DE112005000013B4

DE112005000013B4 - Schaltstromversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112005000013B4
Application number: DE112005000013T
Authority: DE
Inventors: Mamoru Niiza Tsuruya
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: WO2005093935A1; US20060209582A1; US7187564B2; CN100433517C; DE112005000013T5; CN1788410A; JP3693061B1; JP2005278380A

Abstract

Schaltstromversorgungsvorrichtung, die umfasst:
eine erste Reihenschaltung, die mit beiden Enden einer Gleichstromversorgung (Vdc1) verbunden ist und eine primäre Wicklung (5a) eines Umsetzers (T) und einen Hauptschalter (Q1) in einer Reihe geschaltet aufweist,
eine zweite Reihenschaltung, die mit beiden Enden des Hauptschalters (Q1) verbunden oder parallel zu der primären Wicklung (5a) geschaltet ist und einen Hilfsschalter (Q2) und einen Sperrkondensator (C3) in einer Reihe geschaltet aufweist,
wobei ein Kern des Umsetzers (T) eine Sättigungskennlinie aufweist, die als sättigbare Drossel (SL1), die parallel zu der primären Wicklung des Umsetzers (T) verbunden ist, wirkt, und wobei eine Leckinduktivität zwischen der primären (5a) und einer sekundären (5b) Wicklung des Umsetzers (T) so eingestellt ist, dass sie als eine erste Drossel (L3) wirkt, die in der ersten Reihenschaltung in Reihe zu der primären Wicklung (5a) des Umsetzers (T) geschaltet ist,
eine Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung (D1, D2, L1, C4), die konfiguriert ist, um eine...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hocheffiziente, klein dimensionierte und wenig rauschende Schaltstromversorgungsvorrichtung.
Stand der Technik
Ein Umsetzer für eine Schaltstromversorgungsvorrichtung wie etwa einen Inverter und einen DC-DC-Wandler ist zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung JP H8-181023A angegeben (1).
Der Umsetzer aus dem Stand der Technik von 1 umfasst einen Spulenkern 124, um den eine primäre und eine sekundäre Wicklung 134 und 135 gewickelt sind. An jedem Ende eines Körpers 125 des Spulenkerns 124 sind äußere Flansche 128A und 1288 mit jeweils einem dicken Teil 127 vorgesehen. Zwischen den äußeren Flanschen 128A und 1288 sind Zwischenflansche 129, 130, 131, 132 und 133 mit jeweils vorbestimmten Intervallen ausgebildet. Zwischen dem äußeren Flansch 128A und dem ersten Zwischenflansch 129 neben dem äußeren Flansch 128A ist die primäre Wicklung 134 gewickelt. Zwischen dem Flansch 130, der mit einer vorbestimmten Distanz zu dem ersten Zwischenflansch 129 beabstandet ist, und dem anderen äußeren Flansch 1288 ist die sekundäre Wicklung 135 gewickelt. Die sekundäre Wicklung 135 ist in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt und von der primären Wicklung 134 durch die vorbestimmte Distanz beabstandet.
In dem Umsetzer mit dem oben beschriebenen Aufbau ist die primäre Wicklung 134 zwischen dem äußeren Flansch 128A und dem ersten Zwischenflansch 129 gewickelt. Von dieser Position durch die vorbestimmte Distanz beabstandet ist die sekundäre Wicklung 135 in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt, die zwischen den Flanschen 130–133 gewickelt sind. Die primäre Wicklung 134 ist absichtlich von der sekundären Wicklung 135 beabstandet, um die Menge der Leckinduktivität und der Kapazität zwischen der primären und der sekundären Wicklung zu verändern und einen Leistungsfaktor zu optimieren.
Bei dem Umsetzer von 1 sind jedoch die primäre Wicklung 134 und die sekundäre Wicklung 135 durch die vorbestimmte Distanz W voneinander getrennt, wobei die sekundäre Wicklung in eine Vielzahl (vier) von Abschnitten unterteilt ist, wodurch die Axiallänge verlängert wird, die Größe des Umsetzers vergrößert wird und die Kosten erhöht werden.
Weil die primäre und die sekundäre Wicklung durch die vorbestimmte Distanz W voneinander getrennt sind, kann die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung nicht auf einen entsprechenden Wert eingestellt werden. Es besteht deshalb ein Bedarf für eine Schaltstromversorgungsvorrichtung, die die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung eines Umsetzers als Drossel verwendet.
Die internationale Patentanmeldung WO 2004/36726 A1 schlägt eine Schaltstromversorgungsvorrichtung vor, die eine erste Reihenschaltung bestehend aus einer ersten Drossel, einer Primärwicklung des Umsetzers und einem Hauptschalter aufweist, die mit beiden Enden der Gleichstromversorgung verbunden ist. Die hier gezeigte Schaltstromversorgungseinrichtung umfasst außerdem eine zweite Reihenschaltung und einen Sperrkondensator, die parallel zu der Reihenschaltung aus der ersten Drossel und der Primärwicklung verbunden ist. Weiterhin schlägt diese Anmeldung eine sättigbare Drossel vor, die parallel zu der Primärwicklung des Umsetzers geschaltet ist. Die an der Sekundärwicklung des Umsetzers erzeugte Spannung wird mittels einer Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung gleichgerichtet und geglättet und eine Steuerschaltung schaltet den Haupt- und den Hilfsschalter alternierend ein und aus, wenn der Strom zu dem Hilfsschalter Q2 sich erhöht. Dabei sind die sättigbare Induktivität und die der primärseitigen Wicklung und der sättigbaren Induktivität in Serie geschaltete erste Drossel als diskrete Bauteile realisiert.
Die EP 0 755 060 A1 offenbart einen magnetischen Kern für einen DC/DC-Wandler, bei dem ein erster Schalter in Reihe zu der primärseitigen Wicklung geschaltet ist und parallel zu der primärseitigen Wicklung ein zweiter Schalter mit einem Kondensator in Reihe geschaltet vorgesehen ist. Dabei leitet der Schalter Q1 während eines ersten Zeitintervalls und der Leistungsschalter Q2 während der meisten übrigen Zeit des Arbeitszyklus.
Wen-Jian Gu; Harada, K.; A Novel Self-Excited Forward DC-DC Converter with Zero-Voltage-Switched Resonant Transitions Using a Saturable Core. In: Power Electronics, IEEE Transaction on, Volume 10, Issue 2, March 1995, p. 131–141, offenbart eine DC/DC-Wandlerschaltung, bei der nur ein Hauptschalter vorgesehen ist, der in Reihe mit der primärseitigen Wicklung und einer ersten Drossel geschaltet ist, wobei der Wandler eine sättigbare Hauptinduktivität aufweist. Die Steuerschaltung dieser Anordnung schaltet den MOSFET ab, wenn der sättigbare Kern gesättigt ist.
Die EP 0 598 371 A1 offenbart eine Hochfrequenzleistungsversorgung für Neonröhren mit einem Wandler, der so geformt ist, dass die sekundärseitige Wicklung in zwei Abschnitte unterteilt ist, die in Reihe verbunden sind, wobei die primäre Wicklung zwischen den beiden Abschnitten der sekundären Wicklung angeordnet ist. Die Anzahlen der Windungen der beiden Abschnitte der Sekundärwicklung sind so gewählt, dass sich eine vorbestimmte Leckinduktivität zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung einstellt.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine effizientere, rauscharme und kostengünstige Schaltstromversorgungseinrichtung anzugeben, die in besonders einfacher Weise realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine hocheffiziente, wenig rauschende und kostengünstige Schaltstromversorgungsvorrichtung angegeben, die eine Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung eines Umsetzers optimieren kann, sodass keine externe Drossel erforderlich ist.
Gemäß einem ersten technischen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltstromversorgungsvorrichtung angegeben, die umfasst: eine erste Reihenschaltung, die mit beiden Enden einer Gleichstromversorgung verbunden ist und eine erste Drossel, eine primäre Wicklung eines Umsetzers und einen Hauptschalter in einer Reihe geschaltet aufweist; eine zweite Reihenschaltung, die mit beiden Enden des Hauptschalters oder mit beiden Enden der primären Wicklung verbunden ist und einen Hilfsschalter und einen Sperrkondensator in einer Reihe geschaltet aufweist; eine sättigbare Drossel, die parallel zu der primären Wicklung des Umsetzers verbundene ist; eine Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung, die konfiguriert ist, um eine an einer sekundären Wicklung des Umsetzers erzeugte Spannung gleichzurichten und zu glätten; und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um den Haupt- und den Hilfsschalter alternierend ein- und auszuschalten und um den Hilfsschalter auszuschalten, wenn sich der Strom des Hilfsschalters aufgrund der Sättigung der sättigbaren Drossel erhöht. Die erste Drossel besteht aus einer Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers. In dem Umsetzer ist die primäre Wicklung in zwei Abschnitte unterteilt, die in Reihe verbunden sind, wobei die sekundäre Wicklung zwischen den zwei Abschnitten der primären Wicklung angeordnet ist und wobei die Anzahlen der Windungen der zwei Abschnitte der primären Wicklung angepasst sind, um die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers einzustellen.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß dem erster technischen Aspekt sieht ein zweiter technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass die sättigbare Drossel unter Verwendung der Sättigungskennlinie eines Kerns des Umsetzers gebildet wird.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß dem erster oder zweiten technischen Aspekt sieht ein dritter technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass der Querschnittbereich eines Magnetpfads des Kerns des Umsetzers teilweise reduziert ist, sodass dieser Teil des Magnetpfads des Kerns des Umsetzers mit der in der Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers akkumulierten Energie gesättigt wird, damit der Hauptschaltkontakt eine Nullspannungs-Schaltoperation durchführt.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten technischen Aspekte sieht ein vierter technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass die Steuerschaltung den Hauptschalter innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode einschaltet, nachdem die Spannung des Hauptschalters aufgrund einer Resonanz zwischen einem parallel mit dem Hauptschalter verbundenen Kondensator und der gesättigten Induktivität der sättigbaren Drossel zu null geführt wurde.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis vierten technischen Aspekte sieht ein fünfter technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung ein erstes Gleichrichtungselement, das in Reihe mit der sekundären Wicklung des Umsetzers verbunden ist, ein zweites Gleichrichtungselement, das parallel mit der Reihenschaltung aus dem ersten Gleichrichtungselement und der sekundären Wicklung verbunden ist, und ein Glättungselement, das parallel zu dem zweiten Gleichrichtungselement über eine zweite Drossel verbunden ist, umfasst.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einem der ersten bis vierten technischen Aspekte sieht ein sechster technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung eine dritte Reihenschaltung, die aus der sekundären Wicklung und einer tertiären Wicklung des Umsetzers besteht, eine vierte Reihenschaltung, die mit beiden Enden der dritten Reihenschaltung verbunden ist und ein erstes Gleichrichtungselement und ein Glättungselement aufweist, und ein zweites Gleichrichtungselement, das mit einem Knoten zwischen der sekundären und der tertiären Wicklung und einem Knoten zwischen dem ersten Gleichrichtungselement und dem Glättungselement verbunden ist, umfasst.
Für die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt sieht ein siebter technischer Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, dass die primäre und die sekundäre Wicklung um den Kern des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, und dass primäre und die tertiäre Wicklung des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, die kleiner als diejenige der primären und der sekundären Wicklung ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Inverter-Umsetzers für eine Schaltstromversorgungsvorrichtung aus dem Stand der Technik zeigt;
2 ist ein Schaltdiagramm, das eine Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Umsetzer in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, wobei (b) eine Ansicht des Umsetzers aus der Perspektive von IIIb in (a) ist;
4 ist eine Ansicht, die Beispiele für Messungen der Leckinduktivität und der Anzahl der Windungen einer primären Wicklung des Umsetzers von 3 zeigt;
5 ist ein Zeitdiagramm, das Signale an verschiedenen Teilen der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Zeitdiagramm, das die Details der Signale an den verschiedenen Teilen der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, wenn ein Schalter Q1 eingeschaltet wird;
7 ist ein Kurvendiagramm, das eine B-H-Kurve des Umsetzers in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das einen Strom einer sättigbaren Drossel in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Schaltdiagramm, das eine Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; und
10 ist eine schematische Ansicht, die einen Umsetzer in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei (b) eine Ansicht des Umsetzers aus der Perspektive von Xb in (a) ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden Schaltstromversorgungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Gemäß der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform wird ein Hauptschalters eingeschaltet, um Strom von einer sekundären Wicklung eines Umsetzers direkt zu einer Last zuzuführen. Wenn der Hauptschalter ausgeschaltet wird, wird eine in einer primären Wicklung des Umsetzers akkumulierte Erregungsenergie zu einem Sperrkondensator übertragen, um dort gespeichert zu werden. Ein Hilfsschalter wird eingeschaltet, sodass der Umsetzer in dem ersten und dritten Quadranten einer B-H-Beziehung eines Kerns des Umsetzers betrieben wird und ein Mangel der Erregungsenergie durch eine mit der primären Wicklung verbundene Drossel ergänzt wird, sodass der Anfangszustand auf der B-H-Kurve an einem unteren Ende des dritten Quadranten erreicht wird. Eine sättigbare Drossel ist parallel zu der primären Wicklung des Umsetzers verbunden und wird kurz vor dem Ende einer EIN-Periode des Hilfsschalters gesättigt, um den durchfließenden Strom zu erhöhen. Dadurch wird eine steile Umkehrspannung erzeugt, wenn der Hilfsschalter ausgeschaltet wird, sodass der Hauptschalter eine Nullspannungs-Schaltoperation (ZVS-Operation) durchführt.
Die Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform verwendet eine aktive Sperre, nutzt die Energie der Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers, um die sättigbare Drossel zu sättigen und nutzt die Resonanz. Die primäre Wicklung des Umsetzers ist in zwei Abschnitte unterteilt, die in Reihe verbunden sind. Die sekundäre Wicklung ist zwischen den zwei Abschnitten der primären Wicklung angeordnet. Die Anzahl der Windungen der zwei Abschnitte der primären Wicklung sind angepasst, um die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers zu optimieren und die sättigbare Drossel zu sättigen, wobei die Summe der Anzahl von Windungen der zwei Abschnitte konstant gehalten wird. Deshalb ist keine externe Drossel erforderlich, wird die Kapazität zwischen der primären und der sekundären Windung reduziert, wird die Effizienz verbessert, wird das Rauschen reduziert und werden die Kosten verringert.
2 ist ein Schaltdiagramm, das die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In der Schaltstromversorgungsvorrichtung von 2 sind beide Enden einer Gleichstromquelle Vdc1 mit einer Reihenschaltung verbunden, die eine Drossel L3, eine primäre Wicklung 5a (mit einer Anzahl von Windungen n1) eines Umsetzers T und einen MOSFET (Feldeffekttransistor) als einen Schalter Q1 (Hauptschalter) umfasst. Beide Enden des Schalters Q1 sind parallel mit einer Diode D3 und einem Kondensator C1 verbunden. Der Kondensator C1 und die Diode D3 können eine parasitäre Diode und ein parasitärer Kondensator des Schalters Q1 sein.
Die Drossel L3 ist eine Leckinduktivität zwischen der primären Wicklung 5a und einer sekundären Wicklung 5b des Umsetzers T und ist durch eine gepunktete Linie wiedergegeben. Die Drossel L3 akkumuliert Energie, wenn der Schalters Q1 in einem EIN-Zustand ist und führt die akkumulierte Energie zu einem Sperrkondensator C3, wenn der Schalter in einem AUS-Zustand ist.
Ein Knoten zwischen einem ersten Ende der primären Wicklung 5a der Umsetzers 5 und einem ersten Ende des Schalters Q1 ist mit einem ersten Ende eines als Schalter Q2 (Hilfsschalter) dienenden MOSFET verbunden. Ein zweites Ende des Schalters Q2 ist über den Sperrkondensator C3 mit einer positiven Elektrode der Gleichstromquelle Vdc1 verbunden. Das zweite Ende des Schalters Q2 kann über den Sperrkondensator C3 mit einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle Vdc1 verbunden werden.
Beide Enden des Schalters Q2 sind parallel mit einer Diode D4 verbunden. Die Diode D4 kann ein parasitische Diode des Schalters Q2 sein. Die Schalters Q1 und Q2 weisen eine Zeitperiode (Totzeit) auf, während welcher beide Schalter im AUS-Zustand sind. Die Schalter Q1 und Q2 werden unter einer PWM-Steuerung durch eine Steuerschaltung 10 alternierend ein- und ausgeschaltet.
Beide Enden der primären Wicklung 5a des Umsetzers T sind mit einer sättigbaren Drossel SL1 verbunden, die durch die Sättigungskennlinie eines Kerns des Umsetzers T realisiert ist und durch eine gepunktete Linie wiedergegeben wird. Die sättigbare Drossel SL1 empfängt die in der Leckinduktivität (Drossel L3) akkumulierte Energie und erhält damit eine Spannung, die den Magnetfluss in dem dritten Quadranten einer B-H-Beziehung von 7 vorspannt.
In 7 wird der Magnetfluss B bei Bm in Reaktion auf ein bestimmtes positives Magnetfeld H gesättigt und wird weiterhin bei –Bm in Reaktion auf ein bestimmtes negatives Magnetfeld gesättigt. Es ist zu beachten, dass B eine Magnetflussdichte ist und der Magnetfluss Φ durch Φ = B * S ausgedrückt wird, wobei S eine Querschnittfläche des Kerns ist und in der Ausführungsform S = 1 (Einheitsfläche) ist, sodass Φ = B gilt. Das Magnetfeld H ist proportional zu der Größe eines Stroms i.
Der Magnetfluss B der sättigbaren Drossel SL1 bewegt sich entlang der B-H-Kurve in der Reihenfolge der repräsentativen Punkte Ba, Bb, Bd, Bd, Bd, Be, Bf und Bg. Der Operationsbereich des Magnetflusses ist breit. Auf der B-H-Kurve entspricht ein Intervall zwischen Ba und Bb und ein Intervall zwischen Bf und Bg jeweils einem gesättigten Zustand.
In dem gesättigten Zustand erhöht sich ein Strom des Schalters Q2. Der Schalter Q2 wird in diesem Zustand ausgeschaltet, wobei seine Spannung abnimmt und eine Nullspannung erreicht.
Der Kern des Umsetzers T ist mit der primären Wicklung 5a und der sekundären Wicklung 5b (mit der Anzahl von Wicklungen n2) versehen, die in Phase sind. Ein erstes Ende der sekundären Wicklung 5b ist mit einer Diode D1 verbunden. Ein Knoten zwischen der Diode D1 und einem ersten Ende einer Drossel L1 und ein zweites Ende der sekundären Wicklung 5b sind mit einer Diode D2 verbunden. Die Dioden D1 und D2 bilden eine Gleichrichtungsschaltung. Ein zweites Ende der Drossel L1 und das zweite Ende der sekundären Wicklung 5b sind mit einem Glättungskondensator C4 verbunden. Der Glättungskondensator C4 glättet eine Spannung der Drossel L1 und führt eine Gleichstromausgabe zu einer Last RL zu.
Die Steuerschaltung 10 schaltet die Schalter Q1 und Q2 alternierend ein und aus. Wenn eine Ausgangsspannung der Last RL eine Bezugsspannung überschreitet, verschmälert die Steuerschaltung 10 die EIN-Breite eines an dem Schalter Q1 angelegten Impulses und verbreitert die EIN-Breite eines an dem Schalter Q2 angelegten Impulses. Wenn nämlich eine Ausgangsspannung der Last RL größer als die Bezugsspannung wird, verschmälert die Steuerschaltung 10 die EIN-Breite eines Impulses zu dem Schalter Q1, um die Ausgangsspannung auf einem konstanten Wert zu halten.
Wenn ein Strom Q2i des Schalters Q2 höher wird, schaltet die Steuerschaltung 10 den Schalter Q2 aus und schaltet dann den Schalter Q1 ein. Die Steuerschaltung 10 schaltet den Schalter Q1 innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode ein, nachdem die Spannung des Schalters Q1 aufgrund einer Resonanz zwischen dem parallel mit dem Schaler Q1 verbundenen Kondensator C1 und der gesättigten Induktivität der sättigbaren Drossel SL1 zu Null geführt wurde.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Umsetzer in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, wobei 3(a) eine vordere Schnittansicht des Umsetzers ist und 3(b) eine seitliche Schnittansicht des Umsetzers ist. In dem Umsetzer von 3 ist die primäre Wicklung in zwei Abschnitte unterteilt, die in einer Reihe verbunden sind, und ist die sekundäre Wicklung zwischen den zwei Abschnitten der primären Wicklung angeordnet. Die Anzahlen der Windungen der zwei Abschnitte der primären Wicklung sind angepasst, um die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers einzustellen.
Der Umsetzer von 3 umfasst den Kern 20 mit einer rechteckigen Außenform. Der Kern 20 weist längliche Öffnungen 24a und 24b auf, die sich parallel zueinander in einer Längsrichtung erstrecken, um die Magnetpfade 25a, 25b und 25c zu bilden. Der Kern 20 umfasst einen Kernteil 20a, um den ein Spulenkern angeordnet ist. Auf den Spulenkern sind die primäre und die sekundäre Wicklung 5a und 5b gewickelt. Die primäre Wicklung 5a ist in die Wicklungen 5a1 und 5a2 unterteilt, die in Reihe verbunden sind. Zwischen den Wicklungen 5a1 und 5a2 ist die sekundäre Wicklung 5b angeordnet. Die Wicklung 5a1 der primären Wicklung 5a ist zwischen Flanschen 23a und 23b gewickelt, die Wicklung 5a2 der primären Wicklung 5a ist zwischen Flanschen 23c und 23d gewickelt und die sekundäre Wicklung 5b ist zwischen Flanschen 23b und 23c gewickelt.
Wenn die primäre und die sekundäre Wicklung 5a und 5b denselben relativen Aufbau aufweisen, wird eine Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b allgemein durch Lpe ∝ Np² ausgedrückt, wobei Lpe ein Primärseitenumsetzungswert der Leckinduktivität ist und Np die Anzahl der Windungen der Primärwindung 5a ist. Wenn dementsprechend die Anzahl der Windungen Np auf 1/2 reduziert wird, wird der Leckinduktivitätswert Lpe zu 1/4.
Die Anzahl der Windungen Np wird in Übereinstimmung mit der Querschnittfläche des Kerns 20, einer Eingangsspannung und einer Frequenz bestimmt. Wenn dementsprechend die primäre Wicklung 5a in die Wicklungen 5a1 und 5a2 auf demselben Kernschenkel unterteilt ist, wobei die Anzahl der Windungen derselben jeweils 1/2 der primären Wicklung 5a betragen, und wenn die Wicklungen 5a1 und 5a2 in Reihe verbunden sind, bleibt das Umsetzungsverhältnis des Umsetzers T unverändert, weil die Anzahl der Windungen der primären Wicklung 5a unverändert ist.
In diesem Fall wird die Primärseitenumsetzungs-Leckinduktivität Lpe jeder der Wicklungen 5a1 und 5a2 zu 1/4, sodass die in Reihe verbundenen Wicklungen 5a1 und 5a2 1/2 der nicht unterteilten primären Wicklung 5a vorsehen. Die Anzahl der Windungen der Wicklung 5a1 ist Np1 und diejenige der Wicklung 5a2 ist Np2, wobei sie Np1 + Np2 = Np erfüllen. Wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl von Windungen Np1 der Wicklung 5a1 und der Anzahl der Windungen Np2 der Wicklung 5a2 geändert wird, wird eine durch (Np1/Np)² + (Np2/Np)² ausgedrückte Leckinduktivität Lpc vorgesehen, die in einem Bereich zwischen 1 und 1/2 variiert, wobei die Leckinduktivität Lpc der nicht unterteilten primären Wicklung 5a als eine Einheit der Induktivität angenommen wird. Indem nämlich das Verhältnis zwischen Np1 und Np2 geändert wird, kann die Leckinduktivität in einem Bereich zwischen 1 und 1/2 der Leckinduktivität der nicht unterteilten primären Wicklung 5a eingestellt werden.
4 ist ein Kurvendiagramm, das Beispiele für Messungen der Leckinduktivität und die Anzahl von Windungen der primären Wicklung des Umsetzers von 3 zeigt. In 4 ist die Querschnittfläche des Kerns 20 gleich 125 mm² und ist die Anzahl der Windungen der primären Wicklung 5a gleich 34, wobei die primäre Wicklung 5a in die Wicklungen 5a1 und 5a2 unterteilt ist. Die Leckinduktivitätswerte wurden gemessen, indem die Anzahl der Windungen der Wicklungen 5a1 und 5a2 geändert wurden, ohne dass die Gesamtanzahl (34) der Windungen der Wicklungen 5a1 und 5a2 geändert wurde. Das Verhältnis zwischen einem minimalen Induktivitätswert und einem maximalen Induktivitätswert ist gleich 1/2 und entspricht den oben genannten Vorgaben.
Unter der Bedingung, dass die strukturelle Positionsbeziehung zwischen der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b unverändert bleibt, kann die primäre Wicklung 5a in drei oder mehr Abschnitte unterteilt werden. In diesem Fall kann die Induktivität zwischen 1 und 1/N eingestellt werden, wobei N die Anzahl der unterteilten Abschnitte der primären Wicklung 5a ist.
In 3 weist der Kernteil 20a zwei Vertiefungen 20b auf. Die Vertiefungen 20b verschmälern die Querschnittfläche des Magnetpfads 25b des Kerns 20 teilweise, sodass nur der verschmälerte Teil gesättigt werden kann, wodurch ein Kernverlust reduziert werden kann.
Im Folgenden wird der Betrieb der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau mit Bezug auf die Zeitdiagramme von 5, 6 und 8 beschrieben. 5 ist ein Zeitdiagramm, das Signale an verschiedenen Teilen der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt. 6 ist ein Zeitdiagramm, das die Details der Signale an den verschiedenen Teilen der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform beim Einschalten des Schalters Q1 zeigt. 7 zeigt eine Kurve, die die B-H-Beziehung des Umsetzers in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt. 8 ist ein Zeitdiagramm, das einen Strom der sättigbaren Drossel SL1 in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
5 und 6 zeigen eine Anschlussspannung Q1v des Schalters Q1, einen durch den Schalter Q1 gehenden Strom Q1i, eine Anschlussspannung Q2v des Schalters Q2, einen durch den Schalter Q2 gehenden Strom Q2i und einen durch die sättigbare Drossel SL1 gehenden Strom SL1i.
Zum Zeitpunkt t1 (in Entsprechung zu der Zeit t11 bis t12) wird der Schalter Q1 eingeschaltet, um einen Strom durch Vdc1, L3, 5q, Q1 und Vdc1 zu führen. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die sekundäre Wicklung 5b des Umsetzers T eine Spannung, um einen Strom durch 5b, D1, L1, C4 und 5b zu führen. Wenn der Schalter Q1 eingeschaltet ist, wird ein Strom durch die Drossel L3 und die sättigbare Drossel SLi geführt, um Energie in der Drossel L3 und in der sättigbaren Drossel SLi zu akkumulieren.
Wie in 8 gezeigt, ändert sich der Strom SL1i zum Zeitpunkt t1 zu einem Stromwert a (negativer Wert), zum Zeitpunkt t1b zu einem Stromwert b (negativer Wert), zum Zeitpunkt t13 zu einem Stromwert c (null) und zum Zeitpunkt t2 zu einem Stromwert d (positiver Wert). Auf der in 7 gezeigten B-H-Kurve ändert sich der Magnetfluss in der Reihenfolge der repräsentativen Teile Ba, Bb, Bc und Bd. Die Zustandsteile Ba bis Bg entlang der B-H-Kurve von 7 entsprechen den Zeitteilen a bis g entlang der Zeitvariation von SL1i in 8. Ein Betriebsbereich ΔB des Magnetflusses ist in 7 gezeigt, und die B-H-Kurve weist einen gesättigten Bereich Hs auf.
Zum Zeitpunkt t2 wird der Schalter Q1 ausgeschaltet. Die in der Drossel L3 und der sättigbaren Drossel SL1 akkumulierte Energie lädt den Kondensator C1 auf. Dabei resonieren die Induktivität der sättigbaren Drossel SLi und des Kondensators C1, um die Spannung Q1v des Schalters Q1 zu erhöhen. Ein Strom geht durch L1, C4, D2 und L1 hindurch und wird auch über den Kondensator C4 zu der Last RL geführt.
Wenn das Potential des Kondensators C1 gleich demjenigen des Sperrkondensators C3 wird, macht die von der Drossel L3 und der sättigbaren Drossel SLi ausgegebene Energie die Diode D4 leitend, um einen Strom zum Aufladen des Sperrkondensators C3 durchzulassen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter Q2 eingeschaltet, um eine Nullspannungs-Schaltoperation durchzuführen. Von dem Zeitpunkt t2 bis zum dem Zeitpunkt t20 ändert sich der Strom SL1i von dem Stromwert d (positiver Wert) zu einem Stromwert e (null). Der Magnetfluss ändert sich von Bd zu Be entlang der B-H-Kurve von 7.
Wenn die Drossel L3 und die sättigbare Drossel SLi das Entladen der Energie beenden, wird das Laden des Sperrkondensators C3 beendet.
Von dem Zeitpunkt t20 bis zu dem Zeitpunkt t3 fließt die in dem Sperrkondensator C3 akkumulierte Energie über C3, Q2, SL1 (5a), L3 und C3 zurück zu der sättigbaren Drossel SL1, um den Magnetfluss der sättigbaren Drossel SLi zurückzusetzen. Der parallel mit der sättigbaren Drossel SLi verbundene Umsetzer T weist ähnliche Änderungen des Magnetflusses auf.
Von dem Zeitpunkt t20 bis zu dem Zeitpunkt t3 wird die in dem Sperrkondensator C3 akkumulierte Energie zurück zu der sättigbaren Drossel SLi geführt, sodass der Strom SL1i zu der sättigbaren Drossel SLi wie in 8 gezeigt negative Werte annimmt. Dabei verändert sich der Strom SL1i von dem Zeitpunkt t20 bis zu dem Zeitpunkt t2a von dem Stromwert e (null) zu einem Stromwert f (negativer Wert). Der Magnetfluss ändert sich von Be zu Bf entlang der B-H-Kurve von 7. Ein Bereich S, der wie in 8 gezeigt zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t20 definiert ist, ist gleich einem Bereich S in einem entsprechend zwischen dem Zeitpunkt t20 und dem Zeitpunkt t2a definierten Bereich. Der Bereich S entspricht der in dem Sperrkondensator C3 akkumulierten Energie der sättigbaren Drossel SL1.
Von dem Zeitpunkt t2a bis zu dem Zeitpunkt t3 ändert sich der Strom SL1i von dem Stromwert f (negativer Wert) zu einem Stromwert g (negativer Wert). Der Magnetfluss ändert sich von Bf zu Bg entlang der B-H-Kurve von 7. Ein in einem Bereich von dem Zeitpunkt t2a bis zu dem Zeitpunkt t3 definierter Bereich entspricht der in dem Sperrkondensator C3 akkumulierten Energie der Drossel L3.
Die in dem Sperrkondensator C3 akkumulierte Energie ist nämlich gleich der Summe aus der in der sättigbaren Drossel SL1 akkumulierten Energie und aus der in der Drossel L3 akkumulierten Energie. Dementsprechend wird der Strom SL1i zum Zeitpunkt des Zurücksetzens durch die von der Drossel L3 zugeführte Energie erhöht, sodass der durch den Magnetfluss repräsentierte Zustand zu dem dritten Quadranten übergeht und den gesättigten Bereich (Bf–Bg) erreicht. Daraus resultiert, dass sich der Strom SL1i erhöht und zum Zeitpunkt t3 (auch zum Zeitpunkt t1) ein Maximum erreicht. Der Strom SL1i erhöht sich direkt vor dem Ende einer EIN-Periode des Schalters Q2 und ist ein Sättigungsstrom der sättigbaren Drossel SL1.
Zu dem Zeitpunkt t3 erreicht der Strom Q2i des Schalters Q2 ein Maximum. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter Q2 ausgeschaltet, um den Kondensator C1 steil zu null zu entladen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter Q1 eingeschaltet, um eine Nullspannungs-Schaltoperation durchzuführen.
Der Sättigungsstrom wird durch die von der Drossel L3 zu dem Sperrkondensator C3 zugeführte Energie bestimmt. Wenn die Last konstant ist, ist der Stromwert konstant, sodass der Sättigungsstrom proportional zu der Induktivität der Drossel L3 ist. Wenn der Sättigungsstrom klein ist, wird die Spannung des Schalters Q1 nicht zu null geführt, sodass der Schalter Q1 die ZVS-Operation nicht durchführen kann.
Wenn der Sättigungsstrom groß ist, erhöht sich der Zirkulationsstrom und erhöht sich der Verlust. In diesem Fall sollte die Induktivität der Drossel L3 entsprechend eingestellt werden. Die Drossel L3 ist in Reihe mit der primären Wicklung 5a des Umsetzers T verbunden. Wie in 4 gezeigt, ist die primäre Wicklung 5a des Umsetzers in die zwei Wicklungen 5a1 und 5a2 unterteilt, wobei die Anzahl der Windungen der Wicklungen 5a1 und 5a2 angepasst sind, um die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers T entsprechend einzustellen. Es ist deshalb keine externe Drossel erforderlich und es wird eine entsprechende Induktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung vorgesehen, sodass eine entsprechende Nullspannungs-Schaltoperation realisiert wird. Gleichzeitig wird die Kapazität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers T reduziert, wird die Effizienz der Schaltstromversorgungsvorrichtung erhöht, wird das Rauschen vermindert, werden die Kosten reduziert und wird der Schaltungsaufbau vereinfacht.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 9 ist ein Schaltdiagramm, das die Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform von 9 unterscheidet sich von der Schaltstromversorgungsvorrichtung der ersten Ausführungsform von 2 durch eine Schaltung auf der sekundären Seite eines Umsetzers Ta. Es wird im Folgenden nur dieser sich unterscheidende Teil erläutert.
Der Umsetzer Ta umfasst eine primäre Wicklung 5a mit einer Anzahl von Windungen n1, eine sekundäre Wicklung mit einer Anzahl von Windungen n2 und eine tertiäre Wicklung 5c mit einer Anzahl von Windungen n3.
Die sekundäre Wicklung 5b und die tertiäre Wicklung 5c des Umsetzers Ta bilden eine Reihenschaltung, deren beide Enden mit einer Reihenschaltung aus einer Diode D2 und einem Glättungskondensator C4 verbunden sind. Ein Knoten zwischen der sekundären Wicklung 5b und der tertiären Wicklung 5c und ein Knoten zwischen der Diode D2 und dem Glättungskondensator C4 sind mit einer Diode D1 verbunden. Die primäre und die sekundäre Wicklung 5a und 5b sind in Phase, und die primäre und die tertiäre Wicklung 5a und 5c sind in entgegen gesetzten Phasen.
Die sekundäre Wicklung 5b des Umsetzers Ta ist locker mit der primären Wicklung 5a gekoppelt, und eine Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b ersetzt eine in Reihe mit dem Glättungskondensator C4 verbundene Drossel L1. Die tertiäre Wicklung 5c des Umsetzers Ta ist etwas locker mit der primären Wicklung 5a gekoppelt, und die Leckinduktivität zwischen der primären und der tertiären Wicklung 5a und 5c ersetzt eine in Reihe mit dem Umsetzer Ta verbundene Drossel L3.
Im Folgenden wird die Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert. Der Betrieb ist im Grunde der gleiche wie in der ersten Ausführungsform, sodass hier nur der Betrieb der zweiten Ausführungsform auf der sekundären Seite des Umsetzers Ta erläutert wird.
Ein Schalter Q1 wird eingeschaltet, um einen Strom durch Vdc1, L3, 5a, Q1 und Vdc1 zu führen. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die sekundäre Wicklung 5b des Umsetzers Ta eine Spannung, um einen Strom durch 5b, D1, C4, L4 und 5b zu führen. Daraus resultiert, dass sich ein Strom der Diode D1 linear erhöht.
Dann wird der Schalter Q1 ausgeschaltet. Die in der Leckinduktivität L4 zwischen der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b des Umsetzers Ta akkumulierte Energie wird über den Umsetzer Ta zu der sekundären Seite zurückgeführt.
Auf der sekundären Seite induziert die tertiäre Wicklung 5c des Umsetzers Ta eine Spannung, um einen Strom durch 5c, D2, C4, L4, 5b und 5c in diese Reihenfolge zu führen. Daraus resultiert, dass ein Strom zu der Diode D2 geführt wird.
Auf diese Weise wird die Leckinduktivität L4 zwischen der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b des Umsetzers Ta erhöht, um die während einer EIN-Periode des Schalters Q1 akkumulierte Energie über den Umsetzer Ta zu der sekundären Seite zurückzuführen. Daraus resultiert eine Verbesserung der Effizienz. Die Dioden D1 und D2 führen kontinuierlich einen sekundären Strom währen der EIN- und AUS-Perioden des Schalters Q1, um einen Wellenstrom des Glättungskondensators C4 zu reduzieren.
10 ist eine Strukturansicht, die den in der Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform angeordneten Umsetzer zeigt, wobei 10(a) eine vordere Schnittansicht des Umsetzers ist und 10(b) eine seitliche Schnittansicht des Umsetzers ist. Der Umsetzer Ta von 10 umfasst einen Kern 30 mit einer rechteckigen Außenform. Der Kern 30 weist längliche Öffnungen 35a und 35b auf, die sich parallel zueinander in einer Längsrichtung erstrecken, um Magnetpfade 34a, 34b und 34c zu bilden. Der Kern 30 weist einen Kernteil 30a auf, um den ein Spulenkern angeordnet ist. Um den Spulenkern ist die primäre Wicklung 5a gewickelt, die in die Wicklungen 5a1 und 5a2 unterteilt ist, und ist die tertiäre Wicklung 5c gewickelt, die zwischen den Wicklungen 5a1 und 5a2 angeordnet ist. Die Wicklung 5a1 der primären Wicklung 5a ist zwischen den Flanschen 33a und 33b gewickelt, die Wicklung 5a2 der primären Wicklung 5a ist zwischen den Flanschen 33c und 33d gewickelt und die tertiäre Wicklung 5c ist zwischen den Flanschen 33b und 33c gewickelt. Diese Anordnung bildet eine leichte Leckinduktivität zwischen der primären und der tertiären Wicklung.
Der Kern 30 weist einen Spalt 31 auf, und auf einem peripherer Kern 30d ist die sekundäre Wicklung 5b gewickelt. Die primäre und die sekundäre Wicklung 5a und 5b sind locker über den Spalt 31 gekoppelt, wodurch die Leckinduktivität erhöht wird.
Auf den Kern 30 des Umsetzers Ta sind die primäre und die sekundäre Wicklung 5a und 5b gewickelt, um die Leckinduktivität L4 vorzusehen, und sind die primäre und die tertiäre Wicklung 5a und 5c vorgesehen, um die Leckinduktivität L3 vorzusehen, die kleiner als die Leckinduktivität L4 der primären und der sekundären Wicklung 5a und 5b ist.
Zwei Vertiefungen 30b sind auf den peripheren Kern und zwischen der primären und sekundären Wicklung 5a und 5b ausgebildet. Die Vertiefungen 30b verschmälern die Querschnittfläche des Magnetpfads des peripheren Kerns teilweise, sodass nur der verschmälerte Teil einfach gesättigt werden kann. Diese Konfiguration verringert einen Kernverlust.
Die charakteristische Form des Kerns und die charakteristischen Wicklungen des Umsetzers Ta sind effektiv, um die Größe und die Kosten der Schaltstromversorgungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform zu reduzieren. Außerdem kann die zweite Ausführungsform dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform vorsehen.
Die Schaltstromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet eine erste Drossel mit einer Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung eines Umsetzers. Die primäre Wicklung des Umsetzers ist in zwei Abschnitte unterteilt, die in Reihe verbunden sind. Der sekundäre Wicklung des Umsetzers ist zwischen den zwei unterteilten Abschnitten der primären Wicklung angeordnet. Die Anzahlungen der Windungen der zwei unterteilten Abschnitte der primären Wicklung werden angepasst, um die Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers einzustellen. Bei dieser Konfiguration ist keine externe Drossel erforderlich und wird die Induktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers optimiert, um eine entsprechende Nullspannungs-Schaltoperation zu realisieren. Die Schaltstromversorgungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist also hocheffizient, weist ein geringes Rauschen auf und lässt sich kostengünstig herstellen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf Schaltstromversorgungsvorrichtungen wie etwa DC-DC-Umsetzer und AC-DC-Umsetzer angewendet werden.

Claims

Schaltstromversorgungsvorrichtung, die umfasst: eine erste Reihenschaltung, die mit beiden Enden einer Gleichstromversorgung (Vdc1) verbunden ist und eine primäre Wicklung (5a) eines Umsetzers (T) und einen Hauptschalter (Q1) in einer Reihe geschaltet aufweist, eine zweite Reihenschaltung, die mit beiden Enden des Hauptschalters (Q1) verbunden oder parallel zu der primären Wicklung (5a) geschaltet ist und einen Hilfsschalter (Q2) und einen Sperrkondensator (C3) in einer Reihe geschaltet aufweist, wobei ein Kern des Umsetzers (T) eine Sättigungskennlinie aufweist, die als sättigbare Drossel (SL1), die parallel zu der primären Wicklung des Umsetzers (T) verbunden ist, wirkt, und wobei eine Leckinduktivität zwischen der primären (5a) und einer sekundären (5b) Wicklung des Umsetzers (T) so eingestellt ist, dass sie als eine erste Drossel (L3) wirkt, die in der ersten Reihenschaltung in Reihe zu der primären Wicklung (5a) des Umsetzers (T) geschaltet ist, eine Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung (D1, D2, L1, C4), die konfiguriert ist, um eine an der sekundären Wicklung (5b) des Umsetzers erzeugte Spannung gleichzurichten und zu glätten, wobei die primäre Wicklung (5a) in zwei Abschnitte (5a1, 5a2) unterteilt ist, die in Reihe verbunden sind, wobei die sekundäre Wicklung zwischen den zwei Abschnitten der primären Wicklung angeordnet ist und wobei die Anzahlen der Windungen der zwei Abschnitte der primären Wicklung angepasst sind, um die Leckinduktivität (Lpe) zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers einzustellen, eine Steuerschaltung (10), die konfiguriert ist, um den Haupt- und den Hilfsschalter alternierend ein- und auszuschalten und den Hilfsschalter auszuschalten, wenn sich der Strom des Hilfsschalters aufgrund der Sättigung der sättigbaren Drossel (SL1) erhöht.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die sättigbare Drossel (SL1) auf der Basis der Sättigungskennlinie eines Kerns (20) des Umsetzers gebildet wird.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Querschnittfläche eines Magnetpfads des Kerns (20) des Umsetzers teilweise reduziert ist, sodass dieser Teil des Magnetpfads des Kerns des Umsetzers mit in der Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers akkumulierter Energie gesättigt wird, damit der Hauptschalter eine Nullspannungs-Schaltoperation durchführt.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Querschnittfläche eines Magnetpfads des Kerns des Umsetzers teilweise reduziert ist, sodass dieser Teil des Magnetpfads des Kerns des Umsetzers mit in der Leckinduktivität zwischen der primären und der sekundären Wicklung des Umsetzers akkumulierter Energie gesättigt wird, damit der Hauptschalter eine Nullspannungs-Schaltoperation durchführt.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei wenn die Steuerschaltung (10) den Hauptschalter (Q1) einschaltet, der Hauptschalter innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode eingeschaltet wird, nachdem die Spannung des Hauptschalters aufgrund einer Resonanz zwischen einem parallel mit dem Hauptschalter verbundenen Kondensator und der gesättigten Induktivität der sättigbaren Drossel zu null geführt wurde.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei wenn die Steuerschaltung (10) den Hauptschalter (Q1) einschaltet, der Hauptschalter innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode eingeschaltet wird, nachdem die Spannung des Hauptschalters aufgrund einer Resonanz zwischen einem parallel mit dem Hauptschalter verbundenen Kondensator und der gesättigten Induktivität der sättigbaren Drossel zu null geführt wurde.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung durch ein erstes Gleichrichtungselement, das in Reihe mit der sekundären Wicklung des Umsetzers verbunden ist, ein zweites Gleichrichtungselement, das parallel mit der Reihenschaltung aus dem ersten Gleichrichtungselement und der sekundären Wicklung verbunden ist, und ein Glättungselement, das parallel zu dem zweiten Gleichrichtungselement über eine zweite Drossel verbunden ist, gebildet wird.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung durch ein erstes Gleichrichtungselement, das in Reihe mit der sekundären Wicklung des Umsetzers verbunden ist, ein zweites Gleichrichtungselement, das parallel mit der Reihenschaltung aus dem ersten Gleichrichtungselement und der sekundären Wicklung verbunden ist, und ein Glättungselement, das parallel zu dem zweiten Gleichrichtungselement über eine zweite Drossel verbunden ist, gebildet wird.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung durch eine dritte Reihenschaltung, die die sekundäre Wicklung und eine tertiäre Wicklung des Umsetzers umfasst, eine vierte Reihenschaltung, die mit beiden Enden der dritten Reihenschaltung verbunden ist und ein erstes Gleichrichtungselement und ein Glättungselement umfasst, und ein zweites Gleichrichtungselement, das mit einem Knoten zwischen der sekundären und der tertiären Wicklung und einem Knoten zwischen dem ersten Gleichrichtungselement und dem Glättungselement verbunden ist, gebildet wird.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gleichrichtungs-/Glättungsschaltung durch eine dritte Reihenschaltung, die die sekundäre Wicklung und eine tertiäre Wicklung des Umsetzers umfasst, eine vierte Reihenschaltung, die mit beiden Enden der dritten Reihenschaltung verbunden ist und ein erstes Gleichrichtungselement und ein Glättungselement umfasst, und ein zweites Gleichrichtungselement, das mit einem Knoten zwischen der sekundären und der tertiären Wicklung und einem Knoten zwischen dem ersten Gleichrichtungselement und dem Glättungselement verbunden ist, gebildet wird.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die primäre und die sekundäre Wicklung um den Kern des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, und die primäre und die tertiäre Wicklung des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, die kleiner als diejenige der primären und der sekundären Wicklung ist.
Schaltstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die primäre und die sekundäre Wicklung um den Kern des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, und die primäre und die tertiäre Wicklung des Umsetzers gewickelt sind, um eine Leckinduktivität vorzusehen, die kleiner als diejenige der primären und der sekundären Wicklung ist.