LU101923B1 - Boost converter for a power supply for an electrical load, and power supply and method for boosting the input voltage in a power supply for an electrical load - Google Patents

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LU101923B1
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Thomas Schulte
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Aufwärtswandler für eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers, aufweisend eine Gleichrichter- oder Polwenderschaltung (D1, D2; S3, S4), eine Induktivität (L1) und einen Siebkondensator (C1), wobei die Induktivität (L1) an einen Pol einer Wechseäspannungsquelle (ACin) geschaltet ist und an einen Knotenpunkt (P1) zwischen zwei Halbieiterschaltern (S1 und S2). Gemäß der Erfindung ist der erste Halbleiterschalter (S1) in Reihe mit einem Messwiderstand (R1) geschaltet. Der Aufwärtswandler weist eine Signalerzeugungseinheit (110) zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die beiden HalblelterschaSter (S1, S2) auf, wobei zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung bei positiver Eingangsspannung (Vm) der erste Halbleiterschalter (S1) geschlossen wird und der zweite Halbleiterschalter (S2) geöffnet wird, um einen Strom durch die Induktivität (L1) zu treiben zur Aufmagnetisierung der Induktivität (L1). ZurAbmagnetisierung der Induktivität (L1) wird der erste Halblelterschalter (S1) geöffnet und der zweite Halbleiterschalter (S2) geschlossen und der Siebkondensator (C1) entsprechend aufgeladen. Die Signalerzeugungseinheit (110) weist Mittel zur Erfassung des Stroms durch den Messwiderstand (R1), insbesondere zum Anfang der Phase zur Aufmagnetisierung der Induktivität (L1) auf. Dieser Aufwärtswandler (100) kann vorteilhaft als Leistungsfaktor-Vorregler bei Stromversorgungen eingesetzt werden.The invention relates to a step-up converter for a power supply for an electrical consumer, having a rectifier or pole changer circuit (D1, D2; S3, S4), an inductor (L1) and a filter capacitor (C1), the inductor (L1) being connected to one pole an AC voltage source (ACin) and to a node (P1) between two semiconductor switches (S1 and S2). According to the invention, the first semiconductor switch (S1) is connected in series with a measuring resistor (R1). The step-up converter has a signal generation unit (110) for generating drive signals for the two semiconductor switches (S1, S2), with the first semiconductor switch (S1) being closed and the second semiconductor switch (S2) being opened for step-up conversion of the input voltage when the input voltage (Vm) is positive is used to drive a current through the inductor (L1) to magnetize the inductor (L1). To demagnetize the inductance (L1), the first semiconductor switch (S1) is opened and the second semiconductor switch (S2) is closed and the filter capacitor (C1) is charged accordingly. The signal generation unit (110) has means for detecting the current through the measuring resistor (R1), in particular at the beginning of the phase for magnetizing the inductance (L1). This boost converter (100) can be used advantageously as a power factor pre-regulator in power supplies.

Description

4 LU101923 |4 LU101923 |

Aufwartswandler für eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers | sowie Stromversorgung und Verfahren zur Aufwärtswandlung der | Eingangsspannung in einer Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers |Step-up converter for a power supply of an electrical consumer | and | Input voltage in a power supply of an electrical consumer |

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufwärtswandier für eine Stromversorgung zur Versorgung eines elektrischen Verbrauchers.The present invention relates to a step-up converter for a power supply for supplying an electrical load.

Die Erfindung . betrifft weiterhin eine Stromversorgung, die einen Aufwärtswandler gemäß der . Erfindung aufweist.The invention . further relates to a power supply that has a boost converter according to the. invention has.

Dabei kann der Aufwértswandler insbesondere als A Leistungsfaktor-Vorregler in einem Schaltnetzgerät eingesetzt werden.The step-up converter can be used in particular as a power factor pre-regulator in a switched-mode power supply.

Die |The |

Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Aufwärtswandlung der | Eingangsspannung in einer Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers. | Stromversorgungen sind für vielfältige Bereiche und Einsatzzwecke erforderlich. |The invention further relates to a method for upconverting the | Input voltage in a power supply of an electrical consumer. | Power supplies are required for a wide range of areas and purposes. |

Da der Begriff Stromversorgung vielfältig verwendet wird, wird im Folgenden der ]Since the term power supply is used in many ways, the ]

Begriff Stromrichter verwendet.Term converter used.

Sie haben die Aufgabe, den Stromfluss zwischen | Stromquelle und Last zu steuern oder von einer Stromart in eine andere | umzuformen.They have the task of controlling the current flow between | to control current source and load or from one current type to another | to reshape.

Sie gehdren zum Teilgebiet der Leistungselektronik innerhalb der | Elektrotechnik.They belong to the sub-area of power electronics within the | Electrical engineering.

Es gibt folgende Arten von Stromrichtern: Gleichrichter, | Wechselrichter, Gleichstrom-Umrichter und Wechselstrom-Umrichter.There are the following types of power converters: rectifiers, | Inverters, DC converters and AC converters.

Zu diesen | verschiedenen Stromrichtern gehören auch die Netzgeréte, die auch als | Netzteile bezeichnet werden.To these | different power converters also include the power supply units, also known as | Power supplies are called.

Sie haben die Aufgabe, elektronische | Betriebsmittel mit einer Gleichspannung zu versorgen.You have the task electronic | To supply equipment with a DC voltage.

Man unterscheidet lineare | Netzgeräte und Schaltnetzgerate.A distinction is made between linear | Power supplies and switching power supplies.

Die Schaltnetzgeräte gehören gleichzeitig zu | den geregelten Netzgeréten. |The switched-mode power supplies also belong to | the regulated power supplies. |

Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Schaltnetzgerätes.1 shows the basic structure of a switched-mode power supply.

Es besteht aus | den Komponenten aktive PFC-Schaltung 10, Gleichstromsteller 20, | Leistungsübertragungsstufe 30, Glättung 40, Regelstufe 50, Potenzialtrennung |It consists of | the components active PFC circuit 10, DC converter 20, | Power transmission level 30, smoothing 40, control level 50, electrical isolation |

60 und Steuerung 70. Am Eingang des Schaltnetzgerätes steht die |60 and control 70. At the input of the switching power supply is the |

Netzspannung aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz an.Mains voltage from the public power supply network.

Als Beispiel wird | die Wechselspannung mit dem Effektivwert von 230 V und einer Netzfrequenz | von 50 Hz genannt.As an example, | the AC voltage with the effective value of 230 V and a mains frequency | of 50 Hz.

In der aktiven PFC-Schaltung 10 können die folgenden drei | Komponenten vorhanden sein, Netzfilter 1, Hochsetzsteller 2 und |In the active PFC circuit 10, the following three | components must be present, mains filter 1, step-up converter 2 and |

2 LU101923 A Siebkondensator 3. Am Ausgang der aktiven PFC-Schaltung 10 steht eine hohe . Gleichspannung an, die z.B. den Spannungswert 400 V betrifft. Diese | Gleichspannung wird durch den Gleichstromsteller 20 in ein Rechtecksignal . zerhackt. Darin befindet sich ein Leistungstransistor, z.B. bipolarer Transistor 4, Ë MOSFET-Transistor, entsprechend Metal Oxide Semiconductor Field Effect . Transistor, Thyristor oder IGBT, entsprechend Insulated Gate Bipolar Transistor, | der durch Schaltvorgänge das Rechtecksignal erzeugt. Durch Verändern des | Tastgrades des Rechtecksignales lassen sich verschiedene Spannungen und | Ströme und damit auch verschiedene Leistungen einstellen. Für die Ansteuerung | der Leistungsschalter werden hauptsächlich die Techniken Pulsweiten- | Modulation (PWM) und Pulsfolge-Modulation (PFM) eingesetzt. | Für Netzgeräte, die für Leistungsbereiche von 75 W und mehr ausgelegt sind, ist | es Vorschrift, dass sie mit der PFC-Technik, entsprechend Power Factor | Correction, ausgestattet werden, um Rückwirkungen auf das a Stromversorgungsnetz durch Erzeugen von Oberschwingungen zu vermeiden. | Dies wird auch in der europäischen Norm EN61000-3-2 definiert. Dafür wird | häufig eine aktive PFC-Schaltung eingesetzt. Diese besteht aus einer Art | zusätzliches Schaltnetzteil, das dem eigentlichen vorgeschaltet ist, und dafür | sorgt, dass der aufgenommene Strom der sinusférmigen Netzspannung i entspricht. Der Strom folgt dadurch einem Verlauf, wie ihn ein Widerstand an der | aktuellen Netzspannung hervorrufen würde. Somit wird bei einer nicht genau ; sinusfôrmigen Netzspannung, wie sie in Stromnetzen häufig vorkommt, der . tatsächliche Verlauf — nicht der idealisierte — der Netzspannung nachgefahren. .2 LU101923 A filter capacitor 3. The output of the active PFC circuit 10 is a high . DC voltage, which affects e.g. the voltage value 400 V. This | DC voltage is converted into a square-wave signal by the DC converter 20 . chopped up. Inside is a power transistor, e.g. bipolar transistor 4, Ë MOSFET transistor, according to Metal Oxide Semiconductor Field Effect . Transistor, Thyristor or IGBT, corresponding to Insulated Gate Bipolar Transistor, | which generates the square-wave signal through switching operations. By changing the | Different voltages and | Adjust currents and thus also different services. For the control | of the circuit breakers, the technologies used are mainly pulse-width | modulation (PWM) and pulse train modulation (PFM). | For power supplies designed for power ranges of 75 W and more, | it dictates that they use PFC technology, according to Power Factor | Correction, to avoid repercussions on the power supply network by generating harmonics. | This is also defined in the European standard EN61000-3-2. For this, | often an active PFC circuit is used. This consists of a type | additional switched-mode power supply, which is connected upstream of the actual one, and | ensures that the current drawn corresponds to the sinusoidal mains voltage i. As a result, the current follows a course similar to that of a resistor at the | current mains voltage would cause. Thus, with a not exactly ; sinusoidal mains voltage, as it often occurs in power grids, the . the actual course — not the idealized one — of the mains voltage is traced. .

Der Leistungsfaktor bleibt dabei nahe bei Eins und es entstehen weniger | Oberschwingungen. Diese könnten sich sonst ,Aufschaukeln® und zur | Überlastung des Stromnetzes führen. Der Leistungsfaktor gibt dabei das | Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung an. Ist die Phasenverschiebung | zwischen Strom und Spannung Null, sind Wirkleistung und Scheinleistung gleich | und der Leistungsfaktor bleibt bei Eins. Wenn zwischen Spannung und Strom | merkliche Phasenunterschiede bestehen, fließt Leistung zurück zum | Elektrizitätswerk und der Leistungsfaktor sinkt unter Eins. Aktive PFC- | Schaltungen bestehen in der Regel aus einem Gleichrichter mit direkt |The power factor remains close to one and fewer | harmonics. Otherwise, these could "rock up" and | lead to overloading of the power grid. The power factor gives the | ratio of active power to apparent power. Is the phase shift | between zero current and voltage, active power and apparent power are equal | and the power factor remains at unity. If between voltage and current | noticeable phase differences exist, power flows back to the | power plant and the power factor drops below one. Active PFC | Circuits usually consist of a rectifier with direct |

3 LU101923 .3 LU101923 .

nachgeschaltetem Aufwärtswandier, der einen Kondensator mit großer Kapazität .downstream step-up converter, which has a large-capacity capacitor.

auf eine Spannung oberhalb der Scheitelspannung der Netzwechselspannung, .to a voltage above the peak voltage of the AC mains voltage, .

z.B. 400 V, auflädt. Aus diesem wird dann der eigentliche Verbraucher | (Schaltnetzteil oder z. B. elektronisches Vorschaltgerät von Leuchtstofflampen) .e.g. 400 V, charges. This then becomes the actual consumer | (Switching power supply or e.g. electronic ballast of fluorescent lamps).

versorgt. Ein Aufwärtswandier wird auch als Hochsetzsteller bezeichnet. Es . handelt sich um einen Sperrwandler, bei dem eine Spule einen Strom durch die | Last treibt, wenn der Schalttransistor sperrt. | Die Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Aufwéartswandlers, der in einer | solchen aktiven PFC-Schaltung eingesetzt werden kann. Durch den Betrieb von | Hochsetzstellerschaltungen im sogenannten Boundary Conduction Mode wird .provided. A step-up converter is also referred to as a step-up converter. it . is a flyback converter in which a coil inducts a current through the | Load drives when the switching transistor blocks. | 2 shows the basic circuit diagram of an up-converter which is in a | such active PFC circuit can be used. By operating | Boost converter circuits in the so-called boundary conduction mode.

ein verlustarmes Schalten, von üblicherweise eingesetzten MOSFET |. Halbleiterschaltern S, erreicht. Hierbei wird der Hochsetzsteller 100 in der Nähe | der Lückgrenze des Drosselstroms IL so betrieben, dass sowohl stromloses | Einschalten, sogenanntes „Zero Current Switching” (ZCS), als auch |! spannungsloses Einschalten, sogenanntes „Zero Voltage Switching” (ZVS), des . Schalters S ermôglicht wird. Die Drossel L1 des Hochsetzstellers 100 sowie die | Ausgangskapazität des Halbleiterschalters Coss bilden dabei einen . Serienresonanzschwingkreis. Dieser Schwingkreis wird innerhalb der halben .low-loss switching of commonly used MOSFET |. Semiconductor switches S reached. Here, the step-up converter 100 is in the vicinity of | the gap limit of the inductor current IL operated so that both currentless | Switching on, so-called “Zero Current Switching” (ZCS), as well as |! Voltage-free switching, so-called "Zero Voltage Switching" (ZVS), the . switch S is enabled. The inductor L1 of the step-up converter 100 and the | Output capacity of the semiconductor switch Coss form a. series resonant circuit. This resonant circuit is within half.

Periodendauer seiner Eigenfrequenz umgeladen, so dass bei | Vorzeichenwechsel des Drosselstroms IL die Ausgangskapazität Coss auf den | doppelten Wert der Hochsetzsteller-Eingangsspannung Vin, abzüglich der | Hochsetzsteller-Ausgangsspannung Vout umgeladen wird. Dadurch werden bei . erneutem Einschalten des Halbleiterschalters S die Schaltspannung sowie der | Einschaltstrom und somit die Schaltverluste reduziert. Solche Schaltverluste | entstehen, wenn der Halbleiterschalter S stromdurchflossen ist. Nach dem | Ohm’schen Gesetz gilt, P = U*I. Die Verlustleistung P, die in dem | Halbleiterschaiter S in Wärme umgesetzt wird, ist damit davon abhängig, wie | hoch die Spannung ist, die anliegt. .Period duration of its natural frequency reloaded, so that at | change of sign of the inductor current IL, the output capacitance Coss on the | twice the value of the boost converter input voltage Vin, minus the | Boost converter output voltage Vout is reloaded. As a result, at . switching on the semiconductor switch S again, the switching voltage and the | Inrush current and thus the switching losses are reduced. Such switching losses | arise when the semiconductor switch S is current-carrying. After the | Ohm’s law applies, P = U*I. The power loss P, which is in the | Semiconductor switch S is converted into heat is therefore dependent on how | high is the voltage that is applied. .

In der Fig. 3 sind Spannungs- und Stromverlauf über eine vollständige . Schaltperiode des Halbleiterschalter S dargestellt. Der Stromveriauf I. ist | Dreieck-fôrmig. Während der Einschaltphase ton steigt der Strom durch die |In Fig. 3 are voltage and current curve over a complete. Switching period of the semiconductor switch S shown. The course of the current I. is | triangle-shaped. During the switch-on phase ton, the current through the |

4 LU101923 | Drosselspule L1 linear an. Während der Ausschaltphase tor fällt der Strom durch .4 LU101923 | Choke coil L1 linearly on. During the tor off phase, the current falls through .

die Drosselspule L1 linear ab. In der Phase tres, die der halben Periodendauer | der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bestehend aus Drosselspule L1 und | Kapazität des Halbleiterschalters S entspricht, ändert sich sogar die .the choke coil L1 decreases linearly. In the phase tres, which is half the period | the resonant frequency of the oscillating circuit consisting of choke coil L1 and | Corresponds to capacity of the semiconductor switch S, even the changes.

Stromrichtung. Dabei setzen sich die zeitlichen Zusammenhänge wie folgt zusammen: | ton = TUE .current direction. The temporal relationships are made up as follows: | ton = DO .

Îres = TT * JL+Cosc | Dabei bedeuten Pin die Eingangsleistung und L die Induktivität der Drosselspule | L1. Um ein möglichst verlustfreies Schalten des Halbleiterschalters zu . gewährleisten, darf die Periodendauer Ts eines Schaltzyklus nicht kürzer sein | als: | Tsmin = ton + tors + tres: © So ist es dann gewährleistet, dass die Transistorkapazität des Halbleiterschalters | S für ein verlustfreies Schalten entladen werden kann. | In besonders verlustoptimierten Anwendungen kommt an Stelle eines .Îres = TT * JL+Cosc | Pin is the input power and L is the inductance of the choke coil | L1 In order to switch the semiconductor switch with as little loss as possible. guarantee, the period duration Ts of a switching cycle must not be shorter | as: | Tsmin = ton + tors + tres: © This ensures that the transistor capacitance of the semiconductor switch | S can be discharged for lossless switching. | In particularly loss-optimized applications, a .

konventionellen Aufwértswandlers gem. Fig. 2 eine Halbbrücken-PFC-Schaltung | mit mindestens zwei aktiven Halbleiterschaltern S1, 82 zum Einsatz. Diese ist in | Fig. 4 dargestellt. Dabei wird die Diode D aus Fig. 2 durch einen weiteren | Halblelterschalter S2 ersetzt. | Die zeitlichen Zusammenhänge, die für die Schaltung gem. Fig. 2 gelten, sind in | dem US-Patent US 8,766,605 B2 in Bezug auf den Einsatz einer Halbbrücken- | PFC-Schaltung erläutert. Dabei wird mit dem Begriff Halbbrücken-PFC- | Schaltung ausgedrückt, dass sowohl die positive wie auch die negative | Halbwelle durch denselben Halbleiterschalter-Zweig aufwärtsgewandelt wird. | Dies macht allerdings eine Polwenderschaltung erforderlich, die den Stromkreis |conventional step-up converter according to Fig. 2 a half-bridge PFC circuit | with at least two active semiconductor switches S1, 82 are used. This is in | 4 shown. In this case, the diode D from FIG. 2 is replaced by a further | Semiconductor switch S2 replaced. | The chronological relationships that apply to the circuit according to FIG US Pat. No. 8,766,605 B2 relating to the use of a half-bridge | PFC circuit explained. The term half-bridge PFC- | Circuit expressed that both the positive and the negative | Half-wave is upconverted by the same semiconductor switch branch. | However, this makes a polarity reversing circuit necessary, which circuit |

LU101923 | In der Fig. 5 wird die zeitliche Abfolge der Ansteuersignale der Halbleiterschaiter |! S81 und S2 für eine positive Eingangsspannung Vin dargestellt. Die | Ansteuersignale werden dabei über das Setzen von Stromschwellen In und |; | 5 erzeugt. Der Strom muss dafür messtechnisch erfasst werden und mit | vorgegebenen Werten verglichen werden. A Die Bedingung für das Abschalten von S1 und das Einschalten von S2 ist in | diesem Fall das Überschreiten der Stromschwelle In des Drosselstroms |. Dabei | wird die Stromschwelle In für den jeweiligen Arbeitspunkt von einem Stromregler | vorgegeben. Die Bedingung fiir das Abschalten von S2 und das Einschalten von | 81 ist in diesem Fall das Unterschreiten der Stromschwelle |; des Drosselstroms .LU101923 | 5 shows the chronological sequence of the drive signals of the semiconductor switches |! S81 and S2 shown for a positive input voltage Vin. The | Control signals are generated by setting current thresholds In and |; | 5 generated. For this purpose, the current must be measured and marked with | predetermined values are compared. A The condition for turning off S1 and turning on S2 is in | In this case, exceeding the current threshold In of the inductor current |. doing | the current threshold In for the respective operating point is controlled by a current controller | predetermined. The condition for turning off S2 and turning on | 81 is in this case falling below the current threshold |; of the inductor current .

I. Die Stromschwelle I; ist statisch vorgegeben und deren Lage sorgt für ein | vollständiges Umladen von der Kapazität Cosc des Halbleiterschalter S1. | Dabei bleibt im Gegensatz zur Schaltung in Fig. 2, bei der die Diode D den ! Umladevorgang bestimmt, der Schalter S2 so lange eingeschaltet bis ein | vollständiges Umladen der Kapazität Cosc auf 0 V erfolgt ist. Danach wird . Halbleiterschalter S1 ein- und S2 zeitgleich abgeschaltet, so dass der Strom IL | von 82 auf 81 kommutieren kann und die Stromrichtung des Stromes IL wieder © wechselt. Es beginnt ein neuer Zyklus mit dem Aufmagnetisieren der | Drosselspule. | Einzelheiten zu diesem Ansteuerverfahren sind in den Dokumenten US | 20070109822 A1 und US 8026704 B2 näher beschrieben. | Ein alternatives Verfahren zur Generierung der Ansteuersignale für die | Halbleiterschalter S1 und S2 ist aus einer Doktorarbeit „Current Mode Control | structure: Current-Mode Control: Modeling and Digital Application“, von Jian Li, | April 14, 2009, Blacksburg, Virginia Polytechnic Institute and State University, | bekannt. Dabei werden zur Generierung der Schaltzeiten tons1 und tonsz der | Halbleiterschalter S1 und S2 Komparatoren eingesetzt, die den durch den Strom |I. The current threshold I; is statically specified and their position ensures a | complete charge reversal from the capacity Cosc of the semiconductor switch S1. | This remains in contrast to the circuit in Fig. 2, in which the diode D! Determines the reloading process, the switch S2 is switched on until a | complete reloading of the capacitance Cosc to 0 V has taken place. After that . Semiconductor switch S1 switched on and S2 switched off at the same time, so that the current IL | can commutate from 82 to 81 and the direction of the current IL changes again ©. A new cycle begins with the magnetization of the | choke coil. | Details of this control method are in the documents US | 20070109822 A1 and US 8026704 B2. | An alternative method for generating the control signals for the | Semiconductor switches S1 and S2 is from a doctoral thesis "Current Mode Control | structure: Current-Mode Control: Modeling and Digital Application”, by Jian Li, | April 14, 2009, Blacksburg, Virginia Polytechnic Institute and State University, | famous. To generate the switching times tons1 and tonsz, the | Semiconductor switches S1 and S2 comparators are used, the through the current |

6 LU101923 j IL verursachten Spannungsabfall in einem Messwiderstand mit | Spannungsschwellwerten vergleichen. .6 LU101923 j IL caused voltage drop in a sense resistor with | Compare voltage thresholds. .

Aus dem Dokument “LED Application Design Using BCM Power Factor | Correction (PFC) Controller for 100W Lightning System™; AN-9731, 02011 . Fairchild Semiconductor Corporation Rev. 1.0.0, 3/24/11 ist ein Schaltungsdesign | für eine PFC-Schaltung, die im sogenannten ,Boundary Conduction Mode“ . (BCM) betrieben wird, bekannt. | Die erwähnten Verfahren zur Generierung der Ansteuersignale für | Aufwärtswandiler-Topologien, die mit 2 Stromschaltern S1, S2 betrieben werden, | benötigen die gesamte Information über den Stromverlauf durch die Induktivität | L, um mit Komparatoren die Ansteuersignale zu erzeugen. Die vorgestellten | Lösungen ermöglichen dies aber nur unter Inkaufnahme erheblicher Nachteile. | Bei der einen Lösung geschieht die Messung des Stroms |L direkt mit einem | Messwiderstand (Shunt) im Strompfad von I. unter Einsatz eines Schaltkreises | zur Potenzialtrennung, der das Signal auf das Messpotenzial bringt. | Nachteile: a. Schaltkreise zur Potenzialtrennung verursachen höhere Kosten | b. Schaltkreise zur Potenzialtrennung haben oft nur eine geringe | Bandbreite und geben das Signal verzerrt wieder. | Bei der anderen Lösung erfolgt die Messung des Stroms mit Stromwandlern in | den einzelnen Stromschalterpfaden unter Einsatz zusätzlicher Schaltmittel zur | Entmagnetisierung der Stromwandler und zusätzlicher Schaltmittel, um den | Strom bidirektional zu messen. | Nachteile: | c. Es handelt sich um aufwendige Schaltmittel mit vielen .From the document “LED Application Design Using BCM Power Factor | Correction (PFC) Controller for 100W Lightning System™; AN-9731, 02011 . Fairchild Semiconductor Corporation Rev. 1.0.0, 3/24/11 is a Circuit Design | for a PFC circuit that operates in the so-called "Boundary Conduction Mode". (BCM) is known. | The methods mentioned for generating the control signals for | Boost converter topologies operating with 2 power switches S1, S2, | need all the information about the course of the current through the inductance | L to generate the control signals with comparators. The featured | However, solutions only allow this by accepting considerable disadvantages. | In one solution, the current |L is measured directly with a | Sense resistor (shunt) in the current path of I. using a circuit | for potential isolation, which brings the signal to the measuring potential. | Disadvantages: a. Electrical isolation circuits are more expensive | b. Electrical isolation circuits often only have a low | bandwidth and reproduce the signal distorted. | In the other solution, the current is measured with current transformers in | the individual current switch paths using additional switching means for | Degaussing of the current transformers and additional switching devices in order to | measure current bidirectionally. | Disadvantages: | c. It is complex switching means with many.

Komponenten | d. Stromwandier sind im Regelfall teurer als Strommesswiderstände | (Shunts). Sie messen den Strom meistens indirekt Uber eine |Components | i.e. Current transformers are usually more expensive than current sense resistors | (shunts). They usually measure the current indirectly via a |

7 LU101923 ' Messung der Magnetfeldstärke des Magnetfeldes, das durch den | Stromfluss erzeugt wird, mit Spulen oder Hall-Sensoren. | Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Aufwärtswandier für | Stromversorgungen bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile | vermeidet. Dabei wurde es von den Erfindern erkannt, dass das Potenzial für die | Mess- und Kontrollschaltungen wie üblich auf das stôrungsarme Potenzial der | negativen Zwischenkreisspannung gelegt werden sollte. Zusätzlich soll eine . môglichst günstige Strommessung mit Hilfe nur eines Messwiderstandes im | Strompfad mit geringer Zusatzbeschaltung für die Erfassung des Stroms | ausreichen. ‘ Diese Aufgabe wird durch einen Aufwärtswandler gemäß Anspruch 1, eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers gemäß Anspruch 12 und ein | Verfahren zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung in einer | Stromversorgung gemäß Anspruch 14 gelöst. | Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und | Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung. | 20 . In einer generellen Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Aufwärtswandler .7 LU101923 ' Measurement of the magnetic field strength of the magnetic field created by the | Current flow is generated using coils or Hall sensors. | It is therefore an object of the invention to provide an up-converter for | Provide power supplies that overcome the above disadvantages | avoids. In doing so, the inventors recognized that the potential for the | Measurement and control circuits, as usual, rely on the low-noise potential of the | negative intermediate circuit voltage should be applied. In addition, a most favorable current measurement with the help of only one measuring resistor in the | Current path with little additional circuitry for detecting the current | enough. ' This object is achieved by a step-up converter according to claim 1, a power supply of an electrical load according to claim 12 and a | Method of stepping up the input voltage in a | Power supply according to claim 14 solved. | The dependent claims contain advantageous developments and | Improvements of the invention as described below. | 20 . In a general embodiment, the invention relates to a boost converter.

für eine Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers, aufweisend eine |] Gleichrichter- oder Polwenderschaltung, eine Induktivität und einen | Siebkondensator, wobei die Induktivität an einen Pol der | Wechselspannungsquelle geschaltet ist und an einen Knotenpunkt zwischen | zwei Halbleiterschaltern. Dieser Aufwärtswandier zeichnet sich dadurch aus, | dass der erste Halbleiterschalter in Reihe mit einem Messwiderstand geschaltet | ist, und eine Signalerzeugungseinheit zur Erzeugung von Ansteuersignalen für | die beiden Halbleiterschalter aufweist, wobei zur Aufwartswandlung der | Eingangsspannung bei positiver Eingangsspannung der erste Halbleiterschalter | geschlossen wird und der zweite Halbleiterschailter geöffnet wird, um einen | Strom durch die Induktivität zu treiben zur Aufmagnetisierung der Induktivität. Zur | Abmagnetisierung der Induktivität wird der erste Halbleiterschalter geöffnet und |for a power supply of an electrical consumer, having a |] rectifier or polarity reversing circuit, an inductor and a | Filter capacitor, with the inductance connected to one pole of the | AC voltage source is connected and connected to a node between | two semiconductor switches. This upshifter is characterized by | that the first semiconductor switch is connected in series with a measuring resistor | is, and a signal generating unit for generating drive signals for | has the two semiconductor switches, wherein for upconversion the | input voltage with a positive input voltage of the first semiconductor switch | is closed and the second semiconductor switch is opened to a | Driving current through the inductance to magnetize the inductance. To | demagnetization of the inductance, the first semiconductor switch is opened and |

8 LU101923 É der zweite Halbleiterschalter geschlossen und der Siebkondensator | entsprechend geladen.8 LU101923 É the second semiconductor switch is closed and the filter capacitor | loaded accordingly.

Die Signalerzeugungseinheit weist dabei Mittel auf zur | Erfassung des Stroms durch den Messwiderstand zum Anfang der Phase zur | Aufmagnetisierung der Induktivität und einen Siebkondensator, wobei die |The signal generation unit has means for | Detection of the current through the measuring resistor at the beginning of the phase to | Magnetization of the inductance and a filter capacitor, where the |

Induktivitdt an einen Pol der Wechselspannungsquelle geschaltet ist und an | einen Knotenpunkt zwischen zwei Halbleiterschaltern.Inductance is connected to one pole of the AC voltage source and to | a node between two semiconductor switches.

In einer bevorzugten | Ausprägung ist der erste Halbleiterschalter in Reihe mit einem Messwiderstand | geschaltet zur Messung des Stroms, der durch den ersten Halbleiterschalter | fließt.In a preferred | Characteristic is the first semiconductor switch in series with a measuring resistor | connected to measure the current flowing through the first semiconductor switch | flows.

Dabei ist in dem Aufwärtswandler eine Signalerzeugungseinheit | vorgesehen zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die beiden | Halbleiterschalter.In this case, a signal generation unit | provided for the generation of control signals for the two | semiconductor switch.

Zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung bei positiver | Eingangsspannung wird der erste Halbleiterschalter geschlossen und der zweite . Halbleiterschalter geöffnet, um einen Strom durch die Induktivität zu treiben zur . Aufmagnetisierung der Induktivitat.For step-up input voltage with positive | Input voltage, the first semiconductor switch is closed and the second. Semiconductor switch opened to drive a current through the inductor to . Magnetization of the inductance.

Zur Abmagnetisierung der Induktivität wird ; der erste Halbleiterschalter geöffnet und der zweite Halbleiterschalter | geschlossen.To demagnetize the inductance, ; the first semiconductor switch is open and the second semiconductor switch | closed.

So wird in der Phase der Abmagnetisierung der Siebkondensator | entsprechend geladen.Thus, in the demagnetization phase, the filter capacitor | loaded accordingly.

Weiterhin weist die Signalerzeugungseinheit Mittel auf | zur Erfassung des Stroms durch den Messwiderstand zum Anfang der Phase zur | Aufmagnetisierung der Induktivität bei positiver Eingangsspannung.Furthermore, the signal generation unit has means | for detecting the current through the measuring resistor at the beginning of the phase to | Magnetization of the inductance with a positive input voltage.

Die | Erfindung bietet den Vorteil, dass ein möglichst verlustloses Schalten der . Halbleiterschalter möglich wird.The | Invention offers the advantage that a possible lossless switching of the. Semiconductor switch is possible.

Besonders störend für ein verlustloses Schalten | ist nämlich die Kapazität des Halbleiterschalters.Particularly disturbing for lossless switching | is namely the capacitance of the semiconductor switch.

Sie bewirkt eine Spannung . während des Schaltvorgangs, die zusammen mit dem verbleibenden Stromfluss | in dem Halbleiterschalter zu einer Verlustleistung führt.It creates tension. during the switching process, which together with the remaining current flow | leads to a power loss in the semiconductor switch.

Um verlustios zu | schalten, ist die möglichst vollständige Entladung der Kapazität des N Halbleiterschalter erforderlich.To losslessly | switch, the fullest possible discharge of the capacity of the N semiconductor switch is required.

Dafür ist eine Strommessung erforderlich.A current measurement is required for this.

Ein . besonderer Vorteil der Schaltung liegt darin, dass ein einfacher Messwiderstand | für die Strommessung ausreicht. | In einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Aufwärtswandlung der | Fingangswechselspannung bei negativer Eingangsspannung der erste | Halbleiterschalter geöffnet und der zweite Halbleiterschalter geschlossen, um | einen Strom durch die Induktivität zu treiben zur Aufmagnetisierung der |A . The particular advantage of the circuit is that a simple measuring resistor | sufficient for the current measurement. | In a further development of the invention, the | Input AC voltage with negative input voltage of the first | Semiconductor switch opened and the second semiconductor switch closed to | to drive a current through the inductance to magnetize the |

| 9 LU101923 || 9 LU101923 |

Induktivität, wobei zur Abmagnetisierung der Induktivität der erste : Halbleiterschalter geschlossen wird und der zweite Halbleiterschalter geöffnet . wird. in der Phase der Abmagnetisierung wird der Siebkondensator . entsprechend geladen.Inductance, with the demagnetization of the inductance of the first: semiconductor switch is closed and the second semiconductor switch is opened. will. in the demagnetization phase, the filter capacitor . loaded accordingly.

Dabei weist die Signalerzeugungseinheit Mittel auf zur :The signal generation unit has means for:

Erfassung des Stroms durch den Messwiderstand zum Ende der Phase zur ; Abmagnetisierung der Induktivität.Detection of the current through the measuring resistor at the end of the phase to ; Demagnetization of the inductance.

Diese Variante der Erfindung ermôglicht | verlustloses Schalten der Halbleiterschalter durch Anpassen der Ansteuersignale | der Halbleiterschalter auch bei Anliegen der negativen Halbwelle der | Eingangswechselspannung.This variant of the invention allows | Lossless switching of the semiconductor switches by adapting the control signals | the semiconductor switch even when the negative half-wave of the | AC input voltage.

So ermöglicht die Erfindung den Verzicht auf eine ;Thus, the invention makes it possible to dispense with a;

Halbschwingungsgleichrichtung, die zusätzliche Kosten verursachen würde. . Für das möglichst verlustlose Schalten ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die . Signalerzeugungseinheit eine Berechnungseinheit aufweist, die die . Regelzykluszeit für die Phasen für Aufmagnetisierung und Abmagnetisierung pro :Half-wave rectification, which would incur additional costs. . For the lossless possible switching, it is also advantageous if the. Signal generation unit has a calculation unit that. Control cycle time for the phases for magnetization and demagnetization per :

Regelzyklus in Abhängigkeit von der Eingangsspannung und : Ausgangsspannung vorausberechnet.Control cycle depending on the input voltage and : Output voltage pre-calculated.

Ein Regelzyklus besteht dabei aus den | Phasen fiir Aufmagnetisierung und Abmagnetisierung.A control cycle consists of the | Phases for magnetization and demagnetization.

Dabei weist die | Signalerzeugungseinheit weiterhin eine Regelungsstufe auf, die basierend auf | der Differenz zwischen dem gemessenen Stromwert durch den Messwiderstand | und einem Strom-Referenzwert einen Korrekturwert für die Regelzykluszeit ; berechnet.The | Signal generation unit continues to have a control stage based on | the difference between the measured current value through the measuring resistor | and a current reference value, a correction value for the control cycle time; calculated.

So kénnen verschiedene Faktoren, die fiir eine genauere | Berechnung der Regelzykluszeit erforderlich wären, unberücksichtigt gelassen ; werden.Thus, various factors for a more accurate | Calculation of the control cycle time would be required, disregarded; will.

Manche Faktoren, wie Bauteilstreuungen, sind unvermeidlich und | könnten nur durch großen Aufwand erfasst werden.Some factors, such as component scatter, are unavoidable and | could only be captured with great effort.

Außerdem könnten einige |Also, some |

Faktoren alterungsbedingt sein, was noch mehr Aufwand für deren | Berücksichtigung bedeutet. |Factors may be aging, resulting in more effort for their | consideration means. |

Es ist besonders vorteilhaft für das verlustiose Schalten, wenn der Korrekturwert | in einer Zeitgebereinheit der Signalerzeugungseinheit für den nachfolgenden |It is particularly advantageous for lossless switching if the correction value | in a timer unit of the signal generation unit for the subsequent |

Regelzyklus zur Anwendung kommt, so dass die Zeitgebereinheit die | Regelzykluszeit entsprechend verkürzt oder verlängert.Control cycle is applied so that the timer unit the | Control cycle time shortened or lengthened accordingly.

Die | Signalerzeugungseinheit erzeugt die Ansteuersignale fiir die Halbleiterschalter. |The | Signal generation unit generates the control signals for the semiconductor switches. |

10 LU101923 |10 LU101923 |

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Signalerzeugungseinheit eine weitere . Regelungsstufe aufweist, die aus der Differenz zwischen vorgegebener | Ausgangsspannung und gemessener Ausgangsspannung eine | Aufmagnetisierungszeit berechnet.It is also advantageous that the signal generation unit has another. Has control level from the difference between predetermined | Output voltage and measured output voltage a | Magnetization time calculated.

Dies entspricht einem Spannungsregler, der | eine Regelgröße ausgibt, um die Ausgangsspannung konstant zu halten. | Zur Erzeugung der Ansteuersignale für die Halbleiterschaiter ist es vorteilhaft, . wenn die Signalerzeugungseinheit eine weitere Zeitgebereinheit aufweist, an die | die berechnete Aufmagnetisierungszeit weitergeleitet wird, in der die berechnete ;This corresponds to a voltage regulator using | outputs a controlled variable to keep the output voltage constant. | To generate the control signals for the semiconductor switches, it is advantageous. if the signal generation unit comprises a further timer unit to which | the calculated magnetization time is passed on, in which the calculated ;

Aufmagnetisierungszeit für eine Anzahl nachfolgender Regelzyklen zur | Anwendung kommt.Magnetization time for a number of subsequent control cycles to | application comes.

Die Ansteuersignale werden in Form von PWM-Signalen | erzeugt.The control signals are in the form of PWM signals | generated.

Durch die getrennten Zeitgebereinheiten kann das Tastverhéltnis der | PWM-Signale variabel eingestellt werden. |Due to the separate timing units, the duty cycle of the | PWM signals can be set variably. |

Dabei besteht eine vorteilhafte Variante darin, dass die Anzahl der Regelzyklen, | für die die berechnete Aufmagnetisierungszeit zur Anwendung kommt, für eine | Halbwelle der Eingangswechselspannung gültig ist.An advantageous variant is that the number of control cycles, | for which the calculated magnetization time is used, for a | half wave of the AC input voltage is valid.

Die Aufmagnetisierungszeit | wird der Einfachheit halber über eine Halbwelle konstant gehalten, während die | Abmagnetisierungszeit angepasst wird. |The magnetization time | is kept constant over a half cycle for the sake of simplicity, while the | demagnetization time is adjusted. |

| Dafür ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Signalerzeugungseinheit mit einer | Eingangswechselspannungs-Erfassungseinheit ausgestattet ist, die zur | Ermittlung der Phasenlage der Eingangswechselspannung eingerichtet ist, und | die Information über die Phasenlage, insbesondere ob die positive Halbwelle | oder negative Halbwelle der Eingangswechselspannung anliegt, an eine ) Konfigurationseinheit der Signalerzeugungseinheit liefert.| It is also advantageous for the signal generation unit to have a | AC input voltage detection unit which is used for | Determination of the phase position of the AC input voltage is set up, and | the information about the phase position, in particular whether the positive half-wave | or negative half-wave of the AC input voltage is present, to a configuration unit of the signal generation unit.

Die Arbeitsweise des | erfindungsgemäBen Aufwärtswandiers ist für die positive und negative Halbwelle | der Eingangswechselspannung unterschiedlich.The way the | of the inventive step-up converter is | for the positive and negative half-wave the AC input voltage is different.

Deshalb ist die Erfassung der . Phasenlage vorteilhaft. | a | Diesbezüglich besteht eine weitere vorteilhafte Variante darin, dass die | Konfigurationseinheit eingerichtet ist, eine Anzahl der Komponenten der | Signalerzeugungseinheit zu konfigurieren fur den Betrieb bei positiver |Therefore the recording of the . Phase position advantageous. | a | In this regard, a further advantageous variant is that the | configuration unit is set up, a number of the components of the | Signal generation unit to be configured for operation with positive |

11 LU101923 | Eingangsspannung oder bei negativer Eingangsspannung, je nachdem was die | Information über die Phasenlage der Eingangswechselspannung angibt. Es ist | üblich, die verschiedenen Komponenten über Registereinträge zu konfigurieren, | was von der Konfigurationseinheit vorgenommen werden kann. | Zur Erfassung des Stroms bei der Entladung der Kapazität des | Halbleiterschalters ist es vorteilhaft, den Messwiderstand zwischen den ersten | Halbleiterschalter und der Rückleitung zur Eingangswechselspannungsquelle, an .11 LU101923 | input voltage or with a negative input voltage, depending on what the | Information about the phase position of the AC input voltage indicates. It is | usual to configure the various components via register entries, | what can be done by the configuration unit. | To detect the current when discharging the capacitance of the | Semiconductor switch, it is advantageous to the measuring resistor between the first | Semiconductor switch and the return line to the input AC voltage source to.

die die Induktivität nicht angeschlossen ist, zu schalten. : | Typischerweise wird in Aufwértswandlern als Induktivität eine Drosselspule | eingesetzt. Diese kann durch Anzahl der Windungen und Strecken oder | Stauchen und geometrische Gestaltung genau angepasst werden. ; In einer weiteren Ausprägung besteht die Erfindung in einer Stromversorgung . eines elektrischen Verbrauchers, die einen erfindungsgemäRen Aufwärtswandier . aufweist, Der erfindungsgemäße Aufwéartswandler kann dabei besonders | vorteilhaft als Aufwärtswandier zur Leistungsfaktor-Vorregelung in der ; Stromversorgung dienen. | | Solche Leistungsfaktor-Vorregelungsstufen lassen sich besonders vorteilhaft in | Schaltnetzgeräten einsetzen. | Eine weitere Auspragung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur | Aufwértswandlung der Eingangsspannung in einer Stromversorgung eines | elektrischen Verbrauchers. Dabei weist der Aufwärtswandier eine . Gleichrichterschaltung, eine Induktivität und einen Siebkondensator auf, wobei ; die Induktivität an einen Pol der Eingangsspannungsquelle geschaltet ist und an | einen Knotenpunkt zwischen zwei Halbleiterschaltern. Weiterhin ist eine | Signalerzeugungseinheit vorhanden zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die . Halbleiterschalter, wobei zur Aufwértswandlung der Eingangsspannung bei [ positiver Eingangsspannung der erste Halbleiterschalter geschlossen wird und | der zweite Halbleiterschalter geöffnet wird, um einen Strom durch die Induktivität |which the inductance is not connected to switch. : | A choke coil | deployed. This can be defined by the number of windings and sections or | Upsetting and geometric design can be precisely adjusted. ; In a further embodiment, the invention consists of a power supply. an electrical consumer, which is a step-up converter according to the invention. has, The upconverter according to the invention can particularly | advantageous as a step-up converter for power factor pre-regulation in the ; serve power supply. | | Such power factor pre-regulation stages can be used particularly advantageously in | Use switching power supplies. | A further embodiment of the invention consists in a method for | Up-conversion of the input voltage in a power supply of a | electrical consumer. In this case, the up-wander has a . rectifier circuit, an inductor and a filter capacitor, where ; the inductance is connected to one pole of the input voltage source and to | a node between two semiconductor switches. Furthermore, a | Signal generation unit available for generating control signals for the. Semiconductor switch, the first semiconductor switch being closed for step-up conversion of the input voltage when the input voltage is positive and | the second semiconductor switch is opened to allow a current through the inductance |

12 LU101923 : zu treiben, zur Aufmagnetisierung der Induktivität, und wobei zur | Abmagnetisierung der Induktivität der erste Halbleiterschalter geöffnet wird und | der zweite Halbleiterschalter geschlossen wird und der Siebkondensator | entsprechend geladen wird. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch aus, dass | der Strom durch den Messwiderstand zum Anfang der Phase zur . Aufmagnetisierung der Induktivität gemessen wird und eine Regelzykluszeit für | die Phasen zur Aufmagnetisierung und Abmagnetisierung pro Regelzyklus in | Abhängigkeit von der Eingangsspannung und Ausgangsspannung | vorausberechnet wird. Von einer Regelungsstufe wird basierend auf der x Differenz zwischen dem gemessenen Stromwert durch den Messwiderstand und i einem Strom-Referenzwert ein Korrekturwert für die Regelzykluszeit berechnet, .12 LU101923 : to drive, to magnetize the inductance, and where to | Demagnetization of the inductance of the first semiconductor switch is opened and | the second semiconductor switch is closed and the filter capacitor | is loaded accordingly. The method is characterized in that | the current through the measuring resistor at the beginning of the phase to . Magnetization of the inductance is measured and a control cycle time for | the phases for magnetization and demagnetization per control cycle in | Dependence on the input voltage and output voltage | is predicted. A correction value for the control cycle time is calculated by a control stage based on the x difference between the measured current value through the measuring resistor and i a current reference value, .

um den die vorausberechnete Regelzykluszeit korrigiert wird. So werden | Abweichungen bei der vorausberechneten Regelzykluszeit ausgeregelt und es | wird nach einer Anzahl von Regelzyklen die gewünschte Abmagnetisierungszeit .by which the predicted control cycle time is corrected. So become | Deviations in the precalculated control cycle time are corrected and it | becomes the desired demagnetization time after a number of control cycles.

erreicht, die zur vollständigen Entladung der Kapazität des Halbleiterschalters : Diesbezüglich besteht ein besonderer Vorteil darin, dass bei diesem Verfahren | der Strom durch den Messwiderstand zu vorgegebenen Zeiten gemessen wird, |! die durch die vorausberechnete Regelzykluszeit und um den Korrekturwert | korrigiert, vorgegeben werden. Fir die Erfindung reicht es aus, den Strom nur zu | diesen Zeitpunkten zu messen, was mit kostengünstigen AD-Wandlern möglich .achieved, which leads to the complete discharge of the capacitance of the semiconductor switch: In this regard, there is a particular advantage in the fact that with this method | the current through the measuring resistor is measured at specified times, |! by the pre-calculated control cycle time and by the correction value | corrected, specified. For the invention it is sufficient to only switch the current | to measure these points in time, which is possible with inexpensive AD converters.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der in | den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen: | Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Schaltnetzgerates; | Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Halbbrücken-PFC-Schaltung mit einem | Halbleiterschalter; |Several exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the in | Figures shown in the drawings explained in more detail. Show it: | 1 shows a basic circuit diagram of a switched-mode power supply; | 2 shows a basic circuit diagram of a half-bridge PFC circuit with a | semiconductor switches; |

43 LU101923 .43 LU101923 .

Fig. 3 den Stromverlauf durch die Induktivität der Halbbrücken-PFC-Schaltung | gem. Fig. 2 und den Spannungsverlauf am Halbleiterschalter S aufgrund | seiner Drain-Source-Kapazität; .3 shows the course of the current through the inductance of the half-bridge PFC circuit | 2 and the voltage curve at the semiconductor switch S due to | its drain-source capacitance; .

Fig.4 ein Prinzipschaltbild einer Halbbrücken-PFC-Schaltung mit zwei . Halbleiterschaltern; | Fig. 5 den Stromverlauf durch die Induktivität der Halbbrücken-PFC-Schaltung | gem. Fig. 4 und den Spannungsverlauf am Halbleiterschalter S1 | aufgrund seiner Drain-Source-Kapazitét; | Fig. 6 ein Prinzipschaltbild einer Halbbrücken-PFC-Schaltung mit zwei | Halbleiterschaltern und Polwender-Schaltung; .4 shows a basic circuit diagram of a half-bridge PFC circuit with two. semiconductor switches; | 5 shows the course of the current through the inductance of the half-bridge PFC circuit | 4 and the voltage curve at the semiconductor switch S1 | due to its drain-source capacitance; | 6 shows a basic circuit diagram of a half-bridge PFC circuit with two | semiconductor switches and polarity changer circuit; .

Fig.7 ein Prinzipschaltbild einer Halbbrücken-PFC-Schaltung mit zwei | Halbleiterschaltern, wobei die Polwender-Schaltung mit Dioden realisiert | Fig. 8 den Stromverlauf durch die Induktivität der Halbbrücken-PFC-Schaltung ; gem. Fig. 7 bei positiver Halbwelle der Eingangsspannung; | Fig. 8 den Stromverlauf durch die Induktivität der Halbbrücken-PFC-Schaltung ‘ gem. Fig. 7 bei negativer Halbwelle der Eingangsspannung; und | Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Signalerzeugungseinheit der Halbbrücken-PFC- , Schaltung. .7 shows a basic circuit diagram of a half-bridge PFC circuit with two | Semiconductor switches, whereby the pole changer circuit is realized with diodes | 8 shows the course of the current through the inductance of the half-bridge PFC circuit; according to FIG. 7 with a positive half-cycle of the input voltage; | 8 shows the course of the current through the inductance of the half-bridge PFC circuit according to FIG. 7 with a negative half-cycle of the input voltage; and | 10 shows a block diagram of a signal generation unit of the half-bridge PFC circuit. .

Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der | erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der | Lage sein werden, verschiedene Ausführungen zu konzipieren, die zwar hier | nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen | Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen. |The present description illustrates the principles of | disclosure of the invention. It is thus understood that professionals in the | will be able to conceive different implementations, although here | are not explicitly described, but the principles of the invention | embody revelation and should also be protected in its scope. |

14 LU101923 | Wie beschrieben, gibt es den Ansatz eine PFC-Schaitung im Boundary | Conduction Mode (BCM) zu betreiben. Dabei wird die Zeit ton zum wiederholten | Aufmagnetisieren der Induktivität L über eine Sinushalbwelle der . Netzwechselspannung konstant gehalten. Diese Zeit ist proportional zur | Leistungsabgabe des Schaltnetzgerates und wird von einem Spannungsregler | vorgegeben, der die Ausgangsspannung der Schaltung, also z.B. 400 V, | konstant halten soll. | Zusätzlich muss noch die Zeit zum Abmagnetisieren der Iinduktivität L eingestellt | werden. In der genannten Publikation passiert dies durch die Generierung eines | Zero Current Detection (ZCD) Signals, das durch den Umladevorgang einer | Diode hervorgerufen wird. Dies lässt sich allerdings in einer | Aufwartswandlerschaltung, in der die Funktion der Diode durch einen - Stromschalter realisiert wird, aber nicht erzeugen, da dieser Stromschalter nicht | von selbst sperrt. | Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den | Zeitpunkt, an dem der zweite Stromschalter abschalten soll, vorauszuberechnen .14 LU101923 | As described, there is the approach of a PFC circuit in the boundary | Operate in Conduction Mode (BCM). The time ton becomes the repeated | Magnetizing the inductance L over a sine half-wave of . Mains AC voltage kept constant. This time is proportional to | Power output of the switching power supply and is controlled by a voltage regulator | specified, which corresponds to the output voltage of the circuit, e.g. 400 V, | should keep constant. | In addition, the time for demagnetizing the inductance L must be set | will. In the publication mentioned, this is done by generating a | Zero Current Detection (ZCD) signal generated by the reloading process of a | Diode is caused. However, this can be done in a | Boost converter circuit, in which the function of the diode is realized by a - current switch, but do not generate it, since this current switch is not | blocked by itself. | In order to solve this problem, it is proposed according to the invention that | Precalculate the point in time at which the second power switch is to switch off.

und die Zeit zum Abmagnetisieren entsprechend einzustellen. .and adjust the demagnetization time accordingly. .

| Die Abmagnetisierungszeit (Off-Zeit), in der der erste Stromschalter S1 geôffnet | und der zweite S2 geschlossen ist, berechnet sich wie folgt aus der Zeit ton zum | Aufmagnetisieren: | torr = TV. # ton- | Da die Berechnung durch Bauteil-Toleranzen und andere Faktoren, wie | Verzögerungen bei der Generierung der Ansteuersignale in Treiberstufen, etc. | abweichen kann, muss geprüft werden, ob mit der berechneten Off-Zeit auch der | gewünschte Stromwert in der Induktivität L erreicht wurde. || The demagnetization time (off time) in which the first current switch S1 is opened | and the second S2 is closed is calculated as follows from the time ton to | Magnetize: | torr = TV. # ton- | Since the calculation is affected by component tolerances and other factors such as | Delays in generating control signals in driver stages, etc. | can deviate, it must be checked whether the | desired current value in the inductor L has been reached. |

15 LU101923 | Dazu kann die erforderliche Information des Stroms aus dem Pfad des ersten | Halbleiterschalter S1 herangezogen werden. Mit Hilfe eines | Strommesswiderstandes lässt sich eine Messspannung erzeugen, die | proportional zum Strom durch den Halbleiterschalter S1 ist. | Die Fig. 6 zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgeméfen Halbbrücken-PFC- | Schaltung. Die sinusförmige Netzspannung mit 230 V Effektivwert und 50 Hz | Netzfrequenz steht am Eingang ACin an. In die obere Leitung ist eine | Drosselspule L1 geschaltet. Im Beispiel weist sie eine Induktivität von 64 uH auf. | Diese Leitung geht an einen Kontenpunkt P1, der einerseits mit dem Drain- Ausgang eines ersten Halbleiterschalters S1 in Verbindung steht. Andererseits | steht der Knotenpunkt P1 mit dem Source-Eingang eines zweiten | Halbleiterschalter S2 in Verbindung. Beide Halbleiterschalter S1 und S2 sind als | Feldeffekttransistoren des Typs nMOSFET ausgeführt. Stattdessen könnten | andere Halbleiterschalter, wie bipolare Transistoren, Thyristoren oder IGBT’s | eingesetzt werden. Sie dienen dazu, das Eingangssignal gleichzurichten und zu | zerhacken. Dazu werden sie mit einer relativ hohen Frequenz geschaltet, z.B. ' 100 kHz. Das Ansteuersignal CTRL1 wird an das Gate des Feldeffekttransistors | S1 angelegt. Das Ansteuersignal CTRL2 wird an das Gate des | Feldeffektiransistors 82 angelegt. Das genaue Timing dieser Ansteuersignale | wird in einer Digitalschaltung berechnet, die in Fig. 6 nicht gezeigt ist, die aber | nachfolgend noch genauer erläutert wird. Am Ausgang der Halbbriicken-PFC- | Schaltung 100 ist ein Siebkondensator C1 angeschaltet, der während der | Durchschaltphase des Halbleiterschalter S2 aufgeladen wird und dem | nachfolgenden Gleichstromsteller des Schaltnetzgerates eine hohe Spannung von z.B. 400 V zur Verfügung stellt. Der Siebkondensator C1 hat z.B. eine Kapazität von 600 uF. Der Strom, der bei geöffneten Halbleiterschalter Sz in umgekehrter Richtung zum Entladen der Transistorkapazität von Halbleiterschalter S1 fließt, fließt durch den Messwiderstand R1, der im unteren Schaltzweig der Reihenschaltung der beiden Halbleiterschalter S1 und S2 vorgesehen ist. Der Messwiderstand R1 hat z.B. einen Widerstandswert von 20 m. Mit diesem Stromfluss wird also die Transistorkapazität entladen, was für ein verlustloses Schalten nötig ist. Um dies zu erzielen, ist zunächst die15 LU101923 | To do this, the required information of the stream from the path of the first | Semiconductor switch S1 are used. With the help of a | current measuring resistor, a measuring voltage can be generated which | is proportional to the current through the semiconductor switch S1. | 6 shows a basic circuit diagram of the half-bridge PFC circuit according to the invention Circuit. The sinusoidal mains voltage with 230 V effective value and 50 Hz | Mains frequency is present at input ACin. In the top line is a | Choke coil L1 switched. In the example, it has an inductance of 64 uH. | This line goes to a node P1, which is connected on the one hand to the drain output of a first semiconductor switch S1. On the other hand | the node P1 is connected to the source input of a second | Semiconductor switch S2 in connection. Both semiconductor switches S1 and S2 are configured as | nMOSFET type field effect transistors. Instead, | other semiconductor switches such as bipolar transistors, thyristors or IGBTs | be used. They are used to rectify the input signal and | chop up To do this, they are switched at a relatively high frequency, e.g. 100 kHz. The drive signal CTRL1 is applied to the gate of the field effect transistor | S1 created. The control signal CTRL2 is applied to the gate of the | Field effect transistors 82 created. The exact timing of these control signals | is calculated in a digital circuit which is not shown in Fig. 6 but which | is explained in more detail below. At the output of the half-bridge PFC | In circuit 100, a filter capacitor C1 is connected, which during the | Through phase of the semiconductor switch S2 is charged and the | downstream DC converter of the switching power supply provides a high voltage of e.g. 400 V. For example, the filter capacitor C1 has a capacitance of 600 uF. The current, which flows in the opposite direction to discharging the transistor capacitance of semiconductor switch S1 when the semiconductor switch Sz is open, flows through the measuring resistor R1, which is provided in the lower switching branch of the series connection of the two semiconductor switches S1 and S2. The measuring resistor R1 has, for example, a resistance value of 20 m. With this current flow, the transistor capacity is discharged, which is necessary for lossless switching. To achieve this, first is the

EEEE

16 LU101923 | messtechnische Erfassung des Stromflusses erforderlich.16 LU101923 | metrological recording of the current flow required.

Deshalb wird der | Spannungsabfall über den Messwiderstand R1 erfasst.Therefore the | Voltage drop recorded across the measuring resistor R1.

Dies wird so gemacht, | dass die Spannung an dem Kontenpunkt P3 zu einem Eingang der . Digitalschaltung geführt wird, Über den die Spannung gemessen wird.This is done like this | that the voltage at node P3 to an input of. Digital circuit is performed, across which the voltage is measured.

Dazu kann | ein A/D-Eingang der Digitalschaltung eingesetzt werden.To do this | an A/D input of the digital circuit can be used.

In einem zweiten Zweig | sind zwei weitere Halbleiterschalter S3 und S4 vorgesehen.In a second branch | two further semiconductor switches S3 and S4 are provided.

Es handelt sich z.B. . ebenfalls um nMOS-Feldeffekttransistoren.It is e.g. also about nMOS field effect transistors.

Der Kontenpunkt P2, an den beide | Transistoren geschaltet sind, ist mit der Rückleitung zum E-Werk verbunden. | Beide Halbleiterschalter S3 und S4 dienen der Umpolung der Schaltung.The node P2, to which both | Transistors are connected is connected to the return line to the E-Werk. | Both semiconductor switches S3 and S4 are used to reverse the polarity of the circuit.

Für die | positive Halbwelle der Eingangsspannung wird S4 gesperrt und S3 leitend | geschaltet.For the | positive half-wave of the input voltage, S4 is blocked and S3 is conductive | switched.

Fir die negative Halbwelle der Eingangsspannung wird S3 gesperrt ; und S4 leitend geschaltet.For the negative half-wave of the input voltage, S3 is blocked; and S4 are turned on.

Die Schaltsignale CTRL3 und CTRL4 werden daher | mit der 50 Hz Netzfrequenz geschaltet. | Die Fig. 7 zeigt eine andere Variante dieser Schaltung, bei der die beiden | Halbleiterschalter S3 und S4 durch Dioden ersetzt sind.The switching signals CTRL3 and CTRL4 are therefore | switched with the 50 Hz mains frequency. | 7 shows another variant of this circuit, in which the two | Semiconductor switches S3 and S4 are replaced by diodes.

Bei diesen besteht der | Vorteil, dass sie keine dedizierten Schaltsignale benötigen.With these, the | Advantage that they do not require dedicated switching signals.

Die Dioden sind | selbstsperrend und zeigen das gewünschte Polwende-Verhalten auch ohne | Ansteuersignale.The diodes are | self-locking and show the desired polarity reversal behavior even without | control signals.

Die anderen Komponenten in Fig. 7, die die gleichen | Bezugszahlen haben wie in Fig. 6, bezeichnen die gleichen Komponenten. ! Mit der Schaltung gem.The other components in Fig. 7 sharing the same | Reference numerals as in Fig. 6 denote the same components. ! With the circuit acc.

Fig. 7 wird ein Ansatz weiterentwickelt, der aus der | folgenden Publikation bekannt ist: | LED Application Design Using BCM Power Factor Correction (PFC) Controller for | 100W Lightning System; AN-9731, 02011 Fairchild Semiconductor Corporation . Rev. 1.0.0, 3/24/11. | Mit diesem Schaltungsdesign wird eine PFC-Schaltung im sogenannten | ,Boundary Conduction Mode“ (BCM) betrieben.Fig. 7 an approach is further developed from the | following publication is known: | LED Application Design Using BCM Power Factor Correction (PFC) Controller for | 100W Lightning System; AN-9731, 02011 Fairchild Semiconductor Corporation. Rev 1.0.0, 3/24/11. | With this circuit design, a PFC circuit in the so-called | "Boundary Conduction Mode" (BCM).

Hierbei wird die Zeit Ton, die zum | Zerhacken der Eingangsspannung mit ca. 100 kHz angesetzt wird, über eine | Sinushalbwelle der Netzspannung konstant gehalten.In this case, the time Ton that belongs to the | chopping of the input voltage with approx. 100 kHz, via a | The sine half wave of the mains voltage is kept constant.

Diese Zeit entspricht der | Zeit zum jeweiligen Aufmagnetisieren der Induktivität L pro Regelvorgang.This time corresponds to the | Time to magnetize the inductance L per control process.

Wie |How |

17 LU101923 | beschrieben, enthält die PFC-Schaltung einen Stromregelkreis, der die Aufgabe | hat, den Augenblickswert des Eingangsstromes I (tf) (Drosselstrom) proportional | zum Augenblickswert der Eingangsspannung Vin(t) zu halten.17 LU101923 | described, the PFC circuit contains a current control loop that performs the task | has, the instantaneous value of the input current I (tf) (choke current) proportional | to the instantaneous value of the input voltage Vin(t).

So kann dann der | Leistungsfaktor nahe bei Eins gehalten werden.Then the | power factor can be kept close to unity.

Diese Zeit ist proportional zur |This time is proportional to |

Leistung und wird von einem Spannungsregler vorgegeben, der die | Ausgangsspannung der Schaltung z.B. auf 400 V konstant halten soll. |power and is set by a voltage regulator that regulates the | The output voltage of the circuit should be kept constant at 400 V, for example. |

Um die Zeit zum Abmagnetisieren der Drossel L einzustellen, wird in der | genannten Publikation ein Zero Current Detection (ZCD) Signal benutzt, das © durch den Umladevorgang der Diode hervorgerufen wird.In order to set the time for demagnetizing the inductor L, in the | mentioned publication uses a Zero Current Detection (ZCD) signal, which © is caused by the recharging process of the diode.

Dies lässt sich | allerdings in einer Aufwértswandlerschaltung, in der die Funktion der Diode mit | einem verlustarmen Halbleiterschalter S2 realisiert wird, aber so nicht erzeugen, | da diese Halbleiterschalter nicht von selbst sperren, wenn eine Gatespannung | anliegt. |This can be | however, in a step-up circuit in which the function of the diode is denoted by | is realized in a low-loss semiconductor switch S2, but does not generate it, | since these semiconductor switches do not turn off by themselves when a gate voltage | applied. |

Es wird deshalb gemäß der Erfindung der Zeitpunkt, an dem der zweite |. Halbleiterschalter S2 abschalten soll, vorausberechnet und diese Berechnung | mit Hilfe eines zusätzlichen Stromregelvorgangs korrigiert.It is therefore, according to the invention, the point in time at which the second |. Should turn off semiconductor switch S2, precalculated and this calculation | corrected with the help of an additional current control process.

Diese . Vorausberechnung und Korrektur kann basierend auf der positiven |These . Precalculation and correction can be based on the positive |

Eingangsspannung (positive Halbwelle) oder der negativen Eingangsspannung | (negative Halbwelle) durchgeführt werden, denn die notwendige Information, um | die Stromschwellen ausregeln zu können, ist in beiden Fällen enthalten. |input voltage (positive half-wave) or the negative input voltage | (negative half-wave) are carried out, because the necessary information to | Being able to regulate the current thresholds is included in both cases. |

Die Fig. 8 zeigt den Stromregelvorgang bei positiver Eingangsspannung.8 shows the current control process with a positive input voltage.

Entlang | der Ordinate ist der über den Messwiderstand gemessene Strom aufgetragen. | Entlang der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen.Along | the current measured via the measuring resistor is plotted on the ordinate. | The time t is plotted along the abscissa.

Der Verlauf des über den | Messwiderstand R1 gemessenen Stroms ist mit Ip bezeichnet.The course of the | Measuring resistor R1 measured current is denoted by Ip.

Die Zeit Ton Zum | Aufmagnetisieren der Drosselspule L wird während der positiven Halbwelle der | Eingangs-Wechselspannung konstant gehalten.The Time Sound To | Magnetization of the choke coil L is during the positive half-wave of the | AC input voltage kept constant.

Während dieser Zeit ist |During this time |

Halbleiterschalter S1 geschlossen und Halbleiterschalter S2 geöffnet.Semiconductor switch S1 closed and semiconductor switch S2 open.

Die | restliche Zeit des Regelzyklus Tr ist variabel und dient zum Abmagnetisieren der | Drosselspule L sowie zum Entladen der Transistorkapazitat von | Halbleiterschalter S1 mit dem vorausberechneten Wert und zum Ausregeln der |The | remaining time of the control cycle Tr is variable and is used to demagnetize the | Choke coil L and for discharging the transistor capacitance of | Semiconductor switch S1 with the precalculated value and to regulate the |

18 LU101923 .18 LU101923 .

Abweichungen. Während der restlichen Zeit von Tp ist der Halbleiterschalter S1 | geöffnet und der Halbleiterschalter S2 geschlossen. Eine Ausregelzeit ist in der | Fig. 8 während des zweiten dargestellten Regelzyklus gezeigt und mit Torrset . bezeichnet. Das entspricht einem Korrekturwert, um den die nach dem .deviations. During the remaining time of Tp, the semiconductor switch S1 | opened and the semiconductor switch S2 closed. A settling time is in the | 8 during the second control cycle illustrated and with Torrset . designated. This corresponds to a correction value by which the after the .

vorhergehenden Regelvorgang vorausberechnete Zeit Tp korrigiert wird. In der | Fig. 8 ist auch erkennbar, dass die Periode Tp im zweiten dargestellten . Regelzyklus entsprechend verkürzt ist. Denn der vorhergehende Regelvorgang | hat ergeben, dass die vorausberechnete Zeit Tr doch zu lang ist, weil der | gemessene Strom Is nicht dem definierten Referenzwert lrer entspricht, sondern | um den Wert lerr(t-1) abweicht und nur durch eine Verkürzung der Periode der Î Referenzwert ler erreicht werden kann. Im dritten Regelzyklus wird der Ë gewünschte Referenzwert lr dann tatsächlich erreicht. Dabei sind die Zeitpunkte | der Erfassung der Stromwerte durch ein ,+“-Symbol gekennzeichnet. Diese | Zeitpunkte entsprechen den vorausberechneten und korrigierten Werten für Tr. | Fig. 9 zeigt den entsprechenden Regelvorgang bei negativer Eingangsspannung | zum Ende der Stromflanke. In dem Fall sind drei Korrekturwerte Tortset(t-2), | Toffset(t-1) dargestellt. Es wird so bei jedem der drei dargestellten Regelzyklen die | vorausberechnete Lange des Regelzyklus korrigiert. Im ersten Zyklus wird der | vorausberechnete Wert verkürzt, im zweiten verlängert und im dritten A Regelzyklus wieder verkürzt. Die Strommesswerte werden ebenfalls an den mit | ,+“-Symbol gekennzeichneten Punkten erfasst. Dabei wird der AD-Wandler an ) den vorausberechneten und korrigierten Zeitpunkten zur Messwerterfassung | getriggert. | Fig. 10 zeigt schließlich ein Blockschaltbild eines integrierten Schaltkreises 110, | mit dem diese Art der Regelung umgesetzt wird. Der integrierte Schaltkreis kann .corrected by the time Tp predicted before the control process. In the | Fig. 8 can also be seen that the period Tp shown in the second. Control cycle is shortened accordingly. Because the previous control process | has shown that the pre-calculated time Tr is too long because the | measured current Is does not correspond to the defined reference value Irer, but | deviates by the value lerr(t-1) and the Î reference value ler can only be achieved by shortening the period. In the third control cycle, the Ë desired reference value lr is actually reached. The times are | marked by a "+" symbol when the current values are recorded. This | Time points correspond to the predicted and corrected values for Tr 9 shows the corresponding control process with a negative input voltage | to the end of the current edge. In that case, three correction values are Tortset(t-2), | Toffset(t-1) shown. In each of the three control cycles shown, the | Precalculated control cycle length corrected. In the first cycle, the | predicted value shortened, lengthened in the second and shortened again in the third A control cycle. The current readings are also sent to the | points marked with the ,+” symbol. The AD converter is used at ) the pre-calculated and corrected points in time for measured value acquisition | triggered. | Finally, FIG. 10 shows a block diagram of an integrated circuit 110, | with which this type of regulation is implemented. The integrated circuit can

in Form eines DSP (digital signal processor), FPGA (field programmable gate | array), oder ASIC (application specific integrated circuit) oder mit Hilfe eines | Standard Mikrocontrollers und entsprechender Software realisiert werden. Dabei | gilt die Regler-Architektur für den Fall, dass die positive Eingangsspannung | (Halbwelle) anliegt. |in the form of a DSP (digital signal processor), FPGA (field programmable gate | array), or ASIC (application specific integrated circuit) or with the help of a | Standard microcontrollers and appropriate software can be implemented. doing | the regulator architecture applies when the positive input voltage | (Half wave) applied. |

49 LU101923 | Mit dem Regler werden die Ansteuersignale CTRL1 und CTRL2 für die : Halbleiterschalter S1 und S2 des Aufwartswandlers 100 erzeugt. Das | Blockschaltbild enthält die folgenden Komponenten: Mit den Bezugszahien 111a | und 111b sind zwei Subtraktionsstufen bezeichnet. In der Stufe 111a wird die | Ausgangsspannung Vout von der Referenzspannung Vout rer abgezogen. Die . Ausgangsspannung soll möglichst konstant gehalten werden auf den Wert von ; 400 V. Es wird damit in der Subtraktionsstufe 111a die Abweichung von dem . Sollwert bestimmt. Je nach Belastung des Schaltnetzgerâtes kann die | Zwischenkreisspannung von 400 V variieren und es muss nachgeregelt werden. .49 LU101923 | The drive signals CTRL1 and CTRL2 for the semiconductor switches S1 and S2 of the step-up converter 100 are generated with the controller. The | Block diagram contains the following components: With the reference numbers 111a | and 111b are two subtraction stages. In the stage 111a, the | Output voltage Vout subtracted from the reference voltage Vout rer. The . Output voltage should be kept as constant as possible at the value of ; 400 V. It is thus in the subtraction stage 111a, the deviation from the. setpoint determined. Depending on the load of the switched-mode power supply, the | DC link voltage may vary from 400 V and must be readjusted. .

In der Subtraktionsstufe 111b wird von dem festgelegten Referenzwert ler der | aktuell gemessene Strom Ip durch den Messwiderstand R1 abgezogen. Wie | beschrieben findet die Messung des Stroms immer zu den vorausberechneten | und korrigierten Zeitpunkten statt. Es müssen keine weiteren Strommesswerte | erfasst werden. Somit wird in dieser Subtraktionsstufe 111b die jeweilige ' Abweichung ler von dem Sollwert lrer bestimmt. Das ist die wesentliche . Information für die nachfolgende Regelungsstufe 113, in der die Korrektur Toffset | für die vorausberechnete Periodendauer Tr des Regelzyklus berechnet wird. Ë Dafür kann z.B. ein Pl-Regler oder PID-Regler benutzt werden. Je nach | Anforderung, wie schnell die Differenz ausgeregelt werden soll, kann auch ein .In the subtraction stage 111b, the | currently measured current Ip subtracted by the measuring resistor R1. How | described, the measurement of the current always takes place at the precalculated | and corrected times. No further measured current values | are recorded. Thus, in this subtraction stage 111b, the respective deviation ler from the desired value Irer is determined. This is the essential . Information for the subsequent control stage 113, in which the correction Toffset | is calculated for the predicted period Tr of the control cycle. Ë A PI controller or PID controller, for example, can be used for this. Depending on | A requirement as to how quickly the difference should be corrected can also be a .

anderer Regler eingesetzt werden. Die Regelungsstufe 113 gibt den | Korrekturwert Tomset an die nachgeschaltete Master-Timer-Einheit 116 aus. Sie entspricht einer programmierbaren Zeitgeber-Einheit, die jeweils nach Ablauf der | eingestellten Zeiten ein Ereignis (Event) ausgibt. Man könnte das Ereignis auch | in Form eines generierten Signales ausgeben. In der Digitaltechnik kann das | Ereignis auch in Form eines Software-Ereignisses ausgegeben werden, durch | das ähnlich wie bei einem per Software generierten Interrupt eine bestimmte | Programmroutine aufgerufen wird. In der Master-Timer-Einheit 116 werden die | Timer gesetzt, mit denen das Tastverhältnis für die Ansteuersignale CTRL1 und | CTRLZ2 berechnet wird. Die eigentliche Signalerzeugung geschieht in der PWM- | Signalerzeugungseinheit 119. Um die Ansteuersignale CTRL1 und CTRL2 beide | mit dem gewünschten Tastverhältnis erzeugen zu können, wird noch die | Information über die vorausberechnete Aufmagnetisierungszeit Ton benötigt. | Diese Information wird von der Regelungsstufe 112 geliefert. Diese Zeit wird für |other controllers can be used. The control stage 113 gives the | Correction value Tomset to the downstream master timer unit 116 from. It corresponds to a programmable timer unit, which is activated after the | outputs an event at the set times. You could also use the event | output in the form of a generated signal. In digital technology, the | Event can also be issued in the form of a software event, by | similar to a software-generated interrupt, a specific | Program routine is called. In the master timer unit 116, the | Timer set with which the duty cycle for the control signals CTRL1 and | CTRLZ2 is calculated. The actual signal generation takes place in the PWM | Signal generation unit 119. To control the control signals CTRL1 and CTRL2 both | with the desired duty cycle, the | Information about the predicted magnetization time Ton is required. | This information is provided by the control stage 112. This time will be for |

20 LU101923 | die positive Halbwelle konstant gehalten.20 LU101923 | keep the positive half-wave constant.

Es handelt sich deshalb um eine : Regelstufe, die den Stellwert nur relativ langsam nachregelt.It is therefore a : control stage that readjusts the manipulated variable only relatively slowly.

Es hat sich gezeigt, | dass dafür sogar ein 10 Hz PI-Regler ausreicht.It has been shown | that even a 10 Hz PI controller is sufficient for this.

Die Aufmagnetisierungszeit Ton : kann mit Hilfe der Formel :The magnetization time Ton : can be calculated using the formula :

Lon = Pin + 5 L ; berechnet werden, die bereits eingangs erläutert wurde.lon = pin + 5L ; are calculated, which has already been explained at the outset.

Diese Formel gilt immer : dann, wenn der Stromverlauf durch die Drosselspule L1 an der Lückgrenze | betrieben wird.This formula always applies: when the current flow through the inductor L1 is at the gap limit | is operated.

Diese Regelungsstufe 112 arbeitet mit der Eingangsinformation | über die Differenz zwischen gewünschter Zwischenkreisspannung von z.B. 400 |This control stage 112 works with the input information | via the difference between the desired intermediate circuit voltage of e.g. 400 |

NV und der tatsächlich gemessenen Zwischenkreisspannung von der | Subtraktionsstufe 111a.NV and the actually measured intermediate circuit voltage from the | subtraction stage 111a.

Die geregelte Aufmagnetisierungszeit Ton wird einerseits / einer zweiten Timer-Einheit 115 zur Verfügung gestellt, die entsprechende ; Ereignisse ausgibt an die PWM-Signalerzeugungseinheit 119. Andererseits wird | die Aufmagnetisierungszeit Ton an eine Berechnungseinheit 114 gegeben, die mit | der Formel | die Zeit für die Gesamtlänge von Aufmagnetisierungszeit und der | Abmagnetisierungszeit berechnet.The regulated magnetization time Ton is made available on the one hand to a second timer unit 115, the corresponding; outputs events to the PWM signal generation unit 119. On the other hand, | the magnetization time Ton is given to a calculation unit 114 which is denoted by | of the formula | the time for the total length of magnetization time and the | Demagnetization time calculated.

Der erste Teil der Formel entspricht dabei der | Formel für die Berechnung der Abmagnetisierungszeit tor, die eingangs erwähnt | wurde. | Mit der Zustandsmaschine 117 wird der Zustand der Eingangsspannung erfasst. | Diese wird mit einem Zeitraster von 25 kHz abgetastet.The first part of the formula corresponds to the | Formula for calculating the demagnetization time tor, which is mentioned at the beginning | became. | The state of the input voltage is detected with the state machine 117 . | This is sampled with a time grid of 25 kHz.

Die Zustandsmaschine | 117 ermittelt, ob die positive Halbwelle vorliegt oder die negative Halbwelle der | Eingangsspannung.The state machine | 117 determines whether the positive half-cycle is present or the negative half-cycle of the | input voltage.

Der ermittelte Zustand wird an eine Konfigurationseinheit | 118 weitergeleitet, die in Abhängigkeit des Zustandes entsprechende | Registereinstellungen für die verschiedenen Blöcke des integrierten | Schaltkreises 110 vornimmt.The determined status is sent to a configuration unit | 118, the corresponding | Register settings for the various blocks of the built-in | Circuit 110 makes.

Zumindest die PWM-Signalerzeugungseinheit 119 | muss umkonfiguriert werden, denn bei negativer Eingangsspannung sind die | Funktionen der Halbleiterschalter S1 und S2 vertauscht.At least the PWM signal generation unit 119 | must be reconfigured, because with a negative input voltage, the | Functions of the semiconductor switches S1 and S2 swapped.

21 LU101923 |21 LU101923 |

Zusammenfassend wird die Funktionsweise der integrierten Schaltung nochmals ; erläutert.In summary, the functionality of the integrated circuit is repeated; explained.

Mit Hilfe der integrierten Schaltung 110 wird aus den Informationen zur | Eingangsspannung Vin und Ausgangsspannung Vout und des Spannungsreglers |With the help of the integrated circuit 110, the information about the | Input voltage Vin and output voltage Vout and the voltage regulator |

112, der die Aufmagnetisierungszeit Ton stellt, in der Berechnungseinheit 114 | eine Regeizykluszeit Tp vorausberechnet, mit der der Drosselstrom |L die untere . Stromschwelle erreichen müsste.112, which sets the magnetization time Ton, in the calculation unit 114 | a control cycle time Tp precalculated, with the inductor current |L the lower. current threshold should be reached.

Nach Beenden dieser Regelzykluszeit werden | beide Halbleiterschalter S1 und S2 ausgeschaltet und kurze Zeit später wird der | erste Halbleiterschalter S1 wieder eingeschaltet.After the end of this control cycle time | Both semiconductor switches S1 and S2 are switched off and a short time later the | first semiconductor switch S1 switched on again.

Nun ist der Messwiderstand R1 | stromführend und direkt nach dem Einschalten von S1 wird der aktuell durch den ;Now the measuring resistor R1 | live and immediately after switching on S1, the current through the ;

Messwiderstand fließende Strom gemessen.Measuring resistor measured flowing current.

Weicht dieser von dem nominellen | Referenzwert ab, der sich für die vollständige Entladung der Transistorkapazität | einstellen müsste, so stellt die weitere Regelungsstufe 113 einen Korrekturwert . Toffset ein, der zu der vorausberechneten Regelzykluszeit Tp für den nächsten | Regelzyklus addiert wird.If this deviates from the nominal | reference value for the complete discharge of the transistor capacitance | would have to set, the further control stage 113 provides a correction value. Toffset added to the predicted control cycle time Tp for the next | Control cycle is added.

Dadurch ergibt sich je nach Korrekturwert eine |Depending on the correction value, this results in a |

Verkürzung oder eine Verlängerung der Regelzykluszeit Te.Shortening or lengthening of the control cycle time Te.

Auf diese Weise | nähert sich der Strom im nächsten Regelzyklus dem Referenzwert an.This way | the current approaches the reference value in the next control cycle.

So gleicht | die Regelungsstufe 113 den Strom im Messpunkt dem Referenzstrom an.So equals | the control stage 113 adapts the current at the measuring point to the reference current.

Der | gewählte Referenzwert lr ist über eine Sinushalbwelle konstant. |The | selected reference value lr is constant over a sine half-wave. |

Es wire bei dieser Methode aber auch möglich, einen anderen Punkt aus der ' Stromflanke für die Regelung heranzuziehen.With this method, however, it is also possible to use another point from the current flank for the regulation.

Dazu muss die Berechnung des | Stromreferenzwertes angepasst werden.To do this, the calculation of the | Current reference value can be adjusted.

Dies kann unterschiedliche Vorteile | haben.This can have different benefits | to have.

Z.B. ließe sich so auch eine Average Current Regelung realisieren, bei ;For example, an average current control could also be implemented in this way, with ;

der die Schaltung nicht im BCM-Mode betrieben wird, sondern z.B. im CCM- |which the circuit is not operated in BCM mode, but e.g. in CCM mode |

Mode, entsprechend Continuous Conduction Mode. . Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele | beschränkt.Mode, corresponding to Continuous Conduction Mode. . The disclosure is not limited to the exemplary embodiments | limited.

Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, | die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung | zugehörend in Betracht ziehen würde, |There is room for various adjustments and modifications, | which the person skilled in the art based on his specialist knowledge as well as on the disclosure | associated would consider |

29 LU101923 |29 LU101923 |

Bezugszeichenliste | Netzfilter 1 | Hochsetzsteller 2 |Reference List | Line filter 1 | step-up converter 2 |

Siebkondensator 3 | Schaltstufe 4 | Ubertrager 5 . Regler 6 Optokoppler 7 | aktive PFC-Schaltung 10 . Gleichstromsteller 20 | LeistungsÜübertragungsstufe 30 | Glattungsstufe 40 | Regelstufe 50 |filter capacitor 3 | Switching stage 4 | Transformer 5 . regulator 6 optocoupler 7 | active PFC circuit 10 . DC chopper 20 | Power transfer stage 30 | smoothing level 40 | control stage 50 |

Potenzialtrennung 60 | Steuerung 70 | Aufwärtswandier 100 . Signalerzeugungseinheit 110 . Subtraktionsstufen 111a, 111b | weitere Regelungsstufe 112 . Regelungsstufe 113 | Berechnungseinheit 114 | weitere Zeitgebereinheit 115 : | Zeitgebereinheit 116 |Electrical isolation 60 | Control 70 | Upconverter 100 . signal generation unit 110 . subtraction stages 111a, 111b | further control stage 112 . Control level 113 | calculation unit 114 | further timer unit 115: | Timer unit 116 |

Eingangswechselspannungs-Erfassungseinheit 117 | Konfigurationseinheit 118 | PWM-Signalerzeugungseinheit 119 | Siebkondensator C1 | Ansteuersignal CTRL1, CTRL2 |AC input voltage detection unit 117 | configuration unit 118 | PWM signal generation unit 119 | Filter capacitor C1 | Control signal CTRL1, CTRL2 |

Diode D | Gleichrichter-Diode D1, D2 | Transistorkapazität Cosc | gemessener Strom Ip |diode D | Rectifier diode D1, D2 | Transistor capacitance Cosc | measured current Ip |

23 LU101923 .23 LU101923 .

Leitung zur Strommessung lb_sense | Abweichung vom Sollstrom lerr | Spulenstrom IL | Sollstrom Iref | Drosselspule L1 | Halbleiterschalter S1, S2, 83, 84 | Schaltnetzgerät SNG . Aufmagnetisierungszeit ton | Abmagnetisierungszeit torr | Resonanzschwingungszeit tres . Korrekturwert Toffset | Aufmagnetisierungszeit Ton | Regelzykluszeit Tp Ë Eingangsspannung Vin | Ausgangsspannung Vout | Ausgangsspannungsreferenzwert Vout_ref |Line for current measurement lb_sense | Deviation from the target current lerr | coil current IL | Target current Iref | Choke coil L1 | Semiconductor switches S1, S2, 83, 84 | Switching power supply SNG . Magnetization time ton | demagnetization time torr | Resonant vibration time tres . Correction value Toffset | Magnetization time Ton | Control cycle time Tp Ë input voltage Vin | output voltage Vout | Output voltage reference value Vout_ref |

Claims (15)

24 LU101923 : Ansprüche '24 LU101923 : claims ' 1. Aufwärtswandler für eine Stromversorgung eines elektrischen f Verbrauchers, aufweisend eine Gleichrichter- oder Polwenderschaltung (D1, D2; .1. Step-up converter for a power supply of an electrical consumer f, having a rectifier or polarity reversing circuit (D1, D2; . 83, S4), eine Induktivität (L1) und einen Siebkondensator (C1), wobei die . Induktivität (L1) an einen Pol der Wechselspannungsquelle (ACin) geschaltet ist | und an einen Knotenpunkt zwischen zwei Halbleiterschaltern (S1 und S2), : dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halbleiterschalter (S1) in Reihe mit | einem Messwiderstand (R1) geschaltet ist, mit einer Signalerzeugungseinheit .83, S4), an inductor (L1) and a filter capacitor (C1), where the . Inductance (L1) is connected to one pole of the AC voltage source (ACin) | and to a node between two semiconductor switches (S1 and S2), : characterized in that the first semiconductor switch (S1) is connected in series with | a measuring resistor (R1) is connected, with a signal generation unit. (110) zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die beiden Halbleiterschalter (S1, | S2), wobei zur Aufwärtswandlung der Eingangsspannung bei positiver ‘ Eingangsspannung (Vin) der erste Halbleiterschalter (S1) geschlossen wird und | der zweite Halbleiterschalter (S2) geöffnet wird, um einen Strom durch die | Induktivität (L1) zu treiben zur Aufmagnetisierung der Induktivität (L1), wobei zur | Abmagnetisierung der Induktivität (L1) der erste Halbleiterschalter (S1) geöffnet | wird und der zweite Halbleiterschalter (S2) geschlossen wird und der . Siebkondensator (C1) entsprechend geladen wird, wobei die : Signalerzeugungseinheit (110) Mittel aufweist zur Erfassung des Stroms durch .(110) for generating control signals for the two semiconductor switches (S1, | S2), the first semiconductor switch (S1) being closed for step-up conversion of the input voltage when the input voltage (Vin) is positive and | the second semiconductor switch (S2) is opened to allow a current through the | To drive inductance (L1) to magnetize the inductance (L1), where for | Demagnetization of the inductance (L1) the first semiconductor switch (S1) opened | is and the second semiconductor switch (S2) is closed and the. Filter capacitor (C1) is charged accordingly, wherein the: signal generation unit (110) has means for detecting the current through. den Messwiderstand (R1) an einem ausgewählten Zeitpunkt der Phase zur ; Aufmagnetisierung der Induktivität (L1), insbesondere zum Anfang der Phase zur . Aufmagnetisierung. |the sense resistor (R1) at a selected point in time of the phase to ; Magnetization of the inductance (L1), especially at the beginning of the phase to. magnetization. | 2. Aufwärtswandier nach Anspruch 1, wobei zur Aufwärtswandlung der . Eingangswechselspannung bei negativer Eingangsspannung (Vin) der erste | Halbleiterschalter (S1) geöffnet wird und der zweite Halbleiterschalter (82) | geschlossen wird, um einen Strom durch die Induktivität (L1) zu treiben zur | Aufmagnetisierung der Induktivität (L1), wobei zur Abmagnetisierung der | Induktivität (L1) der erste Halbleiterschalter (S1) geschlossen wird und der | zweite Halbleiterschalter (S2) geöffnet wird und der Siebkondensator (C1) | entsprechend geladen wird, und die Signalerzeugungseinheit (110) Mittel | aufweist zur Erfassung des Stroms durch den Messwiderstand (R1) an einem | ausgewählten Zeitpunkt der Phase zur Abmagnetisierung der Induktivität (L1), | insbesondere zum Ende der Phase zur Abmagnetisierung. |2. Upconverter according to claim 1, wherein for the upconversion of the . AC input voltage with negative input voltage (Vin) the first | Semiconductor switch (S1) is opened and the second semiconductor switch (82) | is closed to drive a current through the inductor (L1) to | Magnetization of the inductor (L1), with demagnetization of the | Inductance (L1) of the first semiconductor switch (S1) is closed and the | second semiconductor switch (S2) is opened and the filter capacitor (C1) | is loaded accordingly, and the signal generation unit (110) means | has for detecting the current through the measuring resistor (R1) at a | selected point in time of the phase for demagnetization of the inductance (L1), | especially at the end of the demagnetization phase. | 25 LU101923 |25 LU101923 | 3. Aufwärtswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei die | Signalerzeugungseinheit (110) eine Berechnungseinheit (114) aufweist, die die À Regelzykluszeit (Tp) für die Phasen für Aufmagnetisierung und | Abmagnetisierung pro Regelzyklus in Abhängigkeit von der Eingangsspannung . (Vin) und Ausgangsspannung (Vout) vorausberechnet, und die | Signalerzeugungseinheit (110) weiterhin eine Regelungsstufe (113) aufweist, die | basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Stromwert (I) durch den . Messwiderstand (R1) und einem Strom-Referenzwert (Ir) einen Korrekturwert ; (Tomer) für die Regelzykluszeit (Tr) berechnet. .3. A boost converter according to claim 1 or 2, wherein the | Signal generation unit (110) has a calculation unit (114) which calculates the À control cycle time (Tp) for the phases for magnetization and | Demagnetization per control cycle depending on the input voltage. (Vin) and output voltage (Vout) are predicted, and the | Signal generation unit (110) further comprises a control stage (113) which | based on the difference between the measured current value (I) through the . Measuring resistor (R1) and a current reference value (Ir) a correction value; (Tomer) calculated for the control cycle time (Tr). . 4. Aufwärtswandler nach Anspruch 3, wobei der Korrekturwert (Toftset) in : einer Zeitgebereinheit (116) der Signalerzeugungseinheit (110) für den : nachfolgenden Regelzyklus zur Anwendung kommt, so dass die Zeitgebereinheit | (116) die Regelzykluszeit entsprechend verkürzt oder verlängert. |4. Upconverter according to claim 3, wherein the correction value (Toftset) in: a timer unit (116) of the signal generation unit (110) for the: subsequent control cycle is used, so that the timer unit | (116) shortens or lengthens the control cycle time accordingly. | 5. Aufwértswandler nach Anspruch 4, wobei die Signalerzeugungseinheit . (110) eine weitere Regelungsstufe (112) aufweist, die aus der Differenz zwischen . vorgegebener Ausgangsspannung und gemessener Ausgangsspannung eine , Aufmagnetisierungszeit (Ton) berechnet. |5. boost converter according to claim 4, wherein the signal generation unit. (110) has a further control stage (112) from the difference between. given output voltage and measured output voltage, a magnetization time (Ton) is calculated. | 6. Aufwärtswandier nach Anspruch 5, wobei die Signalerzeugungseinheit | (110) eine weitere Zeitgebereinheit (115) aufweist, an die die berechnete | Aufmagnetisierungszeit (Ton) weitergeleitet wird, in der die .6. Upconverter according to claim 5, wherein the signal generation unit | (110) has a further timer unit (115) to which the calculated | Magnetization time (ton) is forwarded in which the . Aufmagnetisierungszeit (Ton) für eine Anzahl nachfolgender Regelzyklen zur . Anwendung kommt. |Magnetization time (Ton) for a number of subsequent control cycles to . application comes. | 7. Aufwartswandler nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Regelzyklen, für ; die die berechnete Aufmagnetisierungszeit (Ton) zur Anwendung kommt, für eine .7. Boost converter according to claim 6, wherein the number of control cycles for ; which the calculated magnetization time (Ton) is applied, for a . Halbwelle der Eingangswechselspannung gültig ist. |half wave of the AC input voltage is valid. | 8. Aufwartswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die | Signalerzeugungseinheit (110) mit einer Eingangswechselspannungs- | Erfassungseinheit (117) ausgestattet ist, die zur Ermittlung der Phasenlage der |8. boost converter according to any one of the preceding claims, wherein the | Signal generation unit (110) with an input AC voltage | Detection unit (117) is equipped to determine the phase position of the | 26 LU101923 à Eingangswechselspannung eingerichtet ist, und die Information über die . Phasenlage, insbesondere ob die positive Halbwelle oder negative Halbwelle der | Eingangswechselspannung anliegt, an eine Konfigurationseinheit (118) der , Signalerzeugungseinheit (110) liefert. |26 LU101923 à AC input voltage is set up, and the information about the . Phase position, in particular whether the positive half-wave or negative half-wave of the | AC input voltage is applied to a configuration unit (118) of the signal generation unit (110). | 9. Aufwärtswandler nach Anspruch 8, wobei die Konfigurationseinheit (118) | eingerichtet ist, eine Anzahl der Komponenten der Signalerzeugungseinheit (110) | zu konfigurieren fiir den Betrieb bei positiver Eingangsspannung oder bei . negativer Eingangsspannung, je nachdem was die Information Über die | Phasenlage der Eingangswechselspannung angibt. .9. A boost converter according to claim 8, wherein the configuration unit (118) | is set up, a number of the components of the signal generation unit (110) | to be configured for operation with positive input voltage or with . negative input voltage, depending on what the information about the | Indicates the phase position of the AC input voltage. . 10. Aufwärtswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der © Messwiderstand (R1) zwischen den ersten Halbleiterschalter (S1) und der . Rückleitung zur Eingangswechselspannungsquelle (ACin), an die die Induktivität ‘ (L1) nicht angeschlossen ist, geschaltet ist. |10. boost converter according to any one of the preceding claims, wherein the © measuring resistor (R1) between the first semiconductor switch (S1) and the. return line to the AC input voltage source (ACin) to which the inductance ‘ (L1) is not connected. | 11. Aufwértswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der | Aufwartswandier als Induktivität eine Drosselspule (L1) aufweist. ©11. A boost converter according to any one of the preceding claims, wherein the | Aufwartswandier as an inductor having a choke coil (L1). © 12. Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers, dadurch | gekennzeichnet, dass die Stromversorgung einen Aufwärtswandier nach einem | der vorstehenden Ansprüche aufweist, wobei der Aufwartswandler zur ; Leistungsfaktor-Vorregelung in der Stromversorgung dient. |12. Power supply of an electrical consumer, thereby | indicated that the power supply requires an up-converter after a | of the preceding claims, wherein the up-converter for ; Power factor pre-regulation in the power supply is used. | 13. Stromversorgung nach Anspruch 12, wobei die Stromversorgung als | Schaltnetzgerät ausgelegt ist. :13. Power supply according to claim 12, wherein the power supply as | Switching power supply is designed. : 14. Verfahren zur Aufwértswandlung der Eingangsspannung in einer | Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers, die einen Aufwartswandler | (100) mit einer Gleichrichter- oder Polwenderschaltung (D1, D2; S3, $4), eine . Induktivität (L1) und einen Siebkondensator (C1) aufweist, wobei die Induktivität | (L1) an einen Pol der Eingangsspannungsquelle (ACin) geschaltet ist und an | einen Knotenpunkt zwischen zwei Halbleiterschaltern (S1 und S2), und mit einer |14. Method of stepping up the input voltage in a | Power supply of an electrical consumer, which has a step-up converter | (100) with a rectifier or pole changer circuit (D1, D2; S3, $4), a . Inductance (L1) and a filter capacitor (C1), wherein the inductance | (L1) is connected to one pole of the input voltage source (ACin) and to | a node between two semiconductor switches (S1 and S2), and with a | 27 LU101923 | Signalerzeugungseinheit (110) zur Erzeugung von Ansteuersignalen (CTRL1, | CTRL2) für die Halbleiterschalter (S1, S2), wobei zur Aufwärtswandlung der | Eingangsspannung bei positiver Eingangsspannung (Vin) der erste | Halbleiterschalter (S1) geschlossen wird und der zweite Halbleiterschalter (82) , geöffnet wird, um einen Strom durch die Induktivität (L1) zu treiben zur | Aufmagnetisierung der Induktivität (L1), und wobei zur Abmagnetisierung der | Induktivität (L1) der erste Halbleiterschalter (S1) geôffnet wird und der zweite | Halbleiterschalter (S2) geschlossen wird und der Siebkondensator (C1) | entsprechend geladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch den | Messwiderstand (R1) an einem ausgewählten Zeitpunkt der Phase zur . Aufmagnetisierung der Induktivität (L1), insbesondere zum Anfang der Phase zur | Aufmagnetisierung der Induktivität (L1) gemessen wird und eine Regelzykluszeit | (Te) fiir die Phasen zur Aufmagnetisierung und Abmagnetisierung pro | Regelzyklus in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (Vin) und | Ausgangsspannung (Vout) vorausberechnet wird, und von einer Regelungsstufe | (113) basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen Stromwert (lb) | durch den Messwiderstand (R1) und einem Strom-Referenzwert (ler) ein | Korrekturwert (Tosset) für die Regelzykluszeit (Tp) berechnet wird, um den die | vorausberechnete Regelzykluszeit (Tp) korrigiert wird. |27 LU101923 | Signal generation unit (110) for generating drive signals (CTRL1, | CTRL2) for the semiconductor switches (S1, S2), wherein the | input voltage with a positive input voltage (Vin) the first | Semiconductor switch (S1) is closed and the second semiconductor switch (82) is opened in order to drive a current through the inductor (L1) to | Magnetization of the inductance (L1), and for demagnetization of the | inductance (L1) the first semiconductor switch (S1) is opened and the second | Semiconductor switch (S2) is closed and the filter capacitor (C1) | is charged accordingly, characterized in that the current through the | Sense resistor (R1) at a selected time of the phase to. Magnetization of the inductance (L1), especially at the beginning of the phase to | Magnetization of the inductance (L1) is measured and a control cycle time | (Te) for the phases for magnetization and demagnetization per | Control cycle depending on the input voltage (Vin) and | output voltage (Vout) is predicted, and by a control stage | (113) based on the difference between the measured current value (lb) | through the measuring resistor (R1) and a current reference value (ler) | Correction value (Tosset) for the control cycle time (Tp) is calculated by which the | predicted control cycle time (Tp) is corrected. | 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Strom (ls) durch den | Messwiderstand (R1) zu vorgegebenen Zeiten gemessen wird, die durch die È vorausberechnete Regelzykluszeit (Te) und um den Korrekturwert (Torfset) | korrigiert, vorgegeben werden. |15. The method according to claim 14, wherein the current (ls) through the | Measuring resistor (R1) is measured at predetermined times, which are predicted by the È control cycle time (Te) and by the correction value (Torfset) | corrected, specified. |
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