd Lamp transformer for use with an electronic dimmer and method for use thereof for reducing acoustic noise
JP4062307B2 (ja) * 2002-05-30 2008-03-19 サンケン電気株式会社 コンバータ
US6661211B1 (en) 2002-06-25 2003-12-09 Alcatel Canada Inc. Quick-start DC-DC converter circuit and method
US7205827B2 (en) 2002-12-23 2007-04-17 The Hong Kong University Of Science And Technology Low dropout regulator capable of on-chip implementation
US6788557B2 (en) 2003-02-10 2004-09-07 Astec International Limited Single conversion power converter with hold-up time
WO2005022748A1 (de) * 2003-08-27 2005-03-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schaltung und verfahren zum verarbeiten einer speisespannung mit spannungsspitzen
TWI234339B (en) 2004-03-25 2005-06-11 Richtek Techohnology Corp High-efficiency voltage transformer
US7330364B2 (en) * 2004-10-20 2008-02-12 Supertex, Inc. Device for converting high voltage alternating current (AC) to low voltage direct current (DC) and method therefor
US7911808B2 (en) 2007-02-10 2011-03-22 Active-Semi, Inc. Primary side constant output current controller with highly improved accuracy
US7760524B2 (en) * 2007-10-17 2010-07-20 Power Integrations, Inc. Method and apparatus to reduce the volume required for bulk capacitance in a power supply
CN201541207U (zh) * 2009-06-08 2010-08-04 飞利浦(中国)投资有限公司 电信号转换电路
TWI423567B (zh) 2010-01-14 2014-01-11 Richtek Technology Corp 應用於切換式電源供應器的可調驅動電壓源及其調整驅動電壓的方法
CN201860257U (zh) * 2010-11-02 2011-06-08 冠捷投资有限公司 输入过电压保护电路
EP2538515A1 (de) 2011-06-20 2012-12-26 Dialog Semiconductor GmbH Strombegrenzter Spannungsregler mit mehreren Eingängen und Verfahren dafür
TWI458241B (zh) 2011-09-23 2014-10-21 Richtek Technology Corp 具動態壓降控制的電源供應器及其方法
WO2013086445A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 The Regents Of The University Of California Switched-capacitor isolated led driver
CN102843019B (zh) * 2012-08-23 2016-01-20 广州金升阳科技有限公司 一种滤波电路
US9367072B2 (en) * 2012-11-08 2016-06-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. AC-DC converters and method with soft-start scheme for AC-DC converters
US20140153294A1 (en) 2012-12-05 2014-06-05 Infineon Technologies Austria Ag AC/DC Power Converter Arrangement
KR102231317B1 (ko) 2013-12-16 2021-03-24 삼성전자주식회사 전압 레귤레이터 및 그것을 포함하는 전력 전달 장치
WO2016069803A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-06 Advanced Charging Technologies, LLC Electrical circuit for delivering power to consumer electronic devices
US9602009B1 (en) * 2015-12-08 2017-03-21 Power Integrations, Inc. Low voltage, closed loop controlled energy storage circuit
US9629218B1 (en) 2015-12-28 2017-04-18 Power Integrations, Inc. Thermal protection for LED bleeder in fault condition
US9977455B2 (en) * 2016-04-11 2018-05-22 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for filtering a rectified voltage
US9923451B2 (en) * 2016-04-11 2018-03-20 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for filtering a rectified voltage signal
US10033269B2 (en) 2016-04-29 2018-07-24 Infineon Technologies Austria Ag Voltage doubler with capacitor module for increasing capacitance

Also Published As

Publication number Publication date
US20170317582A1 (en) 2017-11-02
US10033269B2 (en) 2018-07-24
CN107453629A (zh) 2017-12-08
KR20170124090A (ko) 2017-11-09
KR101996718B1 (ko) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017109278A1 (de) Spannungsverdoppler für leistungswandler
US10033264B2 (en) Bulk capacitor switching for power converters
DE102011087368B4 (de) Treiberschaltung, Anordnung und Verfahren zum Bootstrapping eines Schaltertreibers
DE102015103715B4 (de) Überspannungsschutz für einen synchronen Leistungsgleichrichter
DE102018106305B4 (de) Wechselstromladung einer intelligenten Batterie
DE102011104322B4 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102019200112A1 (de) Mehrstufiger Abwärtswandler mit Rückwärtsladefähigkeit
DE102010031615A1 (de) Ladevorrichtung mit galvanischer Trennung und vielfältigen Betriebsarten
DE102017130443A1 (de) Flexibles Bootstrapping für Leistungselektronikschaltungen
DE102011077099A1 (de) Systeme und Verfahren für das Reduzieren transienter Spannungsspitzen in Matrix-Wechselrichtern
DE102018102639A1 (de) Integrierte Steuerung und Leistungsstufe für ein Schaltnetzteil, Schaltnetzteil und entsprechende Verfahren
DE102011085672A1 (de) Kompensation für Nichtlinearitäten von elektrischen Wandlern bzw. Stromrichtern
DE102014117779A1 (de) Rekonfigurierbare mehrphasenleistungsstufe für getaktete ladegeräte
DE102009028482B4 (de) Detektion einer fehlenden Diode in einer synchronen Ausgangsstufe
DE102014103450A1 (de) Leistungswandlerschaltung, die wenigstens eine Batterie aufweist
DE102018107601A1 (de) Gleichrichtervorrichtung
DE102017108091A1 (de) System und verfahren für eine getaktete leistungsversorgung
DE102021113098A1 (de) Modularer Wandler zum Verbinden von zwei Spannungspegeln
DE102015100148A1 (de) Leitungskompensation durch Nulldurchgangs-Kompensationsstrom und -widerstand
DE102011087431A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Treiben eines Kaskodenschalters
WO2016091426A1 (de) Vorrichtung zum laden einer batterieeinheit und betreiben einer lasteinheit über einen wechselrichter
DE102017214721A1 (de) Spannungswandlungsvorrichtung
DE102020105276A1 (de) Analoge prädiktive Totzeit
DE102018217302A1 (de) Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler
DE102005033477B4 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Konvertieren einer Wechselspannung in eine gleichgerichtete Spannung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final