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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Spannungswandlerschaltungen und Verfahren zum Betreiben solcher Spannungswandlerschaltungen.
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Hintergrund
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Spannungswandlerschaltungen werden verwendet, um eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung umzuwandeln. Solche Spannungswandler können in Abhängigkeit von dem Typ von Spannungswandler eine DC-Spannung (DC: Direct Current-Gleichstrom) in eine andere DC-Spannung, eine DC-Spannung in eine AC-Spannung (AC: Alternating Current - Wechselstrom), eine AC-Spannung in eine AC-Spannung oder eine AC-Spannung in eine DC-Spannung umwandeln.
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Manche Typen von Spannungswandlern werden als Schaltnetzteile (SMPS: Switched Mode Power Supplies) bezeichnet, die Schalter zusammen mit Kondensatoren und/oder induktiven Elementen verwenden, um die Spannungswandlung durchzuführen. Die Schalter werden mit einem gewissen Tastgrad betrieben, um eine gewünschte Ausgangsspannung zu erreichen. Spannungswandler dieser Typen beinhalten Abwärtswandler (buck converter), Aufwärtswandler (boost converter) oder Abwärts-Aufwärts-Wandler (buck-boost converter).
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Ein bestimmter Typ von Wandlern in Zusammenhang mit Abwärts-Aufwärts-Wandlern sind Sperrwandler, die sowohl in AC-DC- als auch in DC-DC-Wandlung verwendet werden. Sperrwandler stellen eine galvanische Isolation zwischen einem Eingang und einem Ausgang von diesem bereit, indem ein induktives Element, das in einem herkömmlichen Abwärts-Aufwärts-Wandler verwendet wird, geteilt wird, um einen Transformator zu bilden, wobei der Transformator die galvanische Isolation bereitstellt. Bei solchen Sperrwandlern wird die Eingangsspannung an einem Schaltungsteil angelegt, der mit einer Primärseite des Transformators gekoppelt ist, während eine Ausgangsspannung in einem Schaltungsteil erzeugt wird, der mit einer Sekundärseite des Transformators gekoppelt ist.
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Um die galvanische Isolation aufrechtzuerhalten, muss eine Steuerschaltung, die das Schalten eines oder mehrerer Schalter des zweiten Schaltungsteils steuert, auf der Seite des zweiten Schaltungsteils bereitgestellt sein und kann zum Beispiel nicht die Eingangsspannung direkt als eine Versorgung verwenden, da dies die galvanische Isolation zerstören würde.
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Herkömmliche Ansätze verwenden zum Beispiel eine zusätzliche Wicklung in dem Transformator, um eine solche Versorgungsspannung zu erzeugen. Diese zusätzliche Wicklung erhöht jedoch die Kosten der Schaltung. Daher besteht ein Bedarf an Spannungswandlerschaltungen, die eine stabile Versorgungspannung bereitstellen und die vergleichsweise günstig zu implementieren sind.
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Kurzdarstellung
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Es sind sowohl eine Spannungswandlervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 12 als auch ein Verfahren nach Anspruch 16 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Spannungswandlervorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss, der mit einer Wicklung eines Transformators zu koppeln ist,
- einen zweiten Anschluss zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung,
- einen Schalter, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- eine Snubber-Schaltung mit einem ersten Snubber-Anschluss und einem zweiten Snubber-Anschluss, wobei der erste Snubber-Anschluss zwischen der Schaltung und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- eine erste Diode, die zwischen dem zweiten Anschluss der Snubber-Schaltung und einem Versorgungsspannungsknoten gekoppelt ist,
- einen ersten Kondensator, der zwischen dem Versorgungspannungsknoten und dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und
- einen zusätzlichen Strompfad mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei ein erstes Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen dem ersten Anschluss und dem Schalter gekoppelt ist und wobei das zweite Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen dem zweiten Snubber-Anschluss und der ersten Diode gekoppelt ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine Spannungswandlervorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss, der mit einer Wicklung zu koppeln ist,
- einen zweiten Anschluss zum Ausgeben einer Spannung,
- einen Schaltertransistor, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- eine Reihenschaltung zwischen einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator, die zwischen einem ersten Knoten und einem zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei sich der erste Knoten zwischen dem Schaltertransistor und dem zweiten Anschluss befindet,
- eine Diode und/oder einen zweiten Kondensator, die/der zwischen einem dritten Knoten und dem zweiten Knoten gekoppelt ist/sind, wobei sich der dritte Knoten zwischen dem ersten Anschluss und dem Schaltertransistor befindet,
- eine Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand und einer zweiten Diode, die zwischen dem zweiten Knoten und einem Versorgungsspannungsknoten gekoppelt ist, und
- eine Parallelschaltung aus einer dritten Diode und einem dritten Kondensator, die zwischen dem dritten Knoten und dem Versorgungsspannungsknoten gekoppelt ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben einer Spannungswandlervorrichtung bereitgestellt, wobei die Spannungswandlervorrichtung Folgendes umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Wicklung eines Transformators zu koppeln ist,
einen zweiten Anschluss zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung,
einen Schalter, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist,
eine Snubber-Schaltung mit einem ersten Snubber-Anschluss und einem zweiten Snubber-Anschluss, wobei der erste Snubber-Anschluss zwischen dem Schalter und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist,
eine erste Diode, die zwischen dem zweiten Snubber-Anschluss und einem Versorgungsspannungsausgangsknoten gekoppelt ist, einen ersten Kondensator, der zwischen dem Versorgungspannungsknoten und dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und
einen zusätzlichen Strompfad mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei ein erstes Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen dem ersten Anschluss und dem Schalter gekoppelt ist und wobei das zweite Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen dem zweiten Snubber-Anschluss gekoppelt ist,
wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Entladen eines zweiten Kondensators der Snubber-Schaltung, wenn sich diese in einem ersten Zustand der Spannungswandlervorrichtung befindet, und
- Laden des ersten Kondensators in einem zweiten Zustand der Spannungswandlervorrichtung.
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Die obige Kurzdarstellung ist lediglich dazu vorgesehen, eine knappe Übersicht über manche Merkmale mancher Ausführungsformen zu geben, und ist nicht als auf irgendeine Weise beschränkend aufzufassen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltbild einer Wandlervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Betriebs der Wandlerschaltung aus 1.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
- 4 veranschaulicht eine Wandlerschaltung gemäß einem Vergleichsbeispiel.
- 5A bis 5D veranschaulichen Simulationsergebnisse, die einen Betrieb einer Schaltung, wie der in 1 veranschaulichten, mit dem Vergleichsbeispiel aus 4 vergleichen.
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Ausführliche Beschreibung
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsformen sind lediglich als Beispiel gegeben und sind nicht als beschränkend aufzufassen. Während Ausführungsformen als zahlreiche Merkmale oder Komponenten umfassend beschrieben sind, können zum Beispiel bei anderen Ausführungsformen manche dieser Merkmale oder Komponenten weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Komponenten ersetzt werden. Des Weiteren können, zusätzlich zu den hier explizit gezeigten und beschriebenen Merkmalen oder Komponenten, andere Merkmale oder Komponenten, die in herkömmlichen Spannungswandlervorrichtungen verwendet werden, bereitgestellt werden.
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Merkmale verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, es sei denn, dass Anderes angegeben ist. Variationen oder Modifikationen, die im Hinblick auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen angewandt werden.
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Bei Ausführungsformen kann eine beliebige direkte elektrische Verbindung oder Kopplung zwischen Komponenten, d. h. eine Verbindung oder Kopplung ohne dazwischenliegende Komponenten, wie etwa eine Drahtverbindung, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit einer oder mehreren zusätzlichen dazwischenliegenden Komponenten, so lange die technische Funktion der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel zum Übertragen einer gewissen Art von Signal, zum Blockieren gewisser Arten von Signalen, zum Bereitstellen einer Spannung oder zum Bereitstellen einer Steuerung, beibehalten wird. Mit anderen Worten liegen Modifikationen an Verbindungen oder Kopplungen, die ihre technischen Funktionen nicht ändern, innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Anmeldung.
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1 veranschaulicht eine Spannungswandlervorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform, die verwendet werden kann, um einen Sperrwandler zu implementieren. Die Vorrichtung 10 aus 1 kann auf einem einzigen Chip integriert sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Vorrichtung 10 aus 1 umfasst einen ersten Anschluss 13, der mit einem Anschluss einer Sekundärwicklung eines Transformators zu koppeln ist, der zum Implementieren z. B. eines Sperrwandlers verwendet wird, und einen Ausgangsanschluss 14 zum Ausgeben einer erzeugten Spannung. Eine Eingangsspannung wird dann mit einer Primärwicklung des Transformators gekoppelt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist ein zweiter Anschluss 17 mit einem weiteren Anschluss der Sekundärwicklung des Transformators zu koppeln. Der zweite Anschluss 17 ist mit Masse und einem weiteren Ausgangsanschluss 18 gekoppelt. Eine mit elektrischer Leistung zu versorgende Vorrichtung kann in Betrieb mit den Ausgangsanschlüssen 14, 18 gekoppelt sein. Es sollte angemerkt werden, dass in anderen Ausführungsbeispielen eine weitere Schaltung, wie die in 1 gezeigte oder auch eine herkömmliche Schaltung, mit einem anderen Anschluss der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt sein kann, um einen zweiten Ausgang bereitzustellen.
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Die Vorrichtung 10 aus 1 umfasst einen Schalter Q1, der bei diesem Beispiel als ein n-MOSFET-Transistor implementiert ist und zwischen Anschlüssen 13, 14 gekoppelt ist, wie gezeigt ist. Andere Schalter, z. B. andere Typen von Transistoren, können ebenfalls verwendet werden. Der Schalter Q1 ist ein Schalter, der durch eine Steuerschaltung 11 betrieben wird, indem ein Signal an einen Steueranschluss (z. B. ein Gate) des Schalters Q1 angelegt wird, der zusammen mit dem Rest der Vorrichtung 10 implementiert sein kann oder eine externe Komponente sein kann, um die Funktion eines Spannungswandlers bereitzustellen. Zudem umfasst die Vorrichtung aus 1 eine Snubber-Schaltung 12, die einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 umfasst und die mit einem Knoten zwischen dem Schalter Q1 und dem Anschluss 14 gekoppelt ist, wie gezeigt ist. Der Widerstand R1 kann einen Widerstandswert von etwa 1 Ohm aufweisen und der Kondensator C1 kann eine Kapazität von etwa 1 nF bei 250 V aufweisen, obwohl diese und andere Werte, die im Folgenden für Komponenten der Schaltung gegeben werden, lediglich Beispiele sind und in Abhängigkeit von der Implementierung variieren können. Die Snubber-Schaltung 12 bei der Ausführungsform aus 1 dient einerseits dazu, Störungen, wie etwa Spitzen, die durch eine Wicklungsumkehrspannung auf der Sekundärwicklung, die mit dem ersten Anschluss 13 gekoppelt ist, und/oder eine Leckinduktivität verursacht werden, zu reduzieren, und dient andererseits dazu, eine abgestrahlte elektromagnetische Störung (EMI: Electromagnetic Interference) zu verringern.
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Des Weiteren umfasst die Schaltung aus 1 eine Diode D2 und einen Widerstand R2, die zwischen der Snubber-Schaltung 12 und dem Anschluss 15 in Reihe gekoppelt sind, als auch eine Zener-Diode ZD1 und einen Kondensator C3, die zwischen dem ersten Anschluss 13 und dem Knoten 15 gekoppelt sind. Schließlich umfasst die Vorrichtung aus 1 zur Erzeugung der Versorgungsspannung Vcc an dem Knoten 15 einen zusätzlichen Pfad 13, der eine Diode D1 und einen Kondensator C2 umfasst. Die Dioden D1 und D2 können 1-V/100-A-Schottky-Dioden sein, die Zener-Diode ZD1 kann eine 18-V-Zener-Diode sein, der Widerstand R2 kann einen Widerstandswert von etwa 4,7 kOhm aufweisen und der Kondensator C3 kann eine Kapazität von etwa 1 µF aufweisen, obwohl diese lediglich nichtbeschränkende Beispiele sind. Der Pfad 13 ist mit dem Anschluss 13 an einem Ende von diesem und mit einem Knoten zwischen dem Widerstand R2 und der Snubber-Schaltung 12 an dem anderen Ende von diesem gekoppelt. Während bei der Ausführungsform aus 1 die Schaltung 13 eine Diode D1 und einen Kondensator C2 umfasst, kann bei anderen Ausführungsformen entweder die Diode D1 oder der Kondensator C2 weggelassen sein, so dass nur der andere der Diode D1 und des Kondensators C2 bereitgestellt ist. Die Dioden D1, D2 und ZD1 sind mit ihren Anoden und Kathoden wie in 1 gezeigt orientiert. Die Steuerschaltung 11 wird mit elektrischer Leistung versorgt, indem sie an den Knoten 15 mit der Versorgungsspannung Vcc und mit dem ersten Anschluss 13 gekoppelt ist. In anderen Worten wird die Versorgungsspannung Vcc bei dem Ausführungsbeispiel der 1 zwischen dem Knoten 15 und dem ersten Anschluss 13 erzeugt.
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Durch den Pfad 16 kann bei manchen Ausführungsformen eine kosteneffektive Art zum Bereitstellen der Versorgungsspannung Vcc am Knoten 15 bereitgestellt werden. Bei manchen Ausführungsformen mit der in 1 gezeigten Verbindung hilft die Snubber-Schaltung 12 beim Liefern von Energie an die Versorgungsspannung Vcc. Der Widerstand R2 dient dazu, einen Strom zu begrenzen, wenn eine Wicklungsspannung an dem ersten Anschluss 13 hoch ist, die Diode D2 dient dazu, einen Energiefluss zurück zu der Snubber-Schaltung 12 während einer Spannungsumkehrung an der Wicklung, die mit dem ersten Anschluss 13 gekoppelt ist, zu verhindern, der Kondensator C3 trägt dazu bei, die Versorgungsspannung Vcc konstant zu machen und die Diode ZD1 dient dazu, die Versorgungsspannung VCC zu begrenzen. Zudem werden, zumindest bei Ausführungsformen, bei denen die Steuerschaltung 11 mit der verbleibenden Vorrichtung 10 integriert ist, nur zwei Anschlüsse 13, 14 benötigt, zum Beispiel als Stifte in einem Chipgehäuse. Zudem kann die Ausführungsform aus 1 im Vergleich zu manchen herkömmlichen Lösungen an beiden Anschlüssen einer Sekundärwicklung eines Transformators bereitgestellt sein, wodurch kein zusätzlicher Regler zum Regeln der Versorgungsspannung Vcc benötigt wird, und können manche Ausführungsformen, die wie in 1 gezeigt implementiert sind, eine höhere Energieeffizienz aufweisen. Die Energie, die am Knoten 15 geliefert wird, hängt von ½ × C1 × Vcc × Vcc × f ab, wobei f die Schaltfrequenz des Schalters Q1 ist. Der Betrieb der Vorrichtung aus 1 wird nun unter Bezugnahme auf 2 erklärt. 2 reproduziert im Wesentlichen einen Teil aus 1 mit zusätzlichen Pfeilen 20 bis 23, um einen Betrieb zu veranschaulichen.
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Wenn die Steuerschaltung 11 aus 1 den Schalter Q1 einschaltet (d. h. ein geschlossener Zustand des Schalters, bei dem der Schalter Q1 eine niederohmige Verbindung bereitstellt), geht in einem solchen ersten Zustand, wie durch Pfeile 24, 25, 26 und 27 angegeben, Strom durch R1, C1, D1 und Q1 hindurch und entlädt den Kondensator C1. Im Gegensatz dazu geht in einem zweiten Zustand, wenn der Schalter Q1 ausgeschaltet (offen) ist, um im Wesentlichen eine elektrische Isolation zwischen seinen Anschlüssen (abgesehen von möglichen Leckströmen) bereitzustellen, und ein Primärschalter auf einer Primärseite des Transformators, der mit dem ersten Anschluss 13 gekoppelt ist, z. B. ein MOSFET-Schalter, eingeschaltet ist, wodurch bewirkt wird, dass eine Spannung an dem ersten Anschluss 13 zu negativen Werten mit Bezug auf Masse geht, wie durch die Pfeile 20, 21, 22 und 23 angegeben (der Pfad 23 ist durch eine Wicklung, die mit dem ersten Anschluss 13 gekoppelt ist, Masse (mit dem weiteren Anschluss der Wicklung über den zweiten Anschluss 17 wie dargestellt gekoppelt) und den Ausgangskondensator 19 zu dem zweiten Ausgangsanschluss 14), Strom durch R1, C1, R2, D2, C3 und die Wicklung des Transformators, die mit dem Anschluss 13 gekoppelt ist, hindurch, um den Kondensator C3 zu laden.
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Wie schematisch durch einen Pfeil 23 angegeben, erzeugt dies die Ausgangsspannung an dem Anschluss 14 und erzeugt zudem die Versorgungsspannung Vcc an dem Knoten 15, um zum Beispiel eine Steuerschaltung, die den Schalter Q1 steuert, wie die Steuerschaltung 11 aus 1, zu versorgen.
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Dieser Betrieb ist in 3 zusammengefasst, die ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Zur einfachen Bezugnahme wird das Verfahren aus 3 unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt. Während das Verfahren aus 3 als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen gezeigt und beschrieben ist, ist die Reihenfolge, in der diese Handlungen oder Ereignisse präsentiert sind, nicht als beschränkend aufzufassen. Insbesondere können die Handlungen oder Ereignisse in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden und/oder können auf sich wiederholende Weise durchgeführt werden.
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Bei 30 wird in einem ersten Zustand, wenn eine Spannung an einem Wicklungsanschluss (z. B. dem ersten Anschluss 13 in 2) positiv ist, ein erster Kondensator (zum Beispiel C1 aus 1 und 2) einer Snubber-Schaltung entladen. Bei 31 wird in einem zweiten Zustand, wenn die Spannung an dem Wicklungsanschluss zu negativen Werten geht, ein zweiter Kondensator (zum Beispiel C3 aus 2), der zwischen einem Versorgungsknoten (zum Beispiel 15 in 2) und einem Wicklungsanschluss (zum Beispiel 13 in 2) gekoppelt ist, geladen. Angewandt auf die Ausführungsformen aus 1 und 2 führt dies zu dem Betrieb, der oben mit Bezug auf 2 beschrieben ist.
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4 veranschaulicht eine Wandlervorrichtung 40 gemäß einem Referenzbeispiel, die unter Verwendung einer veranschaulichenden Ausführungsform unten als eine Referenz zum Vergleich mit der Ausführungsform aus 1 und 2 verwendet wird. Die Vorrichtung aus 4 verwendet eine Snubber-Schaltung R1, C1, die zwischen Anschlüssen eines Schalters Q1 gekoppelt ist. Im Vergleich zu der Ausführungsform aus 1-2 ist der Strompfad 16 weggelassen und wird eine zusätzliche Wicklung eines Transformators 41 verwendet, um eine Versorgungsspannung an einem Knoten 42 zu erzeugen.
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5A bis 5D veranschaulichen Simulationsergebnisse für eine Drain-Source-Belastungsprüfung (Stress Checking) für den Schalter Q1 für die Ausführungsform aus 1 und 2 einerseits und für das Referenzbeispiel aus 4 andererseits. Insbesondere veranschaulichen 5A und 5B Ergebnisse für das Referenzbeispiel und zeigen 5C und 5D Ergebnisse für die Ausführungsform aus 1 und 2. Kurven 50 bis 53 in 5A für das Referenzbeispiel entsprechen Kurven 57 bis 510 in 5C für die Ausführungsform aus 1 und 2 und Kurven 54 bis 56 in 5B für das Referenzbeispiel entsprechen Kurven 511 bis 513 in 5D für die Ausführungsform aus 1 und 2. 5B und 5D zeigen im Wesentlichen vergrößerte Abschnitte der Ergebnisse aus 5A bzw. 5B. Die Kurve 54 zeigt eine Drain-Source-Spannung Vds des Schalters Q1, die Kurven 55, 512 veranschaulichen die erzeugte Versorgungsspannung Vcc und die Kurven 56, 513 veranschaulichen eine Gate-Source-Spannung des Schalters. Ein Burst-Modus zeigt einen schlechtesten Fall einer Q1-Vds-Beanspruchung. 5 zeigt die Verwendung einer Snubber-Schaltung, um eine Versorgungsspannung Vcc derart bereitzustellen, dass sie die Funktion des Snubbers nicht beeinflusst, während die Spannungsbeanspruchung der Schaltung gemäß der Ausführungsform gleich wie für das Referenzbeispiel ist (Wellenformen der Kurven 511 und 54 geben die Vds-Beanspruchung von Q1, Wellenformen 50 und 57 zeigen, dass die Versorgungsspannung Vcc während eines Burst-Modus niedrig ist, mit einem niedrigeren Leistungsverbrauch, um eine bessere Effizienz bereitzustellen).
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Wie gesehen werden kann ist, selbst wenn Welligkeiten in der Drain-Source-Spannung (Kurven 54, 511) vorhanden sind, die erzeugte Versorgungsspannung (zum Beispiel Kurve 512) bei Ausführungsformen stabil, so dass, selbst ohne eine zusätzliche Wicklung, wenigstens eine gleiche Qualität der erzeugten Versorgungsspannung Vcc wie bei der Referenzlösung erhalten wird. Mit anderen Worten wurde eine gleiche Spannungsbeanspruchung beobachtet.
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Zudem ist eine durchschnittliche Effizienz der Ausführungsform in Abhängigkeit von einer verwendeten Eingangsspannung geringfügig erhöht oder wenigstens ähnlich zu der Umwandlungseffizienz des Referenzbeispiels. Dies gilt sowohl für eine volle Last als auch eine partielle Last. Daher kann mit Ausführungsformen eine Kosteneinsparung erhalten werden, indem eine Extrawicklung weggelassen werden kann, während gleichzeitig im Vergleich zu dem Referenzbeispiel wenigstens eine ähnliche Leistungsfähigkeit bereitgestellt wird.
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Die folgenden Beispiele sind Ausführungsbeispiele.
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Beispiel 1. Eine Spannungswandlervorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss, der mit einer Wicklung eines Transformators zu koppeln ist,
- einen zweiten Anschluss zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung,
- einen Schalter, der zwischen den ersten Anschluss (13) und den zweiten Anschluss (14) gekoppelt ist,
- eine Snubber-Schaltung mit einem ersten Snubber-Anschluss und einem zweiten Snubber-Anschluss, wobei der erste Snubber-Anschluss zwischen den Schalter (Q1) und den zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- eine erste Diode (D2), die zwischen den zweiten Snubber-Anschluss und einen Versorgungsspannungsknoten (15) gekoppelt ist,
- einen ersten Kondensator (C3), der zwischen den Versorgungspannungsknoten (15) und den ersten Anschluss (13) gekoppelt ist, und
- einen zusätzlichen Strompfad (13) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei ein erstes Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen den ersten Anschluss (13) und den Schalter (Q1) gekoppelt ist und wobei das zweite Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen den zweiten Snubber-Anschluss und die erste Diode (D2) gekoppelt ist.
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Beispiel 2. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, wobei die Snubber-Schaltung (12) einen ersten Widerstand (R1) umfasst, der in Reihe mit einem zweiten Kondensator (C1) gekoppelt ist.
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Beispiel 3. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, die ferner einen zweiten Widerstand (R2) umfasst, der zwischen die erste Diode (D2) und das zweite Ende des zusätzlichen Strompfads (13) gekoppelt ist.
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Beispiel 4. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, die ferner eine zweite Diode (ZD1) umfasst, die mit dem ersten Kondensator (C3) parallel gekoppelt ist.
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Beispiel 5. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 4, wobei die zweite Diode (ZD1) eine Zener-Diode ist.
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Beispiel 6. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, wobei der zusätzliche Strompfad eine dritte Diode (D1) umfasst.
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Beispiel 7. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 6, wobei eine Anode der dritten Diode (D1) mit dem ersten Ende des zusätzlichen Strompfads gekoppelt ist und eine Kathode der Diode mit dem zweiten Ende des zusätzlichen Strompfads gekoppelt ist.
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Beispiel 8. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, wobei der zusätzliche Strompfad einen dritten Kondensator (C2) umfasst.
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Beispiel 9. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 6, wobei der dritte Kondensator (C2) mit der dritten Diode (D1) parallel gekoppelt ist.
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Beispiel 10. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, die ferner eine Wicklung eines Transformators umfasst, die mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist.
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Beispiel 11. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 1, wobei die Vorrichtung in einem einzigen Chip integriert ist.
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Beispiel 12. Eine Spannungswandlervorrichtung, die Folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss (13), der mit einer Wicklung zu koppeln ist,
- einen zweiten Anschluss (14) zum Ausgeben einer Spannung, einen Schaltertransistor, der zwischen den ersten Anschluss (13) und den zweiten Anschluss (14) gekoppelt ist,
- eine Reihenschaltung zwischen einem ersten Widerstand (R1) und einem ersten Kondensator (C1), die zwischen einen ersten Knoten und einen zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei sich der erste Knoten zwischen dem Schaltertransistor (Q1) und dem zweiten Anschluss (14) befindet,
- eine Diode (D1) und/oder einen zweiten Kondensator (C2), die/der zwischen einen dritten Knoten und den zweiten Knoten gekoppelt ist/sind, wobei sich der dritte Knoten zwischen dem ersten Anschluss (13) und dem Schaltertransistor (Q2) befindet,
- eine Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand (R2) und einer zweiten Diode (D2), die zwischen den zweiten Knoten und einen Versorgungsspannungsknoten (15) gekoppelt ist, und eine Parallelschaltung aus einer dritten Diode (ZD1) und einem dritten Kondensator (C3), die zwischen den dritten Knoten und den Versorgungsspannungsknoten (15) gekoppelt ist.
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Beispiel 13. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 12, wobei die erste Diode und der zweite Kondensator in einer Parallelschaltung der ersten Diode und des zweiten Kondensators verschaltet sind.
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Beispiel 14. Die Spannungswandlervorrichtung aus Beispiel 13, die ferner eine Steuerschaltung (11) umfasst, die mit dem Versorgungsspannungsknoten (15) und einem Steueranschluss des Schaltertransistors (Q1) gekoppelt ist.
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Beispiel 15. Ein Sperrwandler, der wenigstens eine Vorrichtung aus Beispiel 1 umfasst.
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Beispiel 16. Ein Verfahren zum Betreiben einer Spannungswandlervorrichtung, wobei die Spannungswandlervorrichtung Folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss, der mit einer Wicklung eines Transformators zu koppeln ist,
- einen zweiten Anschluss zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung,
- einen Schalter, der zwischen den ersten Anschluss (13) und den zweiten Anschluss (14) gekoppelt ist,
- eine Snubber-Schaltung mit einem ersten Snubber-Anschluss und einem zweiten Snubber-Anschluss, wobei der erste Snubber-Anschluss zwischen den Schalter (Q1) und den zweiten Anschluss gekoppelt ist,
- eine erste Diode (D2), die zwischen den zweiten Snubber-Anschluss und einen Versorgungsspannungsknoten (15) gekoppelt ist,
- einen ersten Kondensator (C3), der zwischen den Versorgungspannungsknoten (15) und den ersten Anschluss gekoppelt ist, und
- einen zusätzlichen Strompfad (13) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei ein erstes Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen den ersten Anschluss (13) und den Schalter (Q1) gekoppelt ist und wobei das zweite Ende des zusätzlichen Strompfads zwischen den zweiten Snubber-Anschluss und die erste Diode (D2) gekoppelt ist,
- wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Entladen eines zweiten Kondensators der Snubber-Schaltung in einem ersten Zustand der Spannungswandlerschaltung, und
- Laden des zweiten Kondensators in einem zweiten Zustand der Spannungswandlerschaltung.
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Beispiel 17. Das Verfahren aus Beispiel 16, wobei eine Spannung an dem ersten Anschluss (13) in dem ersten Zustand positiv ist und wobei die Spannung an dem ersten Anschluss in dem zweiten Zustand negativ ist.
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Beispiel 18. Das Verfahren aus Beispiel 16, wobei das Verfahren die Vorrichtung aus Beispiel 1 betreibt.
