DE102019122561A1 - Gleichspannungswandler mit Speicherelement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, der ein Speicherelement mit einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator umfasst. Der erste und der zweite Kondensator sind derart angeordnet und das Speicherelement ist derart eingerichtet, dass eine Ladespannung zum Laden des ersten Speicherelements um einen rationalen Faktor von einer Entladespannung des Speicherelements abweicht.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler, DC-DC-Converter) werden beispielsweise eingesetzt, um Akkumulatoren zu laden. Dabei stellt der jeweilige Akkumulator, z.B. eine Speichereinheit in einem Elektroauto, äußere Randbedingungen an den Gleichspannungswandler. Die Effizienz des Ladevorgangs hängt im Allgemeinen vom Ladezustand des Akkumulators und von der Art des Akkumulators ab. In einem Baukastensystem, in dem der Akkumulator austauschbar ist, muss der Gleichspannungswandler veränderliche Anforderungen erfüllen, um einen effizienten Ladevorgang bereitzustellen.
  • Die Anpassung der Amplitude der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers kann mit einem entsprechend ausgelegten Transformator erfolgen. Allerdings hängt die Anpassung dabei insbesondere von der Auslegung (Anzahl der Windungen) der sekundärseitigen Spule relativ zur primärseitigen Spule und dem verwendeten Spulenkern ab. Eine Erhöhung der Anzahl an Windungen, die eine Erhöhung der Amplitude der Ausgangsspannung bewirken könnte, erhöht aber das Gewicht und Volumen des Transformators. Dabei ist der Transformator regelmäßig ohnehin das größte und schwerste Bauteil eines Gleichspannungswandlers.
  • Einige Gleichspannungswandler verwenden einen Transformator oder einen Übertrager. Während ein Transformator im Allgemeinen unterschiedliche primär- und sekundärseitige Windungszahlen aufweist, weist ein Übertrager im Allgemeinen gleiche Windungszahlen für beide Seiten auf und ist deshalb relativ kompakt. Zur Amplitudenanpassung der Ausgangsspannung kommen Buck- und Boost-Converter zum Einsatz, die allerdings weitere Schaltelemente und induktive Energiespeicher benötigen und somit den Vorteil des kleineren Übertragers zunichtemachen.
  • Andere Gleichspannungswandler des Stands der Technik sehen Spannungsverdoppler oder -vervielfacher vor, um die Amplitude der Ausgangsspannung anzupassen. Dadurch ist die Anpassung der Amplitude der Ausgangsspannung allerdings nur grob mit einer großen Schrittweite (typischerweise mit einem ganzzahligen Anpassungsfaktor) möglich, wodurch die Effizienz des Ladevorgangs verringert ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Gleichspannungswandler auszuräumen oder zumindest zu verringern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
  • Es wird unter anderem ein Gleichspannungswandler bereitgestellt. Der Gleichspannungswandler kann ein erstes Speicherelement mit einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator umfassen. Der erste und der zweite Kondensator können derart angeordnet sein und das Speicherelement kann derart eingerichtet sein, dass eine Ladespannung zum Laden des ersten Speicherelements um einen rationalen Faktor von einer Entladespannung des Speicherelements abweicht. Vom Gleichspannungswandler kann eine Ausgangsspannung bereitgestellt werden. Das Speicherelement kann so eingerichtet sein, dass der erste und zweite Kondensator beim Laden des Speicherelements einen Stromfluss entsprechend einer Reihenschaltung und beim Entladen des Speicherelements einen Stromfluss entsprechend einer Parallelschaltung ermöglichen. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht es, vorteilhafterweise eine Spannungsanpassung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung vorzusehen. Die Spannungsanpassung kann insbesondere derart sein, dass die Amplitude der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers gegenüber der Amplitude der Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers erhöht oder erniedrigt ist.
  • Der Gleichspannungswandler kann ein Buck-Converter sein, insbesondere in Form einer Speicherdrossel. Der Buck-Converter kann eine Induktivität und einen zusätzlichen Kondensator umfassen. Die Induktivität kann zwischen einem Anschlussknoten des Speicherelements und einem Ausgangsknoten des Gleichspannungswandlers angeordnet sein. Der zusätzliche Kondensator kann ausgangsseitig von der Induktivität parallel zum ersten Speicherelement angeordnet sein.
  • Der Gleichspannungswandler kann zumindest einen Wechselrichter, einen Transformator (Übertrager) oder einen Gleichrichter umfassen. Am Wechselrichter kann eingangsseitig eine erste Gleichspannung anliegen. Der Wechselrichter kann ausgangsseitig eine erste Wechselspannung ausgeben. Die erste Wechselspannung kann eingangsseitig am Transformator (Übertrager) anliegen. Der Transformator (Übertrager) kann ausgangsseitig eine zweite Wechselspannung ausgeben. Die zweite Wechselspannung kann am Gleichrichter anliegen. Der Gleichrichter kann zumindest das erste Speicherelement umfassen. Vom Gleichrichter kann die Ausgangsspannung für eine mit dem Gleichspannungswandler gekoppelte Last bereitgestellt werden. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht es, vorteilhafterweise eine Spannungsanpassung für die vom Gleichrichter bzw. von dem Gleichspannungswandler bereitgestellte Ausgangsspannung vorzusehen. Dadurch kann die Ausgangsspannung je nach Bedarf an die Erfordernisse der mit dem Gleichspannungswandler gekoppelten Last angepasst werden.
  • Der Transformator (Übertrager) kann eingangsseitig und ausgangsseitig gleiche Windungszahlen umfassen, in diesem Fall kann eine galvanische Trennung zwischen erster und zweiter Wechselspannung verwirklicht sein. Der Transformator (Übertrager) kann auch ein Transformator mit unterschiedlichen Windungszahlen, insbesondere mit einer sekundärseitig höheren Windungszahl sein. Der Transformator kann auch eine Anpassung des Tastverhältnisses und/oder der Frequenz der eingangsseitig anliegenden Wechselspannung vorsehen.
  • Der Gleichrichter kann zumindest einen ersten Anschlussknoten, einen zweiten Anschlussknoten und eine erste Kaskadenstufe umfassen. Die erste Kaskadenstufe kann ein erstes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung, einen ersten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe, das erste Speicherelement, den zweiten Anschlussknoten, ein zweites Speicherelement, einen zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe und ein zweites Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung in einer ersten Reihenschaltung, ausgehend vom ersten Anschlussknoten zum ersten Anschlussknoten, umfassen. In anderen Worten, kann die erste Kaskadenstufe eine Ringanordnung der genannten Bauteile umfassen, lediglich unterbrochen durch den zweiten Anschlussknoten. Das bedeutet, dass zwischen dem ersten Anschlussknoten und dem zweiten Anschlussknoten eine Reihenschaltung umfassend das erste Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung, den ersten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe und das erste Speicherelement vorliegen kann. Zwischen dem zweiten Anschlussknoten und dem ersten Anschlussknoten kann eine Reihenschaltung umfassend das zweite Speicherelement, den zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe und das zweite Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung vorliegen. Zwischen dem ersten und zweiten Anschlussknoten kann die zweite Wechselspannung anliegen, die vom Transformator (Übertrager) ausgegeben werden kann. Die Ausgangsspannung der ersten Kaskadenstufe kann zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe abgegriffen werden. Der Gleichrichter kann einen ersten Ausgangsknoten des Gleichrichters, einen zusätzlichen Kondensator und einen zweiten Ausgangsknoten des Gleichrichters in einer Reihenschaltung umfassen, die parallel zum ersten und zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe angeordnet ist. Der zusätzliche Kondensator kann eine Spannungsglättungsfunktion ausüben. Die von dem Gleichrichter und damit auch von dem Gleichspannungswandler bereitgestellte Ausgangsspannung kann zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsknoten des Gleichrichters abgegriffen werden. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht eine vorteilhafterweise Verstärkung der Amplitude der Ausgangsspannung. Der Gleichspannungswandler ermöglicht auch, dass eine im Wesentlichen stetige Ausgangsspannung ausgegeben werden kann, die für positive und negative Halbwellen der zweiten Wechselspannung vorteilhafterweise im Wesentlichen gleichbleibende Spannungsamplituden aufweisen kann.
  • Durch die Anordnung des ersten und zweiten Speicherelements mit zwischenliegendem zweiten Anschlussknoten innerhalb der ersten Kaskadenstufe kann durch den Gleichspannungswandler eine Ausgangsspannung VOUT bereitgestellt werden, für deren Amplitude gilt: VOUT = F * VAC2, wobei VAC2 die Amplitude der zweiten Wechselspannung bezeichnet. F ist ein Verstärkungsfaktor, der vom rationalen Faktor abhängt. Der Faktor F kann gegeben sein als F = 1 + k, falls die Kondensatoren der ersten Kaskadenstufe gleiche Ladungsmengen speichern. k ist der rationale Faktor und bezeichnet dabei das Verhältnis von Entladespannung zu Ladespannung eines Speicherelements. Das Verhältnis k kann insbesondere von der Anzahl und Art der in dem Speicherelement verwendeten Kondensatoren abhängen. Der Verstärkungsfaktor F kann darauf basieren, dass die Kondensatoren zumindest eines Speicherelements der ersten Kaskadenstufe mit Strom entsprechend einer Reihenschaltung und gleichzeitig die Kondensatoren zumindest eines weiteren Speicherelements der ersten Kaskadenstufe mit Strom, entsprechend einer Parallelschaltung, beaufschlagt werden. Der Strom wird dabei durch die zweite Wechselspannung bereitgestellt. Sowohl für die positive als auch für die negative Halbwelle der zweiten Wechselspannung kann die gleichzeitige Realisierung eines Stromflusses entsprechend einer Reihen- und Parallelschaltung der Kondensatoren der Speicherelemente gewährleistet sein. Durch die gleichzeitige Realisierung des Stromflusses einer Reihen- und Parallelschaltung der jeweiligen Kondensatoren kann das am Gleichrichter anliegende Spannungssignal vorteilhafterweise betragsmäßig verstärkt werden. Somit kann vorteilhafterweise eine betragsmäßige Spannungsanpassung bereitgestellt werden.
  • Ein Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion kann beispielsweise eine Diode oder ein Transistor sein. Die Durchlassrichtung bezeichnet die Anordnung oder den Zustand des Halbleiterbauteils, in welchem das Bauteil nur einen vernachlässigbaren Widerstand aufweist. Die Sperrrichtung bezeichnet die Anordnung oder den Zustand des Halbleiterbauteils, in welchem ein Stromfluss durch das Bauteil im Wesentlichen unterbunden wird.
  • Der Gleichspannungswandler kann zumindest eine zweite Kaskadenstufe umfassen. Die zweite Kaskadenstufe kann ein drittes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung, einen dritten Ausgangsknoten der zweiten Kaskadenstufe, ein drittes Speicherelement, einen dritten Anschlussknoten, ein viertes Speicherelement, einen vierten Ausgangsknoten der zweiten Kaskadenstufe und ein viertes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung in einer Reihenschaltung umfassen, die parallel zum ersten und zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe angeordnet sein kann. Der dritte Anschlussknoten der zweiten Kaskadenstufe kann mit dem ersten Anschlussknoten der ersten Kaskadenstufe verbunden sein. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler stellt vorteilhafterweise eine erhöhte Variabilität (d.h. erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten für den Verstärkungsfaktor) der Amplitude der Ausgangsspannung bereit.
  • Die zweite Kaskadenstufe kann einen Schalter zwischen dem ersten Anschlussknoten der ersten Kaskadenstufe und dem dritten Anschlussknoten der zweiten Kaskadenstufe umfassen. Der Schalter kann eingerichtet sein, den Stromfluss zum dritten Anschlussknoten der zweiten Kaskadenstufe zu unterbinden, so dass die zweite Kaskadenstufe deaktivierbar bzw. aktivierbar ist.
  • Die zweite Kaskadenstufe kann ihrer Funktionalität nach der ersten Kaskadenstufe gleich sein. Auch in der zweiten Kaskadenstufe können unabhängig von der Halbwelle der eingangsseitig am Gleichrichter anliegenden Wechselspannung gleichzeitig ein Stromfluss entsprechend einer Reihen- und Parallelschaltung jeweiliger Kondensatoren des dritten und vierten Speicherelements vorliegen. Deshalb kann die zweite Kaskadenstufe eine weitere betragsmäßige Verstärkung der eingangsseitig anliegenden Spannungsamplitude bereitstellen. Die von dem Gleichspannungswandler ausgegebene Ausgangsspannung VOUT kann sich dann ergeben zu: VOUT = F1 * F2 * VAC2, wobei Fi den Verstärkungsfaktor der i-ten Kaskadenstufe bezeichnet. Der jeweilige Verstärkungsfaktor Fi kann gegeben sein als: Fi = 1 + ki, wobei ki den jeweiligen rationalen Faktor bezeichnet, also das Verhältnis von Entladespannung zu Ladespannung des i-ten Speicherelements. Dabei wird angenommen, dass sämtliche Kondensatoren der jeweiligen Kaskadenstufe gleiche Ladungsmengen speichern. Da jeder Verstärkungsfaktor größer als 1 ist, führt die Hinzufügung einer zweiten Kaskadenstufe und ebenso jeder weiteren dazu, dass das Ausgangssignal des Gleichspannungswandlers betragsmäßig vorteilhaft weiter verstärkt werden kann.
  • Ein Speicherelement kann zumindest ein fünftes, sechstes und siebtes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion umfassen. Der erste Kondensator, das fünfte Halbleiterbauteil in Durchlassrichtung und der zweite Kondensator können in einer Reihenschaltung angeordnet sein. Das sechste Halbleiterbauteil kann in Sperrrichtung in einer Parallelschaltung parallel zum ersten Kondensator und dem fünften Halbleiterbauteil angeordnet sein. Das siebte Halbleiterbauteil kann in Sperrrichtung in einer weiteren Parallelschaltung parallel zum fünften Halbleiterbauteil und dem zweiten Kondensator angeordnet sein. Das so eingerichtete Speicherelement ermöglicht es, dass in Abhängigkeit von der Halbwelle der an dem Speicherelement anliegenden Spannung der Stromfluss durch die die Kondensatoren entweder einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung entspricht. In anderen Worten, kann ein Speicherelement zumindest zwei Kondensatoren und eine Mehrzahl von Halbleiterbauteilen mit Diodenfunktion umfassen, die derart angeordnet sind, dass der Stromfluss durch das Speicherelement beim Laden (einer ersten Stromflussrichtung) einer Reihenschaltung der Kondensatoren und beim Entladen (einer entgegengesetzten Stromflussrichtung) einer Parallelschaltung der Kondensatoren entspricht. Deshalb wird durch das Speicherelement eine von der Ladespannung vorteilhafterweise verschiedene Entladespannung bereitgestellt.
  • Der erste Kondensator und der zweite Kondensator eines Speicherelements können gleiche Kapazitäten aufweisen. Dadurch kann die Symmetrie der Schaltungsanordnung vorteilhaft verbessert werden. Es kann dann auch wirksam gewährleistet werden, dass die Kondensatoren jeweils gleiche Ladungsmengen speichern. Insbesondere können auch sämtliche Kondensatoren einer Kaskadenstufe gleiche Kapazitäten aufweisen.
  • Der erste Kondensator und der zweite Kondensator eines Speicherelements können Kapazitäten derart aufweisen, dass die an dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator auftretende Spannung während einer Periode der an dem Speicherelement anliegenden Wechselspannung im Wesentlichen konstant ist. Insbesondere können die Kapazitäten des ersten und zweiten Kondensators groß oder viel größer im Verhältnis zur gespeicherten Ladungsmenge sein. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers vorteilhafterweise konstant ist.
  • Ein Speicherelement kann n Kondensatoren und 3*(n-1) Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion umfassen. Dann kann die Entladespannung des Speicherelements von der Ladespannung des Speicherelements um den rationalen Faktor 1/n = k verschieden sein. Dabei kann n ≥ 2 sein. Ein Speicherelement kann also auch mehr als 2 Kondensatoren umfassen. Die Speicherelemente einer Kaskadenstufe können gleich ausgebildet sein. Die Speicherelemente einer Kaskadenstufe können die gleiche Anzahl an genutzten Kondensatoren umfassen. Dann kann für den Verstärkungsfaktor der betreffenden Kaskadenstufe gelten: F = 1 + 1/n. In dem Fall kann die durch den Gleichspannungswandler bereitgestellte Ausgangsspannung eine Schrittweite aufweisen, die abhängig von der Anzahl der pro Speicherelement umfassten Kondensatoren ist. Für eine höhere Anzahl an in einem Speicherelement umfassten Kondensatoren kann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers daher vorteilhaft in geringeren Zwischenweiten unterteilt sein. Die Zwischenweite der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers kann vorteilhaft durch die Berücksichtigung zusätzlicher Kaskadenstufen verringert werden. Dadurch kann die Ausgangsspannung sehr zielgerichtet an die Bedürfnisse angepasst werden, die durch die an den Gleichspannungswandler gekoppelte Last definiert sind.
  • Zumindest ein zu einem Kondensator zugehörendes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion kann überbrückbar sein, so dass es nicht sperrt und der Kondensator deaktiviert wird. Der Gleichrichter kann so eingerichtet sein, dass für n Kondensatoren maximal n-1 Kondensatoren gleichzeitig überbrückt werden. Das Halbleiterbauteil kann beispielsweise ein Transistor sein, der mittels geeigneter Gatespannung eingeschaltet wird, so dass er nicht sperrt. Dadurch kann die durch den Transistor bereitgestellte Parallelschaltung zu dem betreffenden Kondensator kurzgeschlossen werden, so dass der Kondensator nicht mehr beiträgt. So kann der rationale Faktor des betreffenden Speicherelements variiert werden. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht es, den Verstärkungsfaktor einer Kaskadenstufe vorteilhafterweise anzupassen, je nach den Bedürfnissen der mit dem Gleichspannungswandler gekoppelten Last. Weist der Gleichspannungswandler mehrere Kaskadenstufen auf, kann auch die Zwischenweite der erreichbaren Amplituden der Ausgangsspannung vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Überbrückung von Kondensatoren weiter verringert werden.
  • Es können auch i Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion überbrückbar sein. Dann kann der Gleichspannungswandler so eingerichtet sein, dass innerhalb einer Periode der zweiten Wechselspannung nur ein Teil der i Halbleiterbauteile überbrückt werden und dass im zeitlichen Mittel über eine genügende Anzahl von Perioden der zweiten Wechselspannung die i Halbleiterbauteile gleich oft überbrückt werden. In anderen Worten, können im zeitlichen Mittel alle Kondensatoren innerhalb einer Kaskadenstufe oder innerhalb des Gleichrichters insgesamt gleich oft geladen und entladen werden. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht im zeitlichen Mittel vorteilhafterweise eine ausgewogene Ladungsbilanz über sämtliche Kondensatoren zu realisieren. Die Schaltung der einzelnen Halbleiterbauteile kann durch eine übergeordnete Steuereinheit mit entsprechenden Steuersignalen erfolgen.
  • Der Gleichspannungswandler kann eingangsseitig mit einer Versorgungsspannung (z.B. Netzspannung des üblichen Stromnetzes) versorgt werden. Der Gleichspanungswandler kann auch einen Leistungsfaktorkorrekturfilter umfassen. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann eingerichtet sein, eingangsseitig die Versorgungsspannung zu empfangen. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann eingerichtet sein, Verzerrungen der Grundschwingung und phasenverschobene Stromanteile (z.B. resultierend aus höherfrequenten Oberschwingungen) zu filtern, so dass eine Leistungsfaktorkorrektur von im Wesentlichen 1 bereitgestellt wird. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann eingerichtet sein, um eine Gleichspannung auszugeben. Die von dem Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgegebene Gleichspannung kann eingangsseitig von dem Wechselrichter und/oder einer H-Brücke (Stellglied) empfangen werden. Der Wechselrichter und/oder die H-Brücke (Stellglied) können dann ausgangsseitig die erste Wechselspannung ausgeben. Der so eingerichtete Gleichspannungswandler ermöglicht es, eine Versorgungsspannung vorteilhafterweise in eine definierte Gleichspannung mit einem hohen Leistungsfaktor umzuwandeln (zu konvertieren).
  • Der Gleichspannungswandler kann als resonanter Gleichspannungswandler ausgebildet sein, wobei der Gleichrichter im Resonanzkreis enthalten sein kann.
  • Die Erfindung kann auch einen Gleichrichter der zuvor beschriebenen Art umfassen.
  • Figurenliste
    • - 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Gleichspannungswandlers,
    • - 2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Speicherelements,
    • - 3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Speicherelements,
    • - 4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Gleichspannungswandlers 10. Der Gleichspannungswandler 10 umfasst Anschlussknoten 12, an denen eine Versorgungsspannung VNETZ anliegt, beispielsweise die Netzspannung des herkömmlichen Stromnetzes. Der Gleichspannungswandler 10 umfasst einen Leistungsfaktorkorrekturfilter 14, der ausgangsseitig eine Gleichspannung VDC1 ausgibt. Die Gleichspannung VDC1 liegt eingangsseitig am Wechselrichter 16 an. Der Wechselrichter 16 kann eine H-Brücke umfassen oder als H-Brücke ausgebildet sein. Der Wechselrichter 16 gibt ausgangsseitig eine erste Wechselspannung VAC1 aus. Die Wechselspannung VAC1 wird zur Beaufschlagung eines Transformators (Übertragers) 18 genutzt. Der Transformator (Übertrager) 18 kann auch ein Transformator sein. Der Transformator (Übertrager) 18 gibt ausgangsseitig an den Ausgangsknoten 20a, 20b eine zweite Wechselspannung VAC2 aus. Die Wechselspannung VAC2 liegt eingangsseitig an den Anschlussknoten 22a, 22b des Gleichrichters 21 an. Der Gleichrichter 21 umfasst eine erste Kaskadenstufe KASK1. Zwischen dem ersten Anschlussknoten 22a und dem zweiten Anschlussknoten 22b umfasst der Gleichrichter 21 in einer Reihenschaltung ein erstes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion 24a in Durchlassrichtung, einen ersten Ausgangsknoten 28a der ersten Kaskadenstufe KASK1 und ein erstes Speicherelement 26a. Zwischen dem zweiten Anschlussknoten 22b und dem ersten Anschlussknoten 22a umfasst der Gleichrichter 21 in einer Reihenschaltung ein zweites Speicherelement 26b, einen zweiten Ausgangsknoten 28b der ersten Kaskadenstufe KASK1 und ein zweites Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion 24b in Durchlassrichtung. Die erste und zweite Reihenschaltung zusammen, bilden die erste Kaskadenstufe KASK1 des Gleichrichters 21. Der Gleichrichter umfasst zudem noch einen ersten Ausgangsknoten 30a, einen Kondensator 32 und einen zweiten Ausgangsknoten 30b, die entsprechend einer Reihenschaltung angeordnet sind, die wiederum parallel zur ersten Kaskadenstufe KASK1 angeordnet ist. Der Kondensator 32 kann eine Spannungsglättung der von dem ersten und zweiten Ausgangsknoten 30a, 30b ausgegebenen Ausgangsspannung VOUT des Gleichrichters 21 bzw. des Gleichspannungswandlers 10 bewirken. An den Gleichspannungswandler 10 ist eine Last 34 angeschlossen, zu deren Versorgung die Ausgangsspannung VOUT bereitgestellt wird.
  • Die Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion 24a, 24b können herkömmliche Dioden oder Transistoren sein. Durch die Halbleiterbauteile 24a, 24b wird der Stromfluss entgegen deren Sperrrichtung für die positive Halbwelle der an dem Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC2 verhindert. Für die positive Halbwelle der Wechselspannung VAC2 wird das erste Speicherelement 26a vom ersten Ausgangsknoten 28a her mit Strom durchflossen, wobei der Stromkreis durch den nachfolgenden zweiten Anschlussknoten 22b des Gleichrichters 21 geschlossen wird. Zudem wird der Kondensator 32 und parallel dazu die Last 34 von den Ausgangsknoten 28a der ersten Kaskadenstufe KASK1 und dem ersten Ausgangsknoten 30a des Gleichrichters 21 her entsprechend der zuvor erwähnten Parallelschaltung mit Strom durchflossen. Anschließend fließt dieser Strom dann über den zweiten Ausgangsknoten 28b der ersten Kaskadenstufe KASK1 durch das zweite Speicherelement 26b, wobei der Stromkreis durch den nachfolgenden zweiten Anschlussknoten 22b des Gleichrichters 21 geschlossen wird. Die Speicherelemente 26a, 26b werden also für die positive Halbwelle der an dem Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC2 in unterschiedlichen Richtungen mit Strom durchflossen, sofern die Speicherelemente 26a, 26b gleiche Polaritäten aufweisen bzw. gleich aufgebaut sind. Das bedeutet, dass für die positive Halbwelle der anliegenden Wechselspannung VAC2 das Speicherelement 26a geladen und das Speicherelement 26b entladen wird.
  • Aufgrund der Symmetrie des Gleichrichters 21 werden die unterschiedlichen Stromdurchgangsrichtungen der Speicherelemente 26a, 26b auch für die negative Halbwelle der anliegenden Eingangsspannung VAC2 gewährleistet. Das bedeutet, dass für die negative Halbwelle der anliegenden Wechselspannung VAC2 das Speicherelement 26a entladen und das Speicherelement 26b geladen wird.
  • Die vom Gleichrichter 21 bereitgestellte Ausgangsspannung VOUT setzt sich aus zwei Anteilen zusammen. Man kann die Ausgangsspannung darstellen als VOUT = V1+ + V2-. Dabei bezeichnet Vi die von dem i-ten Speicherelement bereitgestellte Spannung, abhängig von der Polarität (Stromdurchgangsrichtung; „+“ für positive Halbwelle, „-“ für negative Halbwelle). Wegen der Symmetrie des Gleichrichters 21 ist die bereitgestellte Spannung VOUT in einem idealisierten Zustand effektiv unabhängig von der Halbwelle der an dem Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC2. Es gilt: VOUT = V1+ + V2- = V1- + V2+. Aufgrund von Nichtlinearitäten oder nicht-idealen Eigenschaften der Bauteile kann es allerdings auch geringfügige Abweichungen der Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Polarität geben. Im Idealfall wird die Unabhängigkeit der Ausgangsspannung VOUT durch die während einer jeweiligen Halbwelle unterschiedlichen Stromflussrichtungen durch das erste und zweite Speicherelement 26a, 26b gewährleistet.
  • 2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Speicherelements 26a. Das Speicherelement 26a umfasst einen ersten und einen zweiten Anschlussknoten 40, die mit einer Wechselspannung VAC beaufschlagt werden. Das Speicherelement 26a umfasst in einer Reihenschaltung einen ersten Kondensator 42a, ein erstes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion 44a in Durchlassrichtung und einen zweiten Kondensator 42b. Ein zweites Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion 44b ist in Sperrrichtung in einer Parallelschaltung parallel zum ersten Kondensator 42a und dem ersten Halbleiterbauteil 44a angeordnet. Ein drittes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion 44c ist in Sperrrichtung in einer Parallelschaltung parallel zum ersten Halbleiterbauteil 44a und dem zweiten Kondensator 42b angeordnet. Die Kondensatoren 42a, 42b können eine gleiche Polarität aufweisen. Für die positive Halbwelle der anliegenden Wechselspannung VAC sperren die Halbleiterbauteile 44b und 44c. Folglich werden die Kondensatoren 42a, 42b mit einem Stromfluss entsprechend einer Reihenschaltung beaufschlagt. Daher fällt am ersten Kondensator 42a eine erste Spannung U1 ab und am zweiten Kondensator 42b eine zweite Spannung U2. Da die von den Kondensatoren 42a, 42b während des Ladevorgangs gespeicherten Ladungsmengen gleich groß sein müssen (Erhaltung der Ladungsbilanz), ist bei gleichen Kapazitätswerten der Kondensatoren 42a, 42b: U1 = U2. Daher beträgt der Gesamtspannungsabfall bzw. die Differenz der zwischen den Anschlussknoten 40 abfallen Spannung UGes = U1 + U2 = 2 * U1 während der positiven Halbwelle. Hierbei wurde der Spannungsabfall am Halbleiterbauteil 44a sowie die diversen Kontaktwiderstände vernachlässigt., da diese Beiträge klein gegen die Beiträge der Kondensatoren 42a, 42b sind. Während der negativen Halbwelle der Wechselspannung VAC sperrt das Halbleiterbauteil 44a. Deshalb ergibt sich durch die Kondensatoren 42a, 42b ein Stromfluss der einer Parallelschaltung entspricht. Der Spannungsabfall in den einzelnen Zweigen der Parallelschaltung ist gleich und entspricht dem Gesamtspannungsabfall für diesen Fall. Daher beträgt der Gesamtspannungsabfall bzw. die Differenz der zwischen den Anschlussknoten 40 abfallenden Spannung UGes = U1 = U2 während der negativen Halbwelle. Während der negativen Halbwelle werden aufgrund der Parallelschaltung die beiden Kondensatoren 42a, 42b auf gleiches Spannungsniveau entladen. Eventuelle Asymmetrien aufgrund unterschiedlicher Kapazitätswerte der Kondensatoren 42a, 42b werden dadurch ausgeglichen, dass ein eventuell höher geladener Kondensator zuerst auf das gemeinsame Niveau entladen wird und sich dann ein paralleler Stromfluss einstellt. Wegen der Energiebilanz folgt bei symmetrischen Halbwellen, dass die Energie für jedes Speicherelement erhalten bleiben muss: Ui+ * li+ = Ui- * li-. Dabei bezeichnen Ui und Ii die Spannung und die Stromstärke des i-ten Speicherelements in Abhängigkeit der Polarität der Halbwelle (Stromdurchgangsrichtung; „+“ für positive Halbwelle, „-“ für negative Halbwelle). Das Verhältnis von Entladespannung zu Ladespannung definiert den rationalen Faktor ki: ki = Ui-/Ui+. Für den Fall zweier Kondensatoren ergibt sich damit ein rationaler Faktor von ki = 1/2.
  • Die vom Gleichrichter 21 bzw. dem Gleichspannungswandler 10 ausgegebene Ausgangsspannung VOUT ergibt sich dann (unter der Annahme gleicher Anzahl von Kondensatoren pro Speicherelement innerhalb einer Kaskadenstufe des Gleichrichters) zu: VOUT = V1+ + V2- = V1- + V2+ = V1+ + V1+ * k1 = V1+ * (1 + k1) = V1+ * F. „F“ bezeichnet dabei den Verstärkungsfaktor der jeweiligen Kaskadenstufe des Gleichrichters: F = (1 + k). Im Falle von Speicherelementen mit jeweils zwei Kondensatoren, die entsprechend der 2 angeordnet sind, ergibt sich für die erste Kaskadenstufe KASK1 des Gleichrichters 21: F = (1 + 1/2). Daraus folgt, dass das vom Gleichrichter 21 ausgegebene Ausgangssignal VOUT gegenüber der Amplitude der an dem Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC2 um 50% verstärkt wird.
  • 3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Speicherelements 26a. Wiederum weist das Speicherelement 26a entsprechende Anschlussknoten 40 auf. Das Speicherelement 26a weist vier Kondensatoren 42a bis 42d auf (gegebenenfalls auch mehr), die mit entsprechenden Halbleiterbauteilen mit Diodenfunktion 44a bis 44c in Durchlassrichtung in einer Reihenschaltung angeordnet sind. Das Speicherelement 26a weist auch zusätzliche Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion 44d bis 44i in Sperrrichtung auf, die in entsprechenden Parallelschaltungen angeordnet sind. Für den Fall von n Kondensatoren, umfasst das Speicherelement 26a den n Kondensatoren zugeordnete 3 * (n - 1) Halbleiterbauteile. Für den hier gezeigten Fall von 4 Kondensatoren ergibt sich der rationale Faktor k des Speicherelements 26a zu: k = 1/4. Würde ein Gleichrichter 21 zwei entsprechende Speicherelemente 26a aufweisen, wäre der Verstärkungsfaktor F des Gleichrichters 21: F = 1 + 1/4. Die Anzahl der Kondensatoren je Speicherelement 26a hat also direkten Einfluss auf die Erhöhung der Amplitude der von dem Gleichrichter 21 ausgegebenen Ausgangsspannung VOUT relativ zur Amplitude der an dem Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC2.
  • Innerhalb des Speicherelements 26a sind mehrere Halbleiterbauteile 44c, 44e, 44f, 44i überbrückbar. Es können auch mehr Halbleiterbauteile 44x überbrückbar sein. Dies bedeutet, dass die Sperrwirkung dieser Halbleiterbauteile aufgehoben werden kann. In der Praxis bieten sich dazu Transistoren an, die mittels entsprechender Gatespannung zwischen leitend und sperrend geschaltet werden können. Wird die Sperrwirkung eines Halbleiterbauteils überbrückt, so wird der dem Halbleiterbauteil zugeordnete Kondensator effektiv deaktiviert, d.h. bleibt für den entsprechenden Lade- oder Entladevorgang unberücksichtigt. Wird beispielsweise die Diodenfunktion (Sperrwirkung) des Halbleiterbauteils 44f überbrückt, so fließt der Strom ausgehend vom oberen Anschlussknoten 40 nicht durch den Kondensator 42d (wegen des dem Kondensator 42d und der Diode 44c anhaftenden Widerstands). Sperrt das Halbleiterbauteil 44e, wird dann der Kondensator 42c als erster mit dem Stromfluss beaufschlagt. Von den vier im Speicherelement 26a enthaltenen Kondensatoren 42a bis 42d tragen also effektiv nur drei Kondensatoren 42a bis 42c bei. Die Überbrückung von Halbleiterbauteilen ermöglicht so eine Anpassung des rationalen Faktors k des jeweiligen Speicherelements 26a und auch des Verstärkungsfaktors F der Kaskadenstufe KASKx des Gleichrichters 21. Die Überbrückung ermöglicht es, die von dem Gleichspannungswandler 10 ausgegebene Ausgangsspannung VOUT an den jeweiligen Lastzustand, beispielsweise in Abhängigkeit eines Ladezustands der Last, anzupassen. Die Schalter der überbrückbaren Halbleiterbauteile 44x können quasi statisch geschlossen werden, wenn die Anpassung der Ausgangsspannung nur in großen Zeitabständen erfolgen muss. Vorteilhaft ist auch, dass nicht alle Halbleiterbauteile überbrückbar sein müssen. Es reicht aus, wenn ein Halbleiterbauteil in einem 3er-Block (bestehend aus drei zu einem Kondensator zugehörigen Halbleiterbauteilen) überbrückbar/schaltbar ist. Die Überbrückung kann natürlich durch eine übergeordnete Steuereinheit gesteuert werden, optional mit der Berücksichtigung spezifischer zeitabhängiger Schaltsequenzen. Mit einer dynamischen Schaltfolge kann über mehrere Wechselspannungsperioden im Mittel eine Spannungsverstärkung auch in Zwischenbereichen mit k = 1/n, k = 2/n bis k = n/n erzeugt werden. Im zeitlichen Mittel sollten dabei aber alle Kondensatoren 42i gleich oft geschlossen und geöffnet werden, damit eine ausgewogene Ladungsbilanz über alle Kondensatoren 42i erreicht wird. Um einen Kurzschluss zu verhindern, dürfen die Halbleiterbauteile 42i nur derart überbrückt werden, dass nicht alle Kondensatoren 42i gleichzeitig deaktiviert werden.
  • 4 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Gleichrichters 21. Gezeigt sind auch die Ausgangsknoten 20a, 20b des Transformators (Übertragers) 18, an denen eine Wechselspannung VAC anliegt. Der Gleichrichter 21 umfasst eine erste Kaskadenstufe KASK1 und eine zweite Kaskadenstufe KASK2. Die erste Kaskadenstufe KASK1 entspricht der bereits in 1 erläuterten Ausführung des Gleichrichters 21 mit entsprechenden Anschlussknoten 22a, 22b, Halbleiterbauteilen mit Diodenfunktion 24a, 24b, Ausgangsknoten 28a, 28b und Speicherelementen 26a, 26b. Parallel zur ersten Kaskadenstufe KASK1 ist die zweite Kaskadenstufe KASK2 angeordnet. Diese ist der ersten Kaskadenstufe KASK1 grundsätzlich korrespondierend aufgebaut und umfasst entsprechende Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion 24c, 24d, Ausgangsknoten 28c, 28d, Speicherelemente 26c, 26d und einen Anschlussknoten 22c. Der Anschlussknoten 22c der zweiten Kaskadenstufe KASK2 ist zwischen den Speicherelementen 26c, 26d der zweiten Kaskadenstufe KASK2 angeordnet und mit dem ersten Anschlussknoten 22a der ersten Kaskadenstufe KASK1 gekoppelt, so dass die Anschlussknoten 22a und 22c auf demselben Potential liegen. Zwischen dem ersten Anschlussknoten 22a der ersten Kaskadenstufe KASK1 und dem Anschlussknoten 22c der zweiten Kaskadenstufe KASK2 kann ein Schalter vorgesehen sein, so dass die zweite Kaskadenstufe deaktivierbar ist. In einer Parallelschaltung zur ersten und zweiten Kaskadenstufe KASK1, KASK2 umfasst der Gleichrichter 21 den zusätzlichen Kondensator 32 zur Spannungsglättung. An den Ausgangsknoten 30a, 30b wird die Ausgangsspannung VOUT zur Versorgung einer Last 34 abgegriffen. Die Funktionsweise der zweiten Kaskadenstufe KASK2 entspricht derjenigen der ersten Kaskadenstufe KASK1. Das bedeutet, dass sich für die vom Gleichrichter 21 ausgegebene Ausgangsspannung VOUT ergibt: VOUT = F1 * F2 * VAC+ = (1 + k1) * (1 + k2) * VAC+, wobei VAC+ die Amplitude der positiven Halbwelle der eingangsseitig am Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung VAC bezeichnet. Natürlich ist VAC+ = VAC-. Dabei wird angenommen, dass die in einer Kaskadenstufe enthaltenen Speicherelemente 26a, 26b, bzw. 26c, 26d effektiv die gleiche Anzahl von Kondensatoren nutzen. Durch die Parallelschaltung mehrerer Kaskadenstufen KASK1, KASK2 kann also eine weitere Erhöhung der Amplitude der Ausgangsspannung VOUT erreicht werden. Umfassen die Speicherelemente 26a bis 26d der jeweiligen Kaskadenstufen KASK1, KASK2 überbrückbare Halbleiterbauteile 44x, so kann die Ausgangsspannung VOUT des Gleichrichters 21 durch die Kaskadierung nicht nur der Amplitude nach gegenüber der am Gleichrichter 21 anliegenden Wechselspannung verstärkt werden, sondern kann auch bedarfsgerecht angepasst werden. Die Kaskadierung bewirkt, dass die Ausgangsspannung VOUT mit verringerten Zwischenschritten bereitgestellt werden kann, da die Verstärkungsfaktoren Fx der jeweiligen Kaskadenstufe KASKx multipliziert werden. Das führt zu dichter beieinanderliegenden möglichen Ausgangsspannungsamplituden. Die Kaskadierung des Gleichrichters 21 in Kombination mit der Überbrückbarkeit der in den Speicherelementen enthaltenen Halbleiterbauteilen 44x (Aktivierung/Deaktivierung von Kondensatoren 42x) bewirkt eine erhöhte Variabilität des Gleichspannungswandlers 10.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gleichspannungswandler
    12
    Anschlussknoten
    14
    Leistungsfaktorkorrekturfilter
    16
    Wechselrichter
    18
    Transformator (Übertrager)
    20x
    x-ter Ausgangsknoten des Wechselrichters
    21
    Gleichrichter
    22x
    x-ter Eingangsknoten des Gleichrichters
    24x
    x-tes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion
    26x
    x-tes Speicherelemente
    28x
    x-ter Ausgangsknoten der Kaskadenstufe
    30x
    x-ter Ausgangsknoten des Gleichrichters
    32
    Spannungsglättungskondensator
    34
    Last(-widerstand)
    40
    Anschlussknoten des Speicherelements
    42x
    x-ter Kondensator
    44x
    x-tes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion
    Fx
    Verstärkungsfaktor der x-ten Kaskadenstufe
    kx
    Rationaler Faktor des x-ten Speicherelements
    KASKx
    x-te Kaskadenstufe
    Vx(+/-)
    Spannung des x-ten Speicherelements abhängig von der Polarität (Lade- oder Entladespannung)
    VACx
    x-te Wechselspannung
    VDCx
    x-te Gleichspannung
    VNETZ
    Netzspannung (Versorgungsspannung des Gleichspannungswandlers)
    VOUT
    Ausgangsspannung

Claims (10)

  1. Gleichspannungswandler (10) mit einem ersten Speicherelement (26a), wobei das erste Speicherelement zumindest einen ersten Kondensator (42a) und einen zweiten Kondensator (42b) umfasst, und wobei der erste und der zweite Kondensator derart angeordnet sind und das Speicherelement derart eingerichtet ist, dass eine Ladespannung zum Laden des ersten Speicherelements um einen rationalen Faktor (k) von einer Entladespannung des Speicherelements abweicht, und wobei vom Gleichspannungswandler (10) eine Ausgangsspannung (VOUT) bereitgestellt wird.
  2. Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 1, umfassend einen Wechselrichter (16), einen Transformator (18) und einen Gleichrichter (21), wobei an dem Wechselrichter eingangsseitig eine erste Gleichspannung (VDC1) anliegt und der Wechselrichter ausgangsseitig eine erste Wechselspannung (VAC1) ausgibt, wobei die erste Wechselspannung eingangsseitig am Transformator anliegt, wobei der Transformator ausgangsseitig eine zweite Wechselspannung (VAC2) ausgibt, wobei die zweite Wechselspannung am Gleichrichter anliegt und dieser zumindest das erste Speicherelement (26a) umfasst, und wobei vom Gleichrichter die Ausgangsspannung (VOUT) für eine mit dem Gleichspannungswandler gekoppelte Last (34) bereitgestellt wird.
  3. Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 2, wobei der Gleichrichter (21) zumindest einen ersten Anschlussknoten (22a), einen zweiten Anschlussknoten (22b) und eine erste Kaskadenstufe (KASK1) umfasst, wobei die erste Kaskadenstufe ein erstes Halbleiterbauteil (24a) mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung, einen ersten Ausgangsknoten (28a), das erste Speicherelement (26a), den zweiten Anschlussknoten, ein zweites Speicherelement (26b), einen zweiten Ausgangsknoten (28b) und ein zweites Halbleiterbauteil (24b) mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung in einer ersten Reihenschaltung (S1) ausgehend vom ersten Anschlussknoten zum ersten Anschlussknoten umfasst, wobei zwischen dem ersten und zweiten Anschlussknoten die zweite Wechselspannung (VAC2) anliegt, wobei der Gleichrichter einen ersten Ausgangsknoten (30a), einen dritten Kondensator (32) und einen zweiten Ausgangsknoten (30b) in einer Reihenschaltung umfasst, die parallel zum ersten und zweiten Ausgangsknoten der ersten Kaskadenstufe angeordnet ist, und wobei die Ausgangsspannung (VOUT) zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsknoten (30a, 30b) des Gleichrichters abgegriffen wird.
  4. Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 3, wobei der Gleichspannungswandler zumindest eine zweite Kaskadenstufe (KASK2) umfasst, wobei die zweite Kaskadenstufe ein drittes Halbleiterbauteil (24c) mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung, einen dritten Ausgangsknoten (28c), ein drittes Speicherelement (26c), einen dritten Anschlussknoten (22c), ein viertes Speicherelement (26d), einen vierten Ausgangsknoten (28d) und ein viertes Halbleiterbauteil (24d) mit Diodenfunktion in Durchlassrichtung in einer Reihenschaltung umfasst, die parallel zum ersten und zweiten Ausgangsknoten (28a, 28b) der ersten Kaskadenstufe (KASK1) angeordnet ist, wobei der dritte Anschlussknoten (22c) mit dem ersten Anschlussknoten (22a) verbunden ist.
  5. Gleichspannungswandler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Speicherelement (26a) zumindest ein fünftes, sechstes und siebtes Halbleiterbauteil (44a-44c) mit Diodenfunktion umfasst, wobei der erste Kondensator (42a), das fünfte Halbleiterbauteil (44a) in Durchlassrichtung und der zweite Kondensator (42b) in einer Reihenschaltung angeordnet sind, wobei das sechste Halbleiterbauteil (44b) in Sperrrichtung in einer Parallelschaltung parallel zum ersten Kondensator (42a) und dem fünften Halbleiterbauteil (44a) angeordnet ist, und wobei das siebte Halbleiterbauteil (44c) in Sperrrichtung in einer Parallelschaltung parallel zum fünften Halbleiterbauteil (44a) und dem zweiten Kondensator (42b) angeordnet ist.
  6. Gleichspannungswandler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kondensator (42a) und der zweite Kondensator (42b) gleiche Kapazitäten aufweisen.
  7. Gleichspannungswandler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kondensator (42a) und der zweite Kondensator (42b) Kapazitäten derart aufweisen, dass die an dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator auftretende Spannung während einer Periode der zweiten Wechselspannung (VAC2) im Wesentlichen konstant ist.
  8. Gleichspannungswandler (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Speicherelement (26x) n Kondensatoren (42x) und 3*(n-1) Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion (44x) umfasst, so dass die Entladespannung des Speicherelements (26x) von der Ladespannung des Speicherelements um den rationalen Faktor k = 1/n verschieden ist, und wobei n ≥ 2 ist.
  9. Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 8, wobei zumindest ein zu einem Kondensator (42x) zugehörendes Halbleiterbauteil mit Diodenfunktion (44x) überbrückbar ist, so dass es nicht sperrt und der Kondensator (42x) deaktiviert wird, wobei für n Kondensatoren maximal n-1 Kondensatoren gleichzeitig überbrückt werden.
  10. Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 9, wobei i Halbleiterbauteile mit Diodenfunktion (44x) überbrückbar sind, wobei innerhalb einer Periode der zweiten Wechselspannung (VAC2) nur ein Teil der i Halbleiterbauteile überbrückt wird, und wobei im zeitlichen Mittel über eine genügende Anzahl von Perioden der zweiten Wechselspannung die i Halbleiterbauteile (44x) gleich oft überbrückt werden.
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