DE102019102550B4

DE102019102550B4 - Leistungswandler und leistungswandlungsverfahren

Info

Publication number: DE102019102550B4
Application number: DE102019102550.8A
Authority: DE
Inventors: Kennith Kin Leong
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2039-02-02
Also published as: DE102019102550A1

Abstract

Leistungswandler, der aufweist:drei Eingangsknoten (INI-IN3), die jeweils dazu ausgebildet sind, eine jeweilige von drei Eingangsspannungen (V1-V3) zu erhalten, und zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2), die dazu ausgebildet sind, eine Ausgangsspannung (Vout) bereitzustellen;eine Schalt-Schaltung (1), die zwischen die drei Eingangsknoten (INI, IN2, IN3) und jeden der zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist und die mehrere Schalter (H11-H13, L11-L13) aufweist, die jeweils zwischen einen jeweiligen der drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und einen jeweiligen der zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet sind;eine erste Induktivität (31), die an einen ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist, und eine zweite Induktivität (32), die an einen zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist;eine Gleichrichterschaltung (2), die zwischen die drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und jede der ersten und zweiten Induktivitäten (31, 32) geschaltet ist;eine Steuerschaltung (10, die dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler durch Betreiben der Schalt-Schaltung (1) zu betreiben;einen Kondensator (51), der zwischen einen ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und einen zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) geschaltet ist;einen ersten Ausgangsschalter (61), der zwischen den ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und die erste Induktivität (31) geschaltet ist;einen zweiten Ausgangsschalter (62), der zwischen den zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) und die zweite Induktivität (32) geschaltet ist;ein Gleichrichterelement (73), das zwischen die erste Induktivität (31) und den zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist; undein weiteres Gleichrichterelement (74), das zwischen die zweite Induktivität (32) und den ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist.

Description

Diese Beschreibung betrifft allgemein einen Leistungswandler und ein Leistungswandlungsverfahren. Die Beschreibung betrifft genauer einen Wechselstrom -Gleichstrom-(AC-DC)-Schalt-Leistungswandler und ein jeweiliges Leistungswandlungsverfahren.
Schalt-Leistungswandler (die häufig als Schalt-Leistungsversorgungen (switched-mode power supplies (SMPS) bezeichnet werden) sind bei verschiedenen Arten von Automobil-, Industrie-, Haushalts- oder Unterhaltungselektronikanwendungen weit verbreitet. Ein Schalt-Leistungswandler umfasst wenigstens einen elektronischen Schalter, der an wenigstens eine Induktivität gekoppelt ist. Ein Schalt-Leistungswandler ist dazu ausgebildet, an einem Eingang eine Eingangsleistung zu erhalten, die gegeben ist durch einen Eingangsstrom multipliziert mit einer Eingangsspannung, und an eine an einen Ausgang gekoppelte Last eine Ausgangsleistung zu liefern, die gegeben ist durch eine Ausgangsspannung multipliziert mit einem Ausgangsstrom. Durch Regeln der am Eingang erhaltenen Eingangsleistung kann der Leistungswandler eine Ausgangsspannung oder einen Ausgangsstrom regeln. Die Eingangsleistung kann geregelt werden durch Regeln eines Stroms durch die wenigstens eine Induktivität, wobei der Induktivitätsstrom durch einen geschalteten Betrieb des wenigstens einen elektronischen Schalter geregelt werden kann.
Die US 10 110 113 B2 beschreibt einen Leistungswandler mit drei Eingangsknoten, die jeweils dazu ausgebildet sind, eine jeweilige von drei Eingangsspannungen zu erhalten, zwei Ausgangsknoten, die dazu ausgebildet sind, eine Ausgangsspannung bereitzustellen, einer Schalt-Schaltung, die zwischen die Eingangsknoten und die Ausgangsknoten geschaltet ist und die mehrere Schalter aufweist, eine erste Induktivität, die an einen ersten der Ausgangsknoten angeschlossen ist, und eine zweite Induktivität, die an einen zweiten der Ausgangsknoten angeschlossen ist, eine Gleichrichterschaltung, die zwischen die drei Eingangsknoten und jede der ersten und zweiten Induktivitäten geschaltet ist, und eine Steuerschaltung für die Schalt-Schaltung. Ein solcher Leistungswandler ist auch beschrieben in Thiago B. Soeiro; Marcio S. Ortmann; Marcelo L. Heldwein: „Three-phase unidirectional buck-type third harmonic injection rectifier concepts“, 2014 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC 2014 Year: 2014, Conference Paper, Publisher: IEEE.
Weitere Ausgestaltungen dreiphasiger Leistungswandler sind beschrieben in Thiago B. Soeiro; Gean J. Maia; M. S. Ortmann; Marcelo L. Heldwein: "High efficiency three-phase unidirectional bucktype PFC rectifier concepts IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society Year: 2013, Conference Paper, Publisher: IEEE.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen effizienten und flexiblen Schalt-Leistungswandler und ein entsprechendes Leistungswandlungsverfahren zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch einen Leistungswandler nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
Beispiele sind nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen, so dass nur Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.

1 zeigt ein Schaltbild eines Beispiels eines Leistungswandlers;
2A zeigt Signaldiagramme von Eingangsspannungen, die durch den Leistungswandler erhalten werden können;
2B veranschaulicht Beziehungen zwischen den Eingangsspannungen in verschiedenen Betriebsphasen des Leistungswandlers;
3A bis 3C veranschaulichen ein Beispiel zum Betreiben des Leistungswandlers in einem Hochsetzbetrieb in einer von unterschiedlichen Betriebsphasen;
4 zeigt Signaldiagramme von Signalen, die in dem Leistungswandler in den in den 3A bis 3C dargestellten Betriebszuständen auftreten können;
5A bis 5C veranschaulichen ein Beispiel zum Betreiben des Leistungswandlers in einem Hochsetzbetrieb in einer weiteren der verschiedenen Betriebsphasen;
6 zeigt Signaldiagramme von Signalen, die in dem Leistungswandler in den in den 5A bis 5C dargestellten Betriebszuständen auftreten können;
7 zeigt eine Modifikation des in 1 gezeigten Leistungswandlers;
8A bis 8C veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Betreiben des in 7 gezeigten Leistungswandlers in einem Tiefsetzbetrieb in einer der verschiedenen Betriebsphasen;
9A bis 9C veranschaulichen ein Beispiel zum Betreiben des Leistungswandlers in einem Tiefsetzbetrieb in einer anderen der verschiedenen Betriebsphasen;
10A bis 10C veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Betreiben des in 7 gezeigten Leistungswandlers in einem Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb in einer der verschiedenen Betriebsphasen; und
11A bis 11C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers in einem Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb in einer weiteren der verschiedenen Betriebsphasen.

In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung Beispiele, wie die Erfindung verwendet und realisiert werden kann. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
1 zeigt ein Beispiel eines Leistungswandlers. Genauer, 1 zeigt ein Beispiel eines dreiphasigen Wechselstrom-Gleichstrom-(AC-DC)-Schalt-Leistungswandlers. Der Leistungswandler umfasst einen Eingang mit drei Eingangsknoten INI, IN2, IN3 und einen Ausgang mit zwei Ausgangsknoten OUT1, OUT2. Die Eingangsknoten IN1-IN3 sind jeweils dazu ausgebildet, eine jeweilige Eingangsspannung V1, V2, V3 zu erhalten, wobei diese Eingangsspannungen V1-V3 jeweils Spannungen zwischen dem jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 und einem Bezugsknoten oder Masseknoten GND sind. Die Ausgangsknoten OUT1, OUT2 sind dazu ausgebildet, eine Ausgangsspannung VOUT bereitzustellen und haben eine Last Z (die in 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist) daran angeschlossen. Optional ist ein Ausgangskondensator 33 zwischen die Ausgangsknoten OUT1, OUT2 geschaltet.
Bezug nehmend auf 1 umfasst der Leistungswandler eine Schalt-Schaltung 1, eine Gleichrichterschaltung 2, eine erste Induktivität 31 und eine zweite Induktivität 32. Die Schalt-Schaltung ist zwischen jeden der Eingangsknoten IN1-IN3 und jeden von dem ersten Ausgangsknoten OUT1 und dem zweiten Ausgangsknoten OUT2 geschaltet und umfasst mehrere Schalter H11-H13, L11-L13. Jeder dieser Schalter H1 1-H13, L1 1-L13 ist zwischen einen jeweiligen der Eingangsknoten IN1-IN3 und einen jeweiligen der Ausgangsknoten OUT1, OUT2 geschaltet. Die Schalter umfassen mehrere erste Schalter H11-H13 und mehrere zweite Schalter L11-L13, wobei an die Eingangsknoten IN1-IN3 jeweils ein jeweiliger erster Schalter H11-H13 und jeweiliger zweiter Schalter L11-L13 angeschlossen ist; der erste Schalter H11-H13 verbindet den jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 mit dem ersten Ausgangsknoten OUT1, und der zweite Schalter L11-L13 verbindet den jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 mit dem zweiten Ausgang OUT2. Der erste Schalter H11-H13 und der zweite Schalter L11-L13, die an einen Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen sind, bilden eine Halbbrücke, so dass nachfolgend die ersten Schalter H11-H13 als High-Side-Schalter und die zweiten Schalter L11-L13 als Low-Side-Schalter bezeichnet werden können.
Verschiedene Arten von elektronischen Schaltern, insbesondere verschiedene Arten von bidirektional sperrenden Schaltern können dazu verwendet werden, die Schalter H11-H13, L11-L13 der Schalt-Schaltung 1 zu realisieren. Ein „bidirektional sperrender Schalter“ ist ein elektronischer Schalter, der dazu ausgebildet ist, unabhängig von einer Polarität einer über dem elektronischen Schalter angelegten Spannung zu sperren. Gemäß einem Beispiel umfasst ein bidirektional sperrender Schalter zwei MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors), deren Drain-Source-Strecken in Reihe geschaltet sind, so dass interne Bodydiode antiseriell verschaltet sind.
Bezug nehmend auf 1 ist die erste Induktivität 31 an den ersten Ausgangsknoten OUT1 angeschlossen und die zweite Induktivität 32 an den zweiten Ausgangsknoten OUT2 angeschlossen. Außerdem ist die Gleichrichterschaltung 2 zwischen jeden der Eingangsknoten IN1-IN3 und jede der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 geschaltet. Die Gleichrichterschaltung 2 umfasst mehrere Gleichrichterelemente H21-H23, L21-L23, wobei jedes dieser Gleichrichterelemente H21-H23, L21-L23 zwischen einen jeweiligen der Eingangsknoten IN1-IN3 und eine jeweilige der Induktivitäten 31, 32 geschaltet ist. Genauer, die Gleichrichterschaltung 2 umfasst mehrere erste Gleichrichterelemente H21-H23, wobei jedes dieser Gleichrichterelemente zwischen einen jeweiligen der Eingangsknoten IN1-IN3 und die erste Induktivität 31 geschaltet ist, und mehrere zweite Gleichrichterelemente L21-L23, wobei jedes dieser zweiten Gleichrichterelemente L21-L23 zwischen einen jeweiligen der Eingangsknoten IN1-IN3 und die zweite Induktivität 32 geschaltet ist.
Die ersten und zweiten Gleichrichterelemente H21-H23, L21-L23 der Gleichrichterschaltung 2 können passive Gleichrichterelemente sein, wie beispielsweise Bipolardioden (wie dargestellt) oder Schottkydioden. Gemäß einem weiteren (nicht dargestellten) Beispiel sind diese Gleichrichterelemente aktive Gleichrichterelemente, wie beispielsweise Synchrongleichrichter (synchronous rectifiers, SR). Ein Synchrongleichrichter kann eine Diode und einen parallel zu der Diode geschalteten elektronischen Schalter umfassen. Gemäß einem Beispiel kann ein Synchrongleichrichter als MOSFET realisiert sein, wobei eine integrierte Bodydiode des MOSFET die Diode des Synchrongleichrichters bildet.
Bezug nehmend auf 1 ist ein erster Schaltungsknoten 21 der Gleichrichterschaltung 2 an die erste Induktivität 31 angeschlossen und ein zweiter Schaltungsknoten 22 an die zweite Induktivität 32 angeschlossen. Gemäß einem Beispiel sind die ersten Gleichrichterelemente H21-H23 so verschaltet, dass diese Gleichrichterelemente H21-H23 jeweils einen Strom leiten, wenn ein elektrisches Potential an dem jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 höher als ein elektrisches Potential an dem ersten Schaltungsknoten 21 ist, und sind die zweiten Gleichrichterelemente L21-L23 so verschaltet, dass diese Gleichrichterelemente L21-L23 jeweils einen Strom leiten, wenn das elektrische Potential an dem jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 niedriger als das elektrische Potential an dem zweiten Schaltungsknoten 22 ist. Mit anderen Worten, die ersten Gleichrichterelemente H21-H23 leiten jeweils dann, wenn ein an dem jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 erhaltener Eingangsstrom 11-13 eine erste Polarität hat, und die zweiten Gleichrichterelemente L21-L23 leiten dann, wenn der an dem jeweiligen Eingangsknoten IN1-IN3 erhaltene Eingangsstrom 11-13 eine der ersten Polarität entgegen gesetzte Polarität hat. Lediglich zur Veranschaulichung wird nachfolgend ein Eingangsstrom, der bewirkt, dass eines der ersten Gleichrichterelemente H21-H23 leitet, als positiver Eingangsstrom bezeichnet, und wird ein Eingangsstrom, der bewirkt, dass die zweiten Gleichrichterelemente L21-L23 leiten, als negativer Eingangsstrom bezeichnet. Beispielsweise leitet das an den ersten Eingangsknoten IN1 angeschlossene Gleichrichterelement H21 dann, wenn ein an dem ersten Eingangsknoten INI erhaltener erster Eingangsstrom I1 positiv ist, und leitet das an den ersten Eingangsknoten INI angeschlossene zweite Gleichrichterelement L21 dann, wenn der erste Eingangsstrom I1 negativ ist.
Wie oben ausgeführt ist, ist die Schalt-Schaltung 1 an die Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen. Dies kann umfassen, dass die Schalt-Schaltung 1 direkt an die Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen ist oder dass die Schalt-Schaltung 1 indirekt an die Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen ist. Bezug nehmend auf 1 kann eine Eingangs-Induktivitätsstufe 4 zwischen die Eingangsknoten IN1-IN3 und die Schalt-Schaltung 1 geschaltet sein. Diese Eingangs-Induktivitätsstufe 4 umfasst drei Induktivitäten 41-43, die nachfolgend als Eingangsinduktivitäten 41-43 bezeichnet werden. Diese Eingangsinduktivitäten 41-43 sind jeweils an einen jeweiligen der Eingangsknoten IN1-IN3 und drei Kondensatoren 44-46 angeschlossen, wobei diese Kondensatoren 44-46 jeweils zwischen eine jeweilige der Induktivitäten 41-43 und den Masseknoten GND geschaltet ist. Wenn der Leistungswandler mit dem Eingangsfilter 4 realisiert ist, ist die Schalt-Schaltung 1 über die Eingangsinduktivitäten 41-43 des Eingangsfilters 4 an die Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen. Entsprechend ist die Gleichrichterschaltung 2 über das Eingangsfilter 4, genauer, über die Eingangsinduktivitäten 41-43 des Eingangsfilters 4, an die Eingangsknoten IN1-IN3 angeschlossen.
Bezug nehmend auf 1 umfasst der Leistungswandler außerdem eine Steuerschaltung 10, die dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler durch Betreiben der Schalt-Schaltung 10 zu betreiben. Genauer, die Steuerschaltung 10 ist dazu ausgebildet, Ansteuersignale S_H11-S_H13 für die ersten Schalter H1 1-H13 und Ansteuersignale S_L11-S_L13 für die zweiten Schalter L11-L13 der Schalt-Schaltung zu erzeugen. Gemäß einem Beispiel ist der Leistungswandler dazu ausgebildet, die Ausgangsspannung VOUT basierend auf den Eingangsspannungen V1-V3 zu regeln. Um die Ausgangsspannung VOUT zu regeln, erhält der Controller 10 ein Ausgangsspannungssignal S_VOUT, wobei das Ausgangsspannungssignal S_VOUT einen Spannungspegel der Ausgangsspannung VOUT repräsentiert. Das Ausgangsspannungssignal S_VOUT kann unter Verwendung einer beliebigen Art von Spannungsmessschaltung erzeugt werden, die in der Lage ist, die Ausgangsspannung VOUT zu messen und das Ausgangsspannungssignal S_VOUT so zu erzeugen, dass es den Spannungspegel der Ausgangsspannung VOUT repräsentiert. Gemäß einem Beispiel ist das Ausgangsspannungssignal S_VOUT proportional zu der Ausgangsspannung VOUT. Spannungsmessschaltungen, die dazu ausgebildet sind, ein Messsignal zu erzeugen, das eine gemessene Spannung repräsentiert, sind allgemein bekannt, so dass diesbezüglich keine weiteren Erläuterungen notwendig sind. Gemäß einem (in 1 dargestellten) Beispiel erhält die Steuerschaltung 10 außerdem ein Sollwertsignal S_VREF, das einen gewünschten Spannungspegel der Ausgangsspannung VOUT repräsentiert. Gemäß einem weiteren (nicht dargestellten) Beispiel ist das Sollwertsignal S_VREF in der Steuerschaltung 1 gespeichert. Das Sollwertsignal wird nachfolgend auch als Referenzsignal bezeichnet.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, die Eingangsspannungen V1-V3 und die Eingangsströme 11-13 zu überwachen und den Leistungswandler basierend auf diesen überwachten Eingangsspannungen V1-V3 und Eingangsströmen 11-13 zu betreiben. Bei diesem Beispiel kann die Steuerschaltung 10 eine Leistungsfaktorkorrektur-(Power Factor Correction, PFC)-Funktionalität besitzen. Dies ist nachfolgend weiter im Detail erläutert. Bezug nehmend auf 1 kann die Steuerschaltung 10 drei Eingangsspannungssignale S_V1, S_V2, S_V3 erhalten, wobei diese Eingangsspannungssignale S_V1, S_V2, S_V3 jeweils eine der Eingangsspannungen V1, V2, V3 repräsentieren, und drei Eingangsstromsignale S_I1, S_I2, S_I3 erhalten, wobei diese Eingangsstromsignale S_I1, S_I2, S_I3 jeweils einen der Eingangsströme 11, 12, 13 repräsentieren. Herkömmliche Strommessschaltungen können dazu verwendet werden, die Eingangsspannungen V1, V2, V3 zu messen und die Eingangsspannungssignale S_V1, S_V2, S_V3 bereitzustellen. Entsprechend können herkömmliche Strommessschaltungen dazu verwendet werden, die Eingangsströme 11, 12, 13 zu messen und die Eingangsstromsignale S_I1, S_I2, S_I3 bereitzustellen. Solche Spannungsmessschaltungen und Strommessschaltungen sind allgemein bekannt, so dass diesbezüglich keine weiteren Erläuterungen notwendig sind.
Gemäß einem Beispiel sind die Eingangsspannungen V1-V3 Eingangswechselspannungen, wie beispielsweise sinusförmige Eingangsspannungen. Gemäß einem Beispiel ist eine Phasenverschiebung zwischen jedem Paar dieser Eingangsspannungen 120°. 2A zeigt Signaldiagramme von sinusförmigen Eingangsspannungen V1-V3 während einer Periode dieser Eingangsspannungen V1-V3. Eine Phasenverschiebung zwischen jedem Paar dieser Eingangsspannungen V1-V3 beträgt 120° (2π/3) bei diesem Beispiel.
Die drei sinusförmigen Eingangsspannungen V1-V3 wechseln jeweils periodisch zwischen einem negativen, Minimumspannungspegel und einem positiven, Maximumspannungspegel. Gemäß einem Beispiel ist ein Betrag des Minimumpegels im Wesentlichen gleich einem Betrag des Maximumpegels und haben die drei Eingangsspannungen V1-V3 im Wesentlichen dieselben Minimumspannungspegel und dieselben Maximumspannungspegel. Außerdem können die drei Eingangsspannungen V1-V3 im Wesentlichen dieselbe Frequenz haben, wobei diese Frequenz beispielsweise zwischen 50 Hz und 60 Hz ist. Der Betrag des Minimumpegels und des Maximumpegels, der auch als Amplitude bezeichnet werden kann, beträgt beispielsweise zwischen einigen hundert Volt und einigen Kilovolt (kV). Aufgrund des Wechselcharakters der Eingangsspannungen V1-V3 wechseln die Eingangsspannungen V1-V3 in einer Periode jeweils ihre Polarität. Außerdem ändert sich eine Beziehung zwischen den einzelnen Eingangsspannungen V1-V3 mehrmals innerhalb einer Periode. Die „Beziehung“ bedeutet, der Betrag des Spannungspegels einer der Eingangsspannungen V1-V3 relativ zu den Beträgen der Spannungspegel der anderen zwei der Eingangsspannungen.
Bei dem in 2A gezeigten Beispiel gibt es zwölf Zeitdauern P1-P12, die nachfolgend als Betriebsphasen bezeichnet werden, wobei sich in jeder dieser Zeitdauern P1-P12 die Polaritäten der Eingangsspannungen V1-V3 und die Beziehung zwischen den Eingangsspannungen V1-V3 nicht ändert (die Beträge der Eingangsspannungen V1-V3 ändern sich allerdings in den einzelnen Betriebsphasen P1-P12). Beispielsweise in einer ersten Betriebsphase P1 hat die zweite Eingangsspannung V2 den höchsten Betrag, hat die erste Eingangsspannung V1 den niedrigsten Betrag und hat die dritte Eingangsspannung V3 einen Betrag, der zwischen den Beträgen der ersten Eingangsspannung V1 und der zweiten Eingangsspannung V2 liegt. Nachfolgend wird die Eingangsspannung, die den höchsten Betrag in einer Betriebsphase hat, als Maximumeingangsspannung Vmax bezeichnet, wird die Eingangsspannung, die den niedrigsten Betrag hat, als Minimumeingangsspannung Vmin bezeichnet und wird die Eingangsspannung, die einen Betrag zwischen dem Betrag der Maximumeingangsspannung Vmax und der Minimumeingangsspannung Vmin hat, nachfolgend als Zwischeneingangsspannung bezeichnet. Damit ist beispielsweise in der ersten Betriebsphase P1 die zweite Eingangsspannung V2 die Maximumeingangsspannung Vmax, die erste Eingangsspannung V1 die Minimumeingangsspannung Vmin und die dritte Eingangsspannung V3 die Zwischeneingangsspannung Vint.
Die Polaritäten der Eingangsspannungen V1, V2, V3 und deren Beziehung in den zwölf Betriebsphasen P1-P12 sind in einer in 2B gezeigten Tabelle dargestellt. Für jede der Betriebsphasen P1-P12 zeigt die Tabelle an, welche der drei Eingangsspannungen V1-V3 die Maximumeingangsspannung Vmax ist, welche der Eingangsspannungen V1-V3 die Minimumeingangsspannung Vmin ist und welche der drei Eingangsspannungen V1-V3 die Zwischeneingangsspannung Vint ist. Außerdem sind die Polarität der jeweiligen Maximumeingangsspannung Vmax, der jeweiligen Minimumeingangsspannung Vmin und der jeweiligen Zwischeneingangsspannung Vint in 2B dargestellt, wobei „+“ eine positive Polarität und „-“ eine negative Polarität der jeweiligen Spannung bezeichnet. Wie anhand der 2A und 2B ersichtlich ist, hat in jeder der Betriebsphasen P1-P12 die Maximumeingangsspannung Vmax eine zu der Polarität der Minimumeingangsspannung Vmin und der Zwischeneingangsspannung Vint entgegen gesetzte Polarität. In einer dritten Betriebsphase P3 ist die erste Eingangsspannung V1 beispielsweise die Maximumeingangsspannung Vmax und ist positiv, während die dritte Eingangsspannung V3, welches die Minimumeingangsspannung Vmin ist, und die zweite Eingangsspannung V2, welches die Zwischeneingangsspannung Vint ist, negativ sind.
Nachfolgend wird der Eingang, der die Maximumeingangsspannung Vmax zu einem Zeitpunkt erhält, als Maximumspannungseingang INmax bezeichnet, wird der Eingang, der die Minimumeingangsspannung Vmin zu einem Zeitpunkt erhält, als Minimumspannungseingang INmin bezeichnet, und wird der Eingang, der die Zwischeneingangsspannung zu einem Zeitpunkt erhält, als Zwischenspannungseingang INint bezeichnet. In der dritten Betriebsphase P3 ist beispielsweise der erste Eingang IN 1 der Maximumspannungseingang INmax, ist der dritte Eingang IN3 der Minimumspannungseingang INmin und ist der zweite Eingang IN2 der Zwischenspannungseingang INint.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, die Beziehungen und die Polaritäten der Eingangsspannungen V1-V3 beim Betrieb des Leistungswandlers zu berücksichtigen. Dies ist unten weiter im Detail erläutert.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, den Leistungswandler in einem Hochsetzbetrieb zu betreiben. Gemäß einem Beispiel betreibt die Steuerschaltung 10 den Leistungswandler im Hochsetzbetrieb basierend auf einem Vergleichen eines kombinierten Eingangsspannungssignal S_VIN mit dem Referenzsignal S_VREF. Genauer, gemäß einem Beispiel betreibt die Steuerschaltung 10 den Leistungswandler im Hochsetzbetrieb, wenn das Referenzsignal S_VREF (welches den Sollwert der Ausgangsspannung VOUT definiert) höher ist als das kombinierte Eingangsspannungssignal S_VIN. Gemäß einem Beispiel repräsentiert das kombinierte Eingangsspannungssignal S_VIN den Betrag der maximalen Eingangsspannung Vmax plus den Betrag der Zwischeneingangsspannung Vint zu jedem Zeitpunkt, das heißt $S_{V I N} = | V m a x | + | V i n t |$
Ein Beispiel des kombinierten Eingangsspannungssignals S_VIN, das auf diese Weise erhalten wird, ist in 2A dargestellt. Gemäß einem weiteren Beispiel repräsentiert das kombinierte Eingangsspannungssignal S_VIN die Summe der Beträge der maximalen Eingangsspannung Vmax, der Zwischeneingangsspannung Vint und der minimalen Eingangsspannung Vmin.
Das Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb umfasst (wie das Betreiben des Leistungswandlers in jedem von anderen möglichen Betriebsarten, die weiter unten erläutert werden) das Betreiben des Leistungswandlers in mehreren Ansteuerzyklen. Das Betreiben des Leistungswandlers in jedem dieser Ansteuerzyklen umfasst das Betreiben des Leistungswandlers aufeinanderfolgend in drei unterschiedlichen Betriebszuständen, wobei jeder dieser Betriebszustände definiert ist durch Schaltzustände der mehreren Schalter H11-H13, L11-L13 in der Schalt-Schaltung 1. Die 3A bis 3C veranschaulichen diese Betriebszustände, wenn der Leistungswandler im Hochsetzbetrieb betrieben wird.
In den ersten und zweiten Betriebszuständen (operating states, OS) die in 3A und 3B dargestellt sind, werden die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 magnetisiert (geladen) und im dritten Betriebszustand, der in 3C dargestellt ist, werden die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 entmagnetisiert (entladen). Um die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 im ersten Betriebszustand OS zu magnetisieren betreibt die Steuerschaltung 10 (die in den 3A bis 3C nicht dargestellt ist) die Schalt-Schaltung 1 derart, dass die erste Induktivität 31 und die zweite Induktivität 32 jeweils zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Zwischenspannungseingang INint und zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Minimumspannungseingang INmin geschaltet sind. Im zweiten Betriebszustand OS2 wird der Zwischenspannungseingang INint von einer der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 getrennt. Außerdem betreibt, um die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 zu entmagnetisieren, die Steuerschaltung im dritten Betriebszustand OS3 die Schalt-Schaltung 1 derart, dass eine Reihenschaltung mit der ersten Induktivität 31 und der Last Z zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Minimumspannungseingang INmin und zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Zwischenspannungseingang INint geschaltet ist, so dass ein Strom durch die erste Induktivität 31 durch die Last Z fließt, und derart, dass eine Reihenschaltung mit der zweiten Induktivität 32 und der Last Z zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Minimumspannungseingang INmin und zwischen den Maximumspannungseingang INmax und den Zwischenspannungseingang INint geschaltet ist, so dass ein Strom durch die zweite Induktivität 32 durch die Last Z fließt.
Die in den 3A bis 3C dargestellten Betriebszustände betreffen das Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb in der dritten Betriebsphase P3, das heißt, wenn die erste Eingangsspannung V1 die Maximumeingangsspannung Vmax und der erste Eingang INI der Maximumspannungseingang INmax ist, die dritte Eingangsspannung V3 die Minimumeingangsspannung Vmin ist und der dritte Eingang IN3 der Minimumspanungseingang INmin ist und die zweite Eingangsspannung V2 die Zwischenspannung Vint ist und der zweite Eingang IN2 der Zwischenspannungseingang INint ist. In der dritten Betriebsphase P3 ist außerdem die Maximumeingangsspannung Vmax (V1) positiv und sind die Minimumeingangsspannung Vmin (V3) und die Zwischeneingangsspannung Vint (V2) negativ. Die anhand der in den 3A bis 3C dargestellten drei Betriebszustände OS1, OS2, OS3 gelten für jede andere Betriebsphase, in der die Maximumeingangsspannung Vmax positiv ist und die Minimumeingangsspannung Vmin und die Zwischeneingangsspannung Vint negativ sind, in entsprechender Weise.
Bezug nehmend auf 1 umfasst das Anschließen der ersten Induktivität 31 und der zweiten Induktivität 32 zwischen den Maximumeingangsspannung INmax (INI) und dem Minimumeingangsspannung INmin (IN3) und zwischen den Maximumeingangsspannung INmax (INI) und den Zwischenspannungseingang INint (IN2) im ersten Betriebszustand OS2 das Einschalten des an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) angeschlossenen ersten Schalters H12, des an den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen ersten Schalters H13 und des an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossenen zweiten Schalters L11, während die anderen Schalter H11, L12, L13 ausgeschaltet sind. Auf diese Weise wird die erste Induktivität 31 durch einen Strom geladen, der von dem Maximumspannungseingang INmax (INI) über das erste Gleichrichterelement H21, das an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossen ist, über die erste Induktivität 31 und über die ersten Schalter H12, H13, die an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossen sind, an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) fließt. Die zweite Induktivität 32 wird geladen durch einen Strom, der von dem Maximumspannungseingang INmax (INI) über den an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossenen zweiten Schalter L11, die zweite Induktivität 32 und die Gleichrichterelemente L22, L23, die an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossen sind, an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) fließt.
Im zweiten Betriebszustand wird der Zwischenspannungseingang INint (IN2) von den ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 getrennt. Bei dem in 3B gezeigten Beispiel wird der Zwischenspannungseingang INint (IN2) von der ersten Induktivität 31 getrennt durch Ausschalten des an dem Zwischenspannungseingang INint (IN2) angeschlossenen ersten Schalters H12. Auf diese Weise wird im zweiten Betriebszustand OS2 die erste Induktivität 31 durch einen Strom geladen, der vom Maximumspannungseingang INmax (INI) über das daran angeschlossene Gleichrichterelement H21, die erste Induktivität 31 und den an den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen ersten Schalter H13 an den Minimumspannungseingang INmin (IN3) fließt. Die Strompfade, die die zweite Induktivität 32 im zweiten Betriebszustand OS2 laden, sind dieselben wie im ersten Betriebszustand OS1. Allgemein sind im zweiten Betriebszustand, wenn die Maximumspannung positiv und die Zwischenspannung und die Minimumspannung negativ sind, der erste Schalter (H13 bei dem in 3B gezeigten Beispiel), der an den Minimumspannungseingang INmin (IN3 in 3B) angeschlossen ist, und der zweite Schalter (L11 in 3B), der an den Maximumspannungseingang INmax (IN1 bei dem in 3B gezeigten Beispiel) angeschlossen ist, eingeschaltet. Die anderen Schalter sind ausgeschaltet.
In dem in 3C dargestellten dritten Betriebszustand ist der Betrieb der Schalter H11-H13, L11-L13 in der Schalt-Schaltung 1 im Vergleich zu dem Betrieb im ersten Betriebszustand OS1 invertiert. Das heißt, Schalter, die im ersten Betriebszustand OS1 eingeschaltet sind, sind im dritten Betriebszustand OS3 ausgeschaltet und Schalter, die im ersten Betriebszustand OS1 ausgeschaltet sind, sind im dritten Betriebszustand OS3 eingeschaltet. Auf diese Weise wird der Strom, der in den ersten und zweiten Betriebszuständen OS1, OS2 durch die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 fließt, im dritten Betriebszustand OS3 durch die Last Z und den optionalen Ausgangskondensator 33 getrieben. Genauer, bei dem in 3C dargestellten Beispiel fließt der Strom durch die erste Induktivität 31 von dem Maximumspannungseingang INmax (INI) über das daran angeschlossene erste Gleichrichterelement H21, die erste Induktivität 31, die Last Z und die an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen zweiten Schalter L12, L13 an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3). Entsprechend fließt der Strom durch die zweite Induktivität 32 von dem Maximumspannungseingang INmax (INI) über den daran angeschlossenen ersten Schalter H11, die Last Z, die zweite Induktivität 32 und die an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen zweiten Gleichrichterelemente L22, L23 an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3).
Allgemein sind im dritten Betriebszustand OS3 im Hochsetzbetrieb, wenn die Maximalspannung Vmax positiv ist und die Minimalspannung Vmin und die Zwischenspannung Vint negativ sind, der an den Maximumspannungseingang INmax (INI in 3C) angeschlossene erste Schalter (H11 in 3C) und die an den Minimumspannungseingang INmin (IN3 in 3C) und den Zwischenspannungseingang INint (IN2 in 3C) angeschlossenen zweiten Schalter (L12, L13 in 3C) eingeschaltet.
Anhand der 3A bis 3C ist das Magnetisieren und Entmagnetisieren der ersten und zweiten Induktivität 31, 32 erläutert. Es sei erwähnt, dass jedes Mal dann, wenn die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 magnetisiert werden, auch die Eingangsinduktivitäten 41-43 magnetisiert werden und jedes Mal dann, wenn die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 entmagnetisiert werden, auch die Eingangsinduktivitäten 41-43 entmagnetisiert werden. Dies gilt auch für die nachfolgend erläuterten Beispiele.
Außerdem umfasst, wie anhand der 3A bis 3C ersichtlich ist, das Magnetisieren der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 im Hochsetzbetrieb das Magnetisieren sowohl der ersten Induktivität 31, als auch der zweiten Induktivität 32 über wenigstens einen Strompfad, der den Ausgang 31, 32 nicht enthält. Das heißt, der Magnetisierungsstrom fließt nicht über den Ausgang 31, 32 (durch die Last). Ein Strom zu der Last im ersten und zweiten Betriebszustand OS1, OS2 kann durch den Ausgangskondensator 33 bereitgestellt werden.
4 zeigt Signaldiagramme der Ansteuersignale S_H11-S_H13, S_L11-S_L13, die durch die Steuerschaltung 10 erzeugt werden und durch die ersten und zweiten Schalter H11-H13, L11-L13 in den ersten, zweiten und dritten Betriebszuständen OS1, OS2, OS3 erhalten werden, die in den 3A bis 3C dargestellt sind. 4 zeigt weitere Signaldiagramme des ersten, zweiten und dritten Eingangsstroms 11, 12 und 13 in den einzelnen Betriebszuständen OS1, OS2 und OS3. In der dritten Betriebsphase, die in den 3A bis 3C dargestellt ist, in der die erste Eingangsspannung V1 positiv ist und die zweite Eingangsspannung V2 und die dritte Eingangsspannung V3 negativ sind, ist der erste Eingangsstrom I1 positiv, während der zweite und dritte Eingangsstrom 12, 13 negativ sind.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, einen Spannungspegel der Ausgangsspannung VOUT zu regeln und Stromverläufe der Eingangsströme 11, 12, 13 durch geeignetes Steuern der Dauern T1, T2, T3 der ersten, zweiten und dritten Betriebszustände OS1, OS2, OS3 zu regeln. Eine Gesamtdauer dieser drei Betriebszustände OS1, OS2, OS3 ist die Dauer T eines Ansteuerzyklus. Gemäß einem Beispiel hat die Steuerschaltung 10 eine Leistungsfaktorkorrektur-(PFC)-Funktionalität und ist dazu ausgebildet, die Signalverläufe der Eingangsströme I1, I2, I3 so einzustellen, dass Signalverläufe dieser Ströme 11, 12, 13 im Wesentlichen gleich zu den Signalverläufen der Eingangsspannungen V1, V2, V3 sind.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, ein Fehlersignal S_ERR beispielsweise basierend auf dem Ausgangsspannungssignal S_VOUT und dem Referenzspannungssignal S_VREF durch Subtrahieren des Ausgangsspannungssignals S_VOUT von dem Referenzspannungssignal S_VREF zu berechnen, so dass $S_{E R R} = S_{V R E F} - S_{V O U T}$
Außerdem kann die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet sein, das Fehlersignal S_ERR zu filtern, um ein Regelsignal S_REG zu erzeugen. Gemäß einem Beispiel umfasst das Berechnen des Regelsignals S_REG das Filtern des Fehlersignals S_ERR unter Verwendung eines Filters, das wenigstens eines von einem Proportional-(P)-Verhalten, einem Integral-(I)-Verhalten, einem Proportional-Integral-(PI)-Verhalten, einem Proportional-Integral-Ableit-(PID)-Verhalten, oder ähnliches aufweist. Gemäß einem Beispiel wird das Regelsignal S_REG so erzeugt, dass es einen Leistungsverbrauch der Last Z repräsentiert, so dass das Regelsignal S_REG zunimmt, wenn der Leistungsverbrauch der Last Z zunimmt, und abnimmt, wenn der Leistungsverbrauch der Last Z abnimmt.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, eine Gesamtdauer des ersten Betriebszustands OS1 und des zweiten Betriebszustands OS2 so einzustellen, dass diese Gesamtdauer (die bei dem in 4 gezeigten Beispiel T1 + T2 ist) proportional zu dem Regelsignal S_REG ist. Auf diese Weise nimmt die Gesamtdauer des ersten Betriebszustands OS1 und des zweiten Betriebszustands OS2 zu, wenn das Regelsignal S_REG (und gemäß einem Beispiel der Leistungsverbrauch der Last Z) zunimmt, und nimmt ab, wenn das Regelsignal S_REG abnimmt. Während des ersten und zweiten Betriebszustands OS1, OS2 nimmt der erste Eingangsstrom IN1 zu. Dadurch kann durch Erhöhen der Gesamtdauer des ersten und zweiten Betriebszustands OS1, OS2 ein durchschnittlicher Betrag des ersten Eingangsstroms INI zunehmen. Allgemein nimmt durch Erhöhen der Dauer des ersten Betriebszustands OS1 und des zweiten Betriebszustands OS2 der Maximaleingangsstrom, welches der am Maximumspannungseingang INmax bereitgestellte Strom ist, zu. Während des dritten Betriebszustands OS3 nehmen die Eingangsströme I1, I2, I3 jeweils ab.
Die Steuerschaltung 10 kann den Leistungswandler bei einer festen Frequenz und im kontinuierlichen Leitungsbetrieb (continuous conduction mode, CCM) betreiben. Im CCM sinken die Eingangsströme I1, I2, I3 nicht auf null ab (außer wenn die jeweilige Eingangsspannung nahe null ist). Das Betreiben des Leistungswandlers bei einer festen Frequenz umfasst das Definieren des Beginns eines neuen Ansteuerzyklus durch ein Taktsignal mit einer festen Frequenz. In diesem Fall ist die Gesamtdauer T jedes der mehreren Ansteuerzyklen dieselbe und gegeben durch den Kehrwert der festen Frequenz, das heißt T=1/f_CLK, wobei f_CLK die feste Frequenz ist. Die Dauer T3 des dritten Betriebszustands OS3 ist gegeben durch die Dauer T des Ansteuerzyklus abzüglich der Dauern T1, T2 der ersten und zweiten Betriebszustände OS1, OS2. Es kann gezeigt werden, dass beim Einstellen der Gesamtdauer T1 + T2 des ersten und zweiten Betriebszustands OS1, OS2 abhängig von dem Regelsignal S_REG und beim Einstellen der Dauer des dritten Betriebszustands OS3 in der zuvor erläuterten Weise der Durchschnitt des Maximumeingangsstroms I1 proportional zu der Maximumeingangsspannung V1 und proportional zu dem Regelsignal S_REG ist.
Gemäß einem Beispiel umfasst das Steuern des Zwischeneingangsstroms Iint, der bei dem in den 3A bis 3C und 4 gezeigten Beispiel der zweite Eingangsstrom 12 ist, das Berechnen einer Stromschwelle I2_TH, wobei der erste Betriebszustand OS1 endet, wenn der Zwischeneingangsstrom 12 die Stromschwelle I2_TH erreicht hat. Gemäß einem Beispiel wird die Stromschwelle I2_TH erhalten durch Multiplizieren des Regelsignals S_REG mit der Zwischeneingangsspannung Vint, die bei dem in den 3A bis 3C und 4 dargestellten Beispiel die zweite Eingangsspannung V2 ist.
Bei dem in den 3A bis 3C dargestellten Beispiel ist die Maximumeingangsspannung V2 positiv und die Zwischeneingangsspannung V2 und die Minimumeingangsspannung V3 sind negativ. Die 5A bis 5C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb, wenn die Maximumeingangsspannung Vmax negativ ist und die Minimumeingangsspannung Vmin und die Zwischeneingangsspannung Vint positiv sind. Genauer, die 5A bis 5C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb während der neunten Betriebsphase P9. In der neunten Betriebsphase P9 ist die erste Eingangsspannung V1 die Maximumeingangsspannung Vmax, ist die dritte Eingangsspannung V3 die Minimumeingangsspannung Vmin und ist die zweite Eingangsspannung V2 die Zwischeneingangsspannung Vint.
Bezug nehmend auf 5A ist im ersten Betriebszustand jede der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 zwischen den Maximumspannungseingang INmax (IN1 bei dem Beispiel in 5A) und den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und zwischen den Maximumspannungseingang INmax (INI) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) geschaltet. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel wird dies erreicht durch Einschalten des an den ersten Eingang IN 1 angeschlossenen ersten Schalters H11 und der an den zweiten und dritten Eingang IN2, IN3 angeschlossenen zweiten Schalter L12, L12. Allgemein sind im Hochsetzbetrieb, wenn die Maximumeingangsspannung INmax negativ ist und die Zwischeneingangsspannung INint und die Minimumeingangsspannung INmin positiv sind, im ersten Betriebszustand der an den Maximumspannungseingang INmax angeschlossene erste Schalter und die an den Minimumspannungseingang INmin und den Zwischenspannungseingang INint angeschlossenen zweiten Schalter eingeschaltet.
Bezug nehmend auf 5B wird im zweiten Betriebszustand der Zwischeneingang INint von einer der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 getrennt. Bei dem in 5B gezeigten Beispiel wird dies erreicht durch Ausschalten des an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) angeschlossenen zweiten Schalters L12.
Bei dem in 5C gezeigten dritten Betriebszustand werden die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 entmagnetisiert. Dies wird erreicht durch Betreiben der Schalt-Schaltung 1 komplementär zum Betreiben der Schalt-Schaltung 1 im ersten Betriebszustand. Das heißt, Schalter die im ersten Betriebszustand OS1 eingeschaltet sind, sind im dritten Betriebszustand ausgeschaltet und Schalter, die im ersten Betriebszustand OS1 ausgeschaltet sind, sind im dritten Betriebszustand eingeschaltet. Damit wird bei dem in den 5A bis 5C gezeigten Beispiel der an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossene zweite Schalter L11 im dritten Betriebszustand eingeschaltet und werden die an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen ersten Schalter H12, H13 im dritten Betriebszustand OS3 eingeschaltet.
6 zeigt Signaldiagramme der Ansteuersignale S_H11-S_H13, S_L11-S_L13, die durch die Schalter H11-H13, L11-L13 in der Schalt-Schaltung 1 während der in den 5A bis 5C dargestellten drei Betriebszustände erhalten werden. Außerdem zeigt 6 Signaldiagramme der Eingangsströme I1, I2, I3 in diesem Beispiel. Da die Maximumeingangsspannung Vmax (V1) in der neunten Betriebsphase negativ ist, ist der Maximumeingangsstrom, der bei diesem Beispiel der erste Eingangsstrom I1 ist, negativ, während der Zwischeneingangsstrom 12 und der Minimumeingangsstrom 13 in diesem Beispiel positiv sind. Die Signalverläufe der Ströme I1, I2, I3 können in derselben Weise wie anhand von 4 erläutert, gesteuert werden.
7 zeigt eine Modifikation des in 1 gezeigten Leistungswandlers. Bei diesem Beispiel ist ein erster Schalter 61 zwischen den ersten Schaltungsknoten 21 der Gleichrichterschaltung 2 und die erste Induktivität 31 geschaltet und ist ein zweiter Schalter 62 zwischen den zweiten Schaltungsknoten 22 und die zweite Induktivität 32 geschaltet. Sowohl der erste, als auch der zweite Schalter 61, 62 wird durch die Steuerschaltung 10 gesteuert, wobei die Steuerschaltung 10 ein jeweiliges Ansteuersignal S61, S62 sowohl für den ersten, als auch für den zweiten Schalter 61, 62 bereitstellt.
Außerdem umfasst der in 7 gezeigte Leistungswandler ein drittes Gleichrichterelement 73, das zwischen die erste Induktivität 31 und den zweiten Ausgang OUT2 geschaltet ist, und ein viertes Gleichrichterelement 74, das zwischen die zweite Induktivität 32 und den ersten Ausgang OUT1 geschaltet ist. Sowohl das dritte Gleichrichterelement 73, als auch das vierte Gleichrichterelement 74 kann ein passives Gleichrichterelement sein, wie beispielsweise eine Bipolardiode (wie dargestellt) oder eine Schottkydiode, oder sowohl das dritte Gleichrichterelement 73, als auch das vierte Gleichrichterelement 74 können ein aktives Gleichrichterelement, wie beispielsweise ein Synchrongleichrichter (synchronous rectifier, SR) sein.
Außerdem umfasst der in 7 gezeigte Leistungswandler einen Kondensator 51, der zwischen den ersten Schaltungsknoten 21 und den zweiten Schaltungsknoten 22 der Gleichrichterschaltung geschaltet ist.
Der Leistungswandler des in 7 gezeigten Typs kann im Hochsetzbetrieb in derselben Weise wie der in 1 dargestellte Leistungswandler betrieben werden, wobei im Hochsetzbetrieb der erste und zweite Schalter 61, 62 in jedem Ansteuerzyklus durchgängig eingeschaltet sind.
Gemäß einem Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, den in 7 gezeigten Leistungswandler in einem Tiefsetzbetrieb zu betreiben, wenn das Referenzspannungssignal S_VREF unterhalb des kombinierten Eingangsspannungssignals S_VIN ist. Wie im zuvor erläuterten Hochsetzbetrieb umfasst das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb das Betreiben des Leistungswandlers in mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen, wobei in jedem dieser Ansteuerzyklen der Leistungswandler aufeinanderfolgend in drei unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben wird, die nachfolgend als erste, zweite und dritte Betriebszustände bezeichnet werden. Die 8A bis 8C und 9A bis 9C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb in den drei unterschiedlichen Betriebsphasen, wobei die 8A bis 8C das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb in der dritten Betriebsphase P3 veranschaulichen und die 9A bis 9C das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb in der neunten Betriebsphase P9 veranschaulichen. Die dritte Betriebsphase P3 und die neunte Betriebsphase P9 unterscheiden sich darin, dass in der dritten Betriebsphase P3 die Maximumeingangsspannung positiv ist und die Minimumeingangsspannung und die Zwischeneingangsspannung negativ sind, während in der neunten Betriebsphase P9 die Maximumeingangsspannung Vmax negativ ist und die Minimumeingangsspannung Vmin und die Zwischeneingangsspannung Vint positiv sind. In beiden Betriebsphasen P3, P9 ist die erste Eingangsspannung V1 die Maximumeingangsspannung Vmax, ist die dritte Eingangsspannung V3 die Minimumeingangsspannung Vmin und ist die zweite Eingangsspannung V2 die Zwischeneingangsspannung Vint.
Bezug nehmend auf die 8A und 9A umfasst das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb im ersten Betriebszustand OS1 das Schalten der Reihenschaltung mit der ersten Induktivität 31 und der Last Z zwischen den Maximumspannungseingang INmax (IN1 bei den in den 8A und 9A gezeigten Beispielen) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) und zwischen den Maximumspannungseingang INmax (INI) und den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und das Schalten einer Reihenschaltung mit der zweiten Induktivität 32 und der Last Z zwischen den Maximumspannungseingang INmax (INI) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) und zwischen den Maximumspannungseingang INmax (INI) und den Zwischenspannungseingang INint (IN2). Wenn die Maximumeingangsspannung Vmax (V1) positiv ist, wie in 8 dargestellt ist, wird dies erreicht durch Einschalten des an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossenen ersten Schalters H1 1 und Einschalten der an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen zweiten Schalter L12, L13. Wenn die Maximumeingangsspannung V1 negativ ist, wie in 9A dargestellt ist, wird dies erreicht durch Einschalten des an den Maximumspannungseingang INmax (INI) angeschlossenen zweiten Schalters L11, und Einschalten der an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) und den Minimumspannungseingang INmin (IN3) angeschlossenen ersten Schalter H12, H13.
Im zweiten Betriebszustand OS2 wird der Zwischenspannungseingang INint (IN2) von einer der ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 getrennt. Bei dem in 8B gezeigten Beispiel wird der Zwischenspannungseingang INint (IN2) von der ersten Induktivität 31 getrennt durch Ausschalten des an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) angeschlossenen zweiten Schalters L12, und bei dem in 9B gezeigten Beispiel wird der Zwischenspannungseingang INint (IN2) von der zweiten Induktivität 32 getrennt durch Ausschalten des an den Zwischenspannungseingang INint (IN2) angeschlossenen ersten Schalters H12.
Bezug nehmend auf die 8C und 9C werden im dritten Betriebszustand alle der Schalter H11-H13, L11-L13 in der Schalt-Schaltung 1 ausgeschaltet, so dass die ersten und zweiten Induktivitäten 31, 32 über die Last Z und die dritten und vierten Gleichrichterelemente 73, 74 entladen werden. In den Eingangsinduktivitäten 41, 42, 43 induzierte Ströme fließen über die Gleichrichterschaltung 2 und den Kondensator 51, so dass der Kondensator 51 während des dritten Betriebszustands OS3 geladen wird. Außerdem verbessert der Kondensator 51 die Stoßstromfestigkeit des Leistungswandlers.
Wie anhand der 8A bis 8C und 9A bis 9C ersichtlich ist, umfasst das Magnetisieren der ersten und zweiten Induktivität 31, 32 im Tiefsetzbetrieb das Magnetisieren sowohl der ersten Induktivität 31, als auch der zweiten Induktivität 32 über wenigstens einen Strompfad, der den Ausgang 31, 32 umfasst. Das heißt, der Magnetisierungsstrom fließt über den Ausgang 31, 32 (durch die Last Z) in den ersten und zweiten Betriebszuständen OS1, OS2. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Steuerschaltung 10 dazu ausgebildet, den in 7 gezeigten Leistungswandler in einem Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb zu betreiben. Gemäß einem Beispiel betreibt die Steuerschaltung 10 den Leistungswandler im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb, wenn das Referenzspannungssignal S_VREF innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um das kombinierte Eingangsspannungssignal S_VIN liegt. Entsprechend betreibt die Steuerschaltung 10 den Leistungswandler im Tiefsetzbetrieb, wenn das Referenzspannungssignal S_VREF unterhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, und im Hochsetzbetrieb, wenn das Referenzspannungssignal S_VREF oberhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Gemäß einem Beispiel ist der vorgegebene Bereich zwischen 90% und 110% des kombinierten Eingangsspannungssignals S_VIN, zwischen 95% und 105% des kombinierten Eingangsspannungssignals S_VIN, oder zwischen 97% und 103% des kombinierten Eingangsspannungssignals S_VIN.
Die 10A bis 10C und 11A bis 11C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb. Wie im Hochsetzbetrieb und im Tiefsetzbetrieb umfasst das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb das Betreiben des Leistungswandlers in mehreren aufeinander folgenden Ansteuerzyklen, wobei das Betreiben des Leistungswandlers in einem Ansteuerzyklus das Betreiben des Leistungswandlers aufeinanderfolgend in drei unterschiedlichen Betriebszuständen, einem ersten Betriebszustand OS1, einem zweiten Betriebszustand OS2 und einem dritten Betriebszustand OS3 umfasst. Die 10A bis 10C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb in den drei Betriebszuständen OS1, OS2, OS3, wenn der Leistungswandler in der dritten Betriebsphase P3 ist, und die 11A bis 11C veranschaulichen das Betreiben des Leistungswandlers in den drei Betriebszuständen OS1, OS2, OS3, wenn der Leistungswandler in der neunten Betriebsphase P9 ist. Bezug nehmend auf die 10A, 10B und 11A, 11B ist das Betreiben des Leistungswandlers in den ersten und zweiten Betriebszuständen OS1, OS2 im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb identisch zum Betreiben des Leistungswandlers in den ersten und zweiten Betriebszuständen OS1, OS2 im Hochsetzbetrieb. Damit gilt bezüglich der 10A und 10B die im Zusammenhang mit den 3A und 3B gegebene Beschreibung, und bezüglich der 11A und 11B gilt die bezüglich der 5A und 5B gegebene Beschreibung.
Im dritten Betriebszustand ist der Betrieb des Leistungswandlers identisch zum Betrieb des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb. Das heißt, im dritten Betriebszustand sind alle der Schalter der Schalt-Schaltung 1 ausgeschaltet.
Im Tiefsetzbetrieb und im Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb können die Dauern der ersten, zweiten und dritten Betriebszustände OS1, OS2, OS3 in derselben Weise wie in dem anhand der 4 und 6 erläuterten Hochsetzbetrieb gesteuert werden.

Claims

Leistungswandler, der aufweist: drei Eingangsknoten (INI-IN3), die jeweils dazu ausgebildet sind, eine jeweilige von drei Eingangsspannungen (V1-V3) zu erhalten, und zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2), die dazu ausgebildet sind, eine Ausgangsspannung (Vout) bereitzustellen; eine Schalt-Schaltung (1), die zwischen die drei Eingangsknoten (INI, IN2, IN3) und jeden der zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist und die mehrere Schalter (H11-H13, L11-L13) aufweist, die jeweils zwischen einen jeweiligen der drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und einen jeweiligen der zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet sind; eine erste Induktivität (31), die an einen ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist, und eine zweite Induktivität (32), die an einen zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist; eine Gleichrichterschaltung (2), die zwischen die drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und jede der ersten und zweiten Induktivitäten (31, 32) geschaltet ist; eine Steuerschaltung (10, die dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler durch Betreiben der Schalt-Schaltung (1) zu betreiben; einen Kondensator (51), der zwischen einen ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und einen zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) geschaltet ist; einen ersten Ausgangsschalter (61), der zwischen den ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und die erste Induktivität (31) geschaltet ist; einen zweiten Ausgangsschalter (62), der zwischen den zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) und die zweite Induktivität (32) geschaltet ist; ein Gleichrichterelement (73), das zwischen die erste Induktivität (31) und den zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist; und ein weiteres Gleichrichterelement (74), das zwischen die zweite Induktivität (32) und den ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist.
Leistungswandler nach Anspruch 1 wobei jeder der mehreren Schalter (H11-H13, L11-L13) ein bidirektional sperrender Schalter ist.
Leistungswandler nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, der weiterhin aufweist: eine Eingangsinduktivitätsstufe (4), die zwischen jeden der drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und die Schalt-Schaltung (1) und die Gleichrichterschaltung (2) geschaltet ist.
Leistungswandler nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, die Eingangsspannungen (V1-V3) zu überwachen und ein Eingangsspannungssignal (S_VIN) basierend auf den Eingangsspannungen (V1-V3) zu berechnen, und bei dem die Steuerschaltung (10) weiterhin dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler in einem von einem Hochsetzbetrieb und einem Tiefsetzbetrieb abhängig von einer Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal (S_VIN) und einem Ausgangsspannungsreferenzsignal (S_VREF) zu betreiben.
Leistungswandler nach Anspruch 4, bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler in mehreren Ansteuerzyklen zu betreiben, wobei das Betreiben des Leistungswandlers in den mehreren Ansteuerzyklen jeweils umfasst, den Leistungswandler in drei aufeinander folgenden Betriebszuständen (OS1, OS2, OS3) so zu betreiben, dass in einem ersten Betriebszustand (OS1) und einem zweiten Betriebszustand (OS2) jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) magnetisiert werden und im dritten Betriebszustand (OS3) jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) entmagnetisiert werden.
Leistungswandler nach Anspruch 5, bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler im Tiefsetzbetrieb so zu betreiben, dass jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) über wenigstens einen Strompfad magnetisiert werden, der den Ausgang (OUT1, OUT2) umfasst; und im Hochsetzbetrieb so zu betreiben, dass jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) über wenigstens einen Strompfad magnetisiert werden, der den Ausgang (OUT1, OUT2) nicht umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, zu jeder Zeit einen der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Maximumspannungseingang, einen der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Minimumspannungseingang und einen der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Zwischenspannungseingang basierend auf dem Überwachen der Eingangsspannungen (V1-V3) zu identifizieren, und bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, die Schalt-Schaltung (1) so zu steuern, dass im ersten Betriebszustand (OS1) jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) zwischen den Maximumspannungseingang und den Minimumspannungseingang und zwischen den Maximumspannungseingang und den Zwischenspannungseingang geschaltet sind, und so zu steuern, dass im zweiten Betriebszustand (OS2) der Zwischenspannungseingang von einer der ersten und zweiten Induktivitäten (31, 32) getrennt ist.
Leistungswandler nach einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Steuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler im Tiefsetzbetrieb zu betreiben, wenn das Referenz-Ausgangsspannungssignal (S_VREF) unterhalb eines vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignals (S_VIN) liegt, im Hochsetzbetrieb zu betreiben, wenn das Referenz-Ausgangsspannungssignal (S_VREF) oberhalb des vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignals (S_VIN) liegt, und in einem Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb zu betreiben, wenn das Referenzausgangsspannungssignal (S_VREF) innerhalb des vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignals (S_VIN) liegt.
Leistungswandler nach Anspruch 8, bei dem der vorgegebene Bereich zwischen 90% und 110% des Eingangsspannungssignals (S_VIN) ist.
Verfahren, das aufweist: Wandeln von Leistung durch einen Leistungswandler, wobei der Leistungswandler aufweist: eine Schalt-Schaltung (1), die zwischen die drei Eingangsknoten (INI, IN2, IN3) und jeden der zwei Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist und die mehrere Schalter (H11-H13, L11-L13) aufweist, die jeweils zwischen einen jeweiligen der drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und einen jeweiligen der ersten und zweiten Ausgangsknoten (OUT1-OUT2) geschaltet sind; eine erste Induktivität (31), die an einen ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist, und eine zweite Induktivität (32), die an einen zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) angeschlossen ist; eine Gleichrichterschaltung (2), die zwischen die drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und jede der ersten und zweiten Induktivitäten (31, 32) geschaltet ist; eine Steuerschaltung (10, die dazu ausgebildet ist, den Leistungswandler durch Betreiben der Schalt-Schaltung (1) zu betreiben; einen ersten Kondensator (51), der zwischen einen ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und einen zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) geschaltet ist; einen ersten Ausgangsschalter (61), der zwischen den ersten Knoten (21) der Gleichrichterschaltung (2) und die erste Induktivität (31) geschaltet ist; einen zweiten Ausgangsschalter (62), der zwischen den zweiten Knoten (22) der Gleichrichterschaltung (2) und die zweite Induktivität (32) geschaltet ist; ein Gleichrichterelement (73), das zwischen die erste Induktivität (31) und den zweiten (OUT2) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist; und ein weiteres Gleichrichterelement (74), das zwischen die zweite Induktivität (32) und den ersten (OUT1) der Ausgangsknoten (OUT1, OUT2) geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Leistungswandler weiterhin aufweist: eine Eingangsinduktivitätsstufe (4), die zwischen jeden der drei Eingangsknoten (IN1-IN3) und die Schalt-Schaltung (1) und die Gleichrichterschaltung (2) geschaltet ist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 11, bei dem das Wandeln der Leistung aufweist: Überwachen der Eingangsspannungen (V1-V3) und Berechnen eines Eingangsspannungssignals (S_VIN) basierend auf den Eingangsspannungen (V1-V3) und Betreiben des Leistungswandlers in einem von einem Hochsetzbetrieb und einem Tiefsetzbetrieb abhängig von einer Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal (S_VIN) und einem Ausgangsspannungs-Referenzsignal (S_VREF).
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Wandeln der Leistung weiterhin aufweist, den Leistungswandler in mehreren Ansteuerzyklen zu betreiben, wobei das Betreiben des Leistungswandlers in jedem der mehreren Ansteuerzyklen das Betreiben des Leistungswandlers in drei aufeinander folgenden Betriebszuständen (OS1, OS2, OS3) aufweist, so dass in einem ersten Betriebszustand (OS1) und einem zweiten Betriebszustand (OS2) jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) magnetisiert werden und im dritten Betriebszustand (OS3) jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) entmagnetisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb das Magnetisieren jeweils der ersten Induktivität (31) und der zweiten Induktivität (32) über wenigstens einen Strompfad, der den Ausgang (OUT1, OUT2) umfasst, aufweist; und bei dem das Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb das Magnetisieren jeweils der ersten Induktivität (31) und der zweiten Induktivität (32) über wenigstens einen Strompfad, der den Ausgang (OUT1, OUT2) nicht umfasst, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Betreiben des Leistungswandlers in den mehreren Ansteuerzyklen weiterhin aufweist: zu jeder Zeit, Identifizieren eines der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Maximumspannungseingang, einen der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Minimumspannungseingang und einen der Eingangsknoten (IN1-IN3) als Zwischenspannungseingang basierend auf einem Überwachen der Eingangsspannungen (V1-V3); Steuern der Schalt-Schaltung (1) derart, dass im ersten Betriebszustand (OS1) sowohl jeweils die erste Induktivität (31) und die zweite Induktivität (32) zwischen den Maximumspannungseingang und den Minimumspannungseingang und zwischen den Maximumspannungseingang und dem Zwischenspannungseingang geschaltet sind, und derart, dass im zweiten Betriebszustand (OS2) der Zwischenspannungseingang von einer der ersten und zweiten Induktivitäten (31, 32) getrennt ist.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 13 bis 15, bei dem das Betreiben des Leistungswandlers weiterhin aufweist: Betreiben des Leistungswandlers im Tiefsetzbetrieb, wenn das Referenz-Ausgangsspannungssignal (S_VREF) unterhalb eines vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignals (S_VIN) liegt, Betreiben des Leistungswandlers im Hochsetzbetrieb, wenn das Referenz-Ausgangsspannungssignal (S_VREF) oberhalb des vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignals (S_VIN) liegt, und Betreiben des Leistungswandlers in einem Tiefsetz-Hochsetz-Betrieb, wenn das Referenz-Ausgangsspannungssignal (S_VREF) innerhalb des vorgegebenen Bereichs des Eingangsspannungssignal (S_VIN) liegt.