DE102023200815A1 - Circuit arrangement for voltage conversion - Google Patents
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Abstract
Eine Schaltungsanordnung (10) zum Umwandeln einer veränderlichen Eingangsgleichspannung (UP) in eine Ausgangsgleichspannung (UB) mit einem geringeren Schwankungsbereich umfasst eine Steuereinheit (11), einen ersten Gleichspannungswandler (12) und einen zweiten Gleichspannungswandler (13). Der erste Gleichspannungswandler (12) ist zum Hochsetzen der Eingangsgleichspannung (UP) konfiguriert. Der zweite Gleichspannungswandler (13) ist als reiner Abwärts-Wandler eingerichtet.A circuit arrangement (10) for converting a variable input direct voltage (UP) into an output direct voltage (UB) with a smaller fluctuation range comprises a control unit (11), a first direct voltage converter (12) and a second direct voltage converter (13). The first direct voltage converter (12) is configured to step up the input direct voltage (UP). The second direct voltage converter (13) is designed as a pure step-down converter.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungsumwandlung, insbesondere eine Schaltungsanordnung zum Umwandeln einer veränderlichen Gleichspannung in eine Gleichspannung mit einem geringeren Schwankungsbereich.The invention relates to a circuit arrangement for voltage conversion, in particular a circuit arrangement for converting a variable direct voltage into a direct voltage with a smaller fluctuation range.
In
Schaltungsanordnungen zur Spannungsumwandlung werden beispielsweise in der Solarenergietechnik eingesetzt, wo die von einem Solarpanel gelieferte Spannung von der momentanen Sonneneinstrahlung abhängt und daher starken Schwankungen unterworfen ist.Voltage conversion circuits are used, for example, in solar energy technology, where the voltage supplied by a solar panel depends on the current solar radiation and is therefore subject to strong fluctuations.
Bei nicht mit einem Stromnetz verbundenen Solarstromanlagen werden zur Speicherung der von dem Solarpanel gelieferten elektrischen Energie beispielsweise Batterien verwendet. Das können LV-Batterien (low voltage) und HV-Batterien (high voltage) sein Zum Laden der Batterie geeignete Spannungen müssen dabei jeweils in einem relativ engen Spannungsbereich liegen.In solar power systems that are not connected to a power grid, batteries are used to store the electrical energy supplied by the solar panel. These can be LV batteries (low voltage) and HV batteries (high voltage). The voltages suitable for charging the battery must be within a relatively narrow voltage range.
Eine solche netzfreie Solarstromanlage kann beispielsweise in einem Fahrzeug untergebracht sein. Das Solarpanel kann beispielsweis auf dem Fahrzeugdach angebracht beziehungsweise in dieses integriert sein. Solarpanel können auch übers Fahrzeug verteilt sein, beispielsweise auch auf Motorhaube oder Heckklappe, oder bei Vans auf der Pritsche oder auch auf LKW-Anhängern.Such an off-grid solar power system can be installed in a vehicle, for example. The solar panel can be mounted on the roof of the vehicle or integrated into it. Solar panels can also be distributed throughout the vehicle, for example on the hood or tailgate, or on the flatbed of a van or on a truck trailer.
Die Schaltungsanordnung 110 empfängt die von dem Solarpanel 102 gelieferte Spannung UP an ihrem Eingang und gibt die gewandelte Spannung UB an ihrem Ausgang aus. Die Schaltungsanordnung 110 enthält eine Steuereinheit 111 zum Steuern des Betriebs der Schaltungsanordnung 110 und zwei gleichartige Gleichspannungswandler 112, die parallel zueinander zwischen den Eingang IN und den Ausgang OUT geschaltet sind, also einen zweiphasigen Gleichspannungswandler bilden.The
Die Gleichspannungswandler 112 wandeln die von dem Solarpanel 102 gelieferte Spannung UP in eine zum Laden der Batterie 103 geeignete Ladespannung UB um. Da die von dem Solarpanel 102 gelieferte Spannung UP sowohl niedriger als auch höher sein kann als der zulässige Bereich für die Ladespannung der Batterie 103, sind die Gleichspannungswandler 112 als Abwärts-Aufwärts-Wandler (Tiefsetz-Hochsetz-Steller, Buck-Boost-Converter) eingerichtet, die sowohl zum Tiefsetzen (Konvertieren in eine niedrigere Spannung) als auch zum Hochsetzen (Konvertieren in eine niedrigere Spannung) der Spannung UP konfiguriert sind.The DC-
Die von dem Solarpanel 102 gelieferte Leistung wird dabei auf die beiden Gleichspannungswandler 112 aufgeteilt. Für höhere von dem Solarpanel 102 gelieferte Leistungen können dementsprechend mehr als zwei Gleichspannungswandler 112 vorgesehen sein, auf die die Leistung verteilt wird, wodurch ein mehrphasiger Gleichspannungswandler gebildet wird. Eine solche Schaltungsanordnung mit einem mehrphasigen Gleichspannungswandler ist beispielsweise in
Da ein Abwärts-Aufwärts-Wandler für zwei verschiedene Betriebsarten (Tiefsetzen und Hochsetzen) konfiguriert ist, enthält er mehr Bauelemente als ein dezidiert nur für eine dieser Betriebsarten (Tiefsetzen oder Hochsetzen) konfigurierter Gleichspannungswandler. Daher ist er teurer als solch ein dezidierter Gleichspannungswandler und hat im Betrieb höhere Verluste, weil er zusätzliche Elemente im Strompfad hat und im Übergangsbereich zusätzlich Schaltverluste erzeugt. Ferner sind mehrphasige Gleichspannungswandler bei niedrigen Leistungen ineffizient.Since a buck-boost converter is configured for two different operating modes (buck and boost), it contains more components than a DC-DC converter that is configured for only one of these operating modes (buck or boost). Therefore, it is more expensive than such a dedicated DC-DC converter and has higher operating losses because it has additional elements in the current path and generates additional switching losses in the transition region. Furthermore, multi-phase DC-DC converters are inefficient at low power levels.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsvorrichtung zum Umwandeln einer veränderlichen Gleichspannung in eine Gleichspannung mit einem geringeren Schwankungsbereich bereitzustellen, die preisgünstiger als der Stand der Technik ist, geringere Betriebsverluste hat und bei niedrigen Leistungen effizienter ist.It is therefore an object of the present invention to provide a circuit device for converting a variable DC voltage into a DC voltage with a smaller fluctuation range, which is less expensive than the prior art, has lower operating losses and is more efficient at low powers.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können die Gegenstände eines unabhängigen Anspruchs auch durch Merkmale der Unteransprüche eines anderen unabhängigen Anspruchs weitergebildet sein.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further developments of the invention are specified in the subclaims. The subject matter of an independent claim can also be further developed by features of the subclaims of another independent claim.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dient zum Umwandeln einer veränderlichen Gleichspannung in eine Gleichspannung mit einem geringeren Schwankungsbereich. Sie umfasst eine Steuereinheit, einen ersten Gleichspannungswandler und einen zweiten Gleichspannungswandler. Der erste Gleichspannungswandler ist zum Hochsetzen der Eingangsgleichspannung konfiguriert. Der zweite Gleichspannungswandler ist als reiner Abwärts-Wandler eingerichtet.The circuit arrangement according to the invention serves to convert a variable direct voltage into a direct voltage with a smaller fluctuation range. It comprises a control unit, a first direct voltage converter and a second direct voltage converter. The first direct voltage converter is configured to step up the input direct voltage. The second direct voltage converter is designed as a pure step-down converter.
Mit einer solchen Schaltungsanordnung können beispielsweise der Gesamtwirkungsgrad erhöht und die Größe und die Herstellungskosten der Gesamtschaltung verringert werden.With such a circuit arrangement, for example, the overall efficiency can be increased and the size and manufacturing costs of the overall circuit can be reduced.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Gleichspannungswandler als Abwärts-Aufwärts-Wandler eingerichtet.In an advantageous further development, the first DC-DC converter is designed as a step-down/step-up converter.
Dadurch können beispielsweise gegenüber dem getrennten Bereitstellen eines Aufwärts-Wandlers und eines Abwärts-Wandler Bauteile eingespart werden, was die Gesamtschaltung kleiner und preisgünstiger machen kann.This makes it possible, for example, to save components compared to providing a boost converter and a buck converter separately, which can make the overall circuit smaller and cheaper.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Gleichspannungswandler als reiner Aufwärts-Wandler eingerichtet.In an advantageous further development, the first DC-DC converter is designed as a pure step-up converter.
Dadurch kann beispielsweise der Wirkungsgrad des ersten Gleichspannungswandler verbessert sein.This can, for example, improve the efficiency of the first DC-DC converter.
In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die Schaltungsanordnung zwei oder mehr zweite Gleichspannungswandler, wobei alle zweiten Gleichspannungswandler als reine Abwärts-Wandler eingerichtet.In an advantageous development, the circuit arrangement contains two or more second DC-DC converters, wherein all second DC-DC converters are configured as pure step-down converters.
Dadurch kann die Schaltungsanordnung beispielsweise an höhere zur Verfügung stehende Leistungen angepasst werden.This allows the circuit arrangement to be adapted to higher available power levels, for example.
In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die Steuereinheit einen Mikrocontroller.In an advantageous further development, the control unit contains a microcontroller.
Dadurch kann beispielsweise die Steuerung der Schaltungsanordnung auf einfache und flexible Weise verwirklicht sein.This means, for example, that the control of the circuit arrangement can be implemented in a simple and flexible manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinheit dazu konfiguriert, anhand eingangsseitiger Kenndaten zu bestimmen, wie viele und welche Gleichspannungswandler zu aktivieren sind, und diese zum Umwandeln der Eingangsgleichspannung in die Ausgangsgleichspannung zu aktivieren.In an advantageous development, the control unit is configured to determine, based on input-side characteristics, how many and which DC-DC converters are to be activated and to activate them to convert the input DC voltage into the output DC voltage.
Dadurch kann beispielsweise der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung optimiert werden.This makes it possible, for example, to optimize the efficiency of the circuit arrangement.
Die erfindungsgemäße Solarstromanlage enthält ein Solarpanel zum Liefern einer je nach Sonneneinstrahlung veränderlichen Eingangsgleichspannung, eine Batterie zum Speichern einer von dem Solarpanel gelieferten elektrischen Energie und eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Umwandeln der Eingangsgleichspannung in eine zum Laden der Batterie geeignete Ausgangsgleichspannung.The solar power system according to the invention contains a solar panel for supplying an input DC voltage that varies depending on the solar radiation, a battery for storing electrical energy supplied by the solar panel and a circuit arrangement according to the invention for converting the input DC voltage into an output DC voltage suitable for charging the battery.
Mit einer solchen Solarstromanlage kann beispielsweise eine von dem Solarpanel gelieferte Spannung mit hohem Wirkungsgrad in eine zum Laden der Batterie geeignete Spannung umgewandelt werden.With such a solar power system, for example, a voltage supplied by the solar panel can be converted with high efficiency into a voltage suitable for charging the battery.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Solarstromanlage in oder an einem Fahrzeug angebracht.In an advantageous further development, the solar power system is installed in or on a vehicle.
Dadurch kann beispielsweise eine Fahrzeugbatterie effizient geladen mittels Solarenergie geladen werden.This means that, for example, a vehicle battery can be efficiently charged using solar energy.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Solarpanel auf dem Fahrzeugdach angebracht oder in dieses integriert.In an advantageous further development, the solar panel is mounted on the vehicle roof or integrated into it.
Dadurch kann beispielsweise eine möglichst gute Sonneneinstrahlung auf das Solarpanel und damit eine möglichst hohe verfügbare elektrische Leistung erreicht werden.This makes it possible, for example, to achieve the best possible sunlight on the solar panel and thus the highest possible available electrical power.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung oder einer erfindungsgemäßen Solarstromanlage. Es umfasst die Schritte
- a) Bestimmen anhand eingangsseitiger Kenndaten, wie viele und welche Gleichspannungswandler zu aktivieren sind und
- b) Aktivieren der in Schritt a) bestimmten Gleichspannungswandler.
- a) Determine, based on input-side characteristics, how many and which DC-DC converters are to be activated and
- b) Activating the DC-DC converters determined in step a).
Mit einem solchen Verfahren kann beispielsweise eine veränderliche Eingangsgleichspannung flexibel und mit verbessertem Wirkungsgrad in eine Ausgangsgleichspannung mit einem geringeren Schwankungsbereich umgewandelt werden.With such a method, for example, a variable input DC voltage can be converted flexibly and with improved efficiency into an output DC voltage with a smaller fluctuation range.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die in Schritt a) verwendeten eingangsseitigen Kenndaten gewählt aus der Eingangsgleichspannung und aus Daten über ein Maximum Power Point Tracking des Solarpanels.In an advantageous further development, the input-side characteristics used in step a) are selected from the input DC voltage and from data on a maximum power point tracking of the solar panel.
Dadurch kann beispielsweise die Anzahl und Art der zu aktivierenden Gleichspannungswandler abhängig von einer zur Verfügung stehenden Leistung bestimmt werden.This makes it possible, for example, to determine the number and type of DC-DC converters to be activated depending on the available power.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in Schritt a) bestimmt, dass nur der erste Gleichspannungswandler aktiviert wird, wenn aus den eingangsseitigen Kenndaten bestimmt wird, dass zum Verarbeiten einer von dem Solarpanel gelieferten Leistung ein Gleichspannungswandler ausreicht.In an advantageous further development, it is determined in step a) that only the first DC-DC converter is activated if it is determined from the input-side characteristics that one DC-DC converter is sufficient to process the power supplied by the solar panel.
Dadurch kann die Spannungsumwandlung beispielsweise bei geringer zur Verfügung stehenden Leistung bzw. Eingangsspannung durch einen einzigen Gleichspannungswandler erfolgen.This means that the voltage conversion can be carried out by a single DC-DC converter, for example when the available power or input voltage is low.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in Schritt a) bestimmt, dass der erste Gleichspannungswandler und der zweite Gleichspannungswandler aktiviert werden, wenn aus den eingangsseitigen Kenndaten bestimmt wird, dass zum Verarbeiten der von dem Solarpanel gelieferten Leistung zwei Gleichspannungswandler erforderlich sind. Alternativ dazu wird in Schritt a) bestimmt, dass der erste Gleichspannungswandler nicht aktiviert wird, sondern zwei zweite Gleichspannungswandler aktiviert werden, wenn aus den eingangsseitigen Kenndaten bestimmt wird, dass zum Verarbeiten der von dem Solarpanel gelieferten Leistung zwei Gleichspannungswandler erforderlich sind.In an advantageous development, it is determined in step a) that the first DC-DC converter and the second DC-DC converter are activated if it is determined from the input-side characteristics that two DC-DC converters are required to process the power supplied by the solar panel. Alternatively, it is determined in step a) that the first DC-DC converter is not activated, but two second DC-DC converters are activated if it is determined from the input-side characteristics that two DC-DC converters are required to process the power supplied by the solar panel.
Dadurch kann beispielsweise bei erhöhter zur Verfügung stehenden Leistung die Leistung auf zwei parallel betriebene Gleichspannungswandler aufgeteilt werden.This means that, for example, when more power is available, the power can be divided between two DC-DC converters operating in parallel.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird in Schritt a) bestimmt, dass weitere zweite Gleichspannungswandler aktiviert werden, wenn aus den eingangsseitigen Kenndaten bestimmt wird, dass zum Verarbeiten der von dem Solarpanel gelieferten Leistung weitere Gleichspannungswandler erforderlich sind.In an advantageous further development, it is determined in step a) that further second DC-DC converters are activated if it is determined from the input-side characteristics that further DC-DC converters are required to process the power supplied by the solar panel.
Dadurch kann beispielsweise bei weiter erhöhter zur Verfügung stehenden Leistung die Leistung auf weitere parallel betriebene Gleichspannungswandler aufgeteilt werden.This means that, for example, if the available power is further increased, the power can be divided between additional DC-DC converters operated in parallel.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt ein Schaltbild einer Solarstromanlage mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 zeigt ein Schaltbild einer bekannten Solarstromanlage.
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1 shows a circuit diagram of a solar power system with a circuit arrangement according to an embodiment of the present invention. -
2 shows a circuit diagram of a well-known solar power system.
Im Folgenden wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen Abwandlungen beschrieben.An embodiment of the present invention with various modifications will be described below with reference to the accompanying drawings.
Die Schaltungsanordnung 10 enthält eine Steuereinheit 11 zum Steuern des Betriebs der Schaltungsanordnung 10. Die Steuereinheit 11 kann beispielsweise einen Mikrocontroller enthalten.The
Die Schaltungsanordnung 10 enthält ferner einen ersten Gleichspannungswandler 12 und einen zweiten Gleichspannungswandler 13, die parallel zueinander zwischen einen Eingang IN und einen Ausgang OUT geschaltet sind.The
Der erste Gleichspannungswandler 12 ist sowohl zum Hochsetzen als auch zum Tiefsetzen der Eingangsspannung konfiguriert, also als Abwärts-Aufwärts-Wandler (Buck-Boost-Converter) eingerichtet. Der zweite Gleichspannungswandler 13 ist nur zum Tiefsetzen der Eingangsspannung konfiguriert, also als reiner Abwärts-Wandler (Buck-Converter) eingerichtet.The first DC-
Alternativ zu dem in
Im Betrieb liefert das Solarpanel 2 eine Spannung UP, die je nach Sonneneinstrahlung schwankt und beispielsweise in einem Bereich von 6 bis 30 V liegt, an den Eingang IN der Schaltungsanordnung. Dabei ist das Solarpanel 2 in der Lage, abhängig von der Gesamtleistung der ECU einen Strom von beispielsweise bis zu 30 A zu liefern.During operation, the
Der zulässige Bereich für die Ladespannung UB der Batterie 3 liegt beispielsweise in einem Bereich von 11 bis 15 V. Dabei kann der kann beispielsweise bis zu 30 A betragen. Alternativ kann die Ladespannung auch im Hochvoltbereich liegen.The permissible range for the charging voltage UB of
Die Schaltungsanordnung 10 wandelt die an ihrem Eingang anliegende Spannung UP in eine Spannung innerhalb des zum Laden der Batterie 3 zulässigen Bereichs um und gibt die gewandelte Spannung UB an ihrem Ausgang OUT aus.The
Dazu bestimmt die Steuereinheit 11 zunächst aus eingangsseitigen Kenndaten, wie viele und welche Gleichspannungswandler für diese Spannungswandlung verwendet werden sollen. Dazu werden in der Regel UII-Leistungswerte erfasst, also beispielsweise neben der von dem Solarpanel 2 gelieferte Spannung UP auch ein von dem Solarpanel 2 gelieferter Strom IP, um den optimalen Arbeitspunkt (MPP= Maximum Power Point) zu bestimmen. Zusätzlich kann die Steuereinheit 11 über den Eingang IN weitere Informationen erhalten, beispielsweise Daten über ein Maximum Power Point Tracking (MPPT-Daten) des Solarpanels 2. Außerdem kann die Umgebungstemperatur in die Entscheidung einfließen.To do this, the
Für die eingangsseitigen Kenndaten oder für in der Steuereinheit 11 daraus berechnete Werte können beispielsweise Schwellenwerte oder Wertebereiche vorbestimmt werden. Wenn eines (oder mehrere) der eingangsseitigen Kenndaten den niedrigsten Schwellenwert unterschreit oder in ihrem niedrigsten Bereich liegt, bestimmt die Steuereinheit 11, dass zum Verarbeiten einer von dem Solarpanel 2 gelieferten Leistung ein einzelner Gleichspannungswandler ausreicht. Je nachdem, welche Grenzwerte überschritten werden oder in welchem Bereich die eingangsseitigen Kenndaten oder berechneten Werte liegen, bestimmt die Steuereinheit 11, dass zum Verarbeiten der von dem Solarpanel 2 gelieferten Leistung zwei oder mehr Gleichspannungswandler erforderlich sind.For example, threshold values or value ranges can be predetermined for the input-side characteristics or for values calculated therefrom in the
Bei geringer Sonneneinstrahlung sind die von dem Solarpanel 2 abgegebene Spannung UP und der Strom IP klein, und somit steht auch nur wenig Leistung zur Verfügung. Deshalb ist für diesen Fall ein Gleichspannungswandler ausreichend. Da in diesem Fall die Spannung hochgesetzt werden muss, aktiviert die Steuereinheit 11 in diesem Fall nur den ersten Gleichspannungswandler 12.When there is little sunlight, the voltage UP and current IP emitted by the
Wenn die zur Verfügung stehende Leistung aufgrund erhöhter Sonneneinstrahlung so weit ansteigt, dass die Aufteilung auf zwei Gleichspannungswandler erforderlich wird, aktiviert die Steuereinheit 11 den ersten Gleichspannungswandler 12 und den zweiten Gleichspannungswandler 13. In diesem Fall ist die von dem Solarpanel 2 gelieferte Spannung UP bereits so hoch, dass ein Tiefsetzen erforderlich ist. Daher ist es ausreichend, dass der zweite Gleichspannungswandler 13 als reiner Abwärtswandler eingerichtet ist.If the available power increases due to increased solar radiation to such an extent that it needs to be split between two DC-DC converters, the
Alternativ aktiviert die Steuereinheit 11 in dem Fall, in dem zwei Gleichspannungswandler erforderlich sind, den ersten Gleichspannungswandler 12 nicht, sondern stattdessen zwei zweite Gleichspannungswandler 13. Diese Alternative wird auch dann gewählt, wenn der erste Gleichspannungswandler 12 als reiner Aufwärtswandler eingerichtet ist.Alternatively, in the case where two DC-DC converters are required, the
Steigt die zur Verfügung stehende Leistung weiter an, werden zur Leistungsaufteilung bei Bedarf weitere zweite Gleichspannungswandler 13 aktiviert.If the available power continues to increase, additional second DC-
Gegenüber der nur aus Abwärts-Aufwärts-Wandlern gebildeten Schaltungsanordnung 110 erzielt die Schaltungsanordnung 10 die folgenden Wirkungen: Compared to the
Der Gesamtwirkungsgrad wird erhöht, da Abwärts-Wandler einen besseren Wirkungsgrad haben als Abwärts-Aufwärts-Wandler. Dennoch bleibt der weite Eingangsspannungsbereich eines Abwärts-Aufwärts-Wandlers erhalten, weil nach wie vor sowohl Hochsetzen als auch Tiefsetzen der Eingangsspannung möglich ist.The overall efficiency is increased because buck converters are more efficient than buck-boost converters. However, the wide input voltage range of a buck-boost converter is maintained because both step-up and step-down of the input voltage is still possible.
Dadurch, dass die Anzahl der zu aktivierenden Gleichspannungswandler von der verfügbaren Leistung abhängt, kann der Wirkungsgrad weiter optimiert werden, weil ein ineffizienter Betrieb von Gleichspannungswandlern bei niedrigen Leistungen vermieden wird. Stattdessen werden einfach weniger Gleichspannungswandler aktiviert.By making the number of DC/DC converters to be activated dependent on the available power, efficiency can be further optimized because inefficient operation of DC/DC converters at low power levels is avoided. Instead, fewer DC/DC converters are simply activated.
Die Welligkeiten von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom können verringert sein.The ripples of output voltage and output current can be reduced.
Auch die auftretenden Schaltspitzen können verringert sein, weil die Ströme aufgeteilt und versetzt geschaltet werden.The switching peaks that occur can also be reduced because the currents are divided and switched in a staggered manner.
Abwärts-Wandler haben weniger Bauteile als Abwärts-Aufwärts-Wandler. Dadurch können die Größe und die Herstellungskosten der Gesamtschaltung verringert werden.Buck converters have fewer components than buck-boost converters. This allows the size and manufacturing cost of the overall circuit to be reduced.
Durch die verringerten Verluste können kleinere Leistungsbauteile (MOSFETs, Kupferdicke der Leiterplatte und Spulen) verwendet werden. Es ergeben sich ein verbesserter Wärmehaushalt und ein niedrigeres Temperaturniveau der Leistungsbauelemente.The reduced losses allow smaller power components (MOSFETs, copper thickness of the circuit board and coils) to be used. This results in improved heat management and a lower temperature level of the power components.
Weil kleinere Spulen verwendet werden, können diese in SMD-Bauform ausgelegt werden. Somit kann der gesamte Herstellprozess in SMD ausgeführt werden. Dies spart zwei weitere Prozessschritte (Selektives Löten) und optische Inspektion.Because smaller coils are used, they can be designed in SMD format. This means that the entire manufacturing process can be carried out in SMD. This saves two additional process steps (selective soldering) and optical inspection.
Wenn der erste Gleichspannungswandler als Abwärts-Aufwärts-Wandler eingerichtet ist, kann ein Abwärts-Wandler eingespart werden. Dadurch können Bauteile eingespart werden, was die Gesamtschaltung kleiner und preisgünstiger machen kann.If the first DC-DC converter is designed as a buck-boost converter, a buck converter can be eliminated. This saves components, which can make the overall circuit smaller and less expensive.
Wenn der erste Gleichspannungswandler als reiner Aufwärts-Wandler eingerichtet ist, ist dagegen der Wirkungsgrad besser als bei einem Abwärts-Aufwärts-Wandler.However, if the first DC-DC converter is set up as a pure boost converter, the efficiency is better than with a buck-boost converter.
Mit einer Solaranlage, die mit der Schaltungsanordnung 10 ausgerüstet ist, lassen sich bei Fahrzeugen (z.B. PKW und LKW) Leistungen im Bereich von etwa 100 Watt bis zu einigen Kilowatt realisieren.With a solar system equipped with the
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 1, 1001, 100
- SolarstromanlageSolar power system
- 2, 1022, 102
- SolarpanelSolar panel
- 3, 1033, 103
- Batteriebattery
- 10, 11010, 110
- SchaltungsanordnungCircuit arrangement
- 11, 11111, 111
- SteuereinheitControl unit
- 12, 13, 11212, 13, 112
- GleichspannungswandlerDC-DC converter
- 2020
- Fahrzeugvehicle
- ININ
- EingangEntrance
- IUPIUD
- von dem Solarpanel gelieferter Stromelectricity supplied by the solar panel
- OUTOUT
- AusgangExit
- UBUB
- Ladespannung der BatterieBattery charging voltage
- UPUP
- von dem Solarpanel gelieferte SpannungVoltage supplied by the solar panel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8400123 B2 [0002, 0009]US 8400123 B2 [0002, 0009]
Claims (15)
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---|---|---|---|
DE102023200815.7A DE102023200815A1 (en) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | Circuit arrangement for voltage conversion |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102023200815.7A DE102023200815A1 (en) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | Circuit arrangement for voltage conversion |
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ID=89164198
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-
2023
- 2023-02-01 DE DE102023200815.7A patent/DE102023200815A1/en active Pending
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