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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen DC-DC-Wandler und insbesondere
einen DC-DC-Wandler,
der eine Eingangsstromwelligkeit (current ripples) zur Verbesserung
der Schaltungseffizienz reduzieren kann.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,910,712 offenbart einen DC-DC-Wandler der
Art, der als Sperrwandler bekannt ist und einen Transformator mit
einer primären
Wicklung, die in Reihe mit einem Schaltelement über eine Eingangsgleichspannungsquelle
verbunden ist, und einer zweiten Wicklung umfasst, die über einen
Ausgangsglättungskondensator
verbunden ist, der für
die Lieferung einer Ausgangsgleichspannung an eine Last verantwortlich
ist. Im Betrieb wird das Schaltelement gesteuert, um ein- und auszuschalten, um
die Eingangsgleichspannung, die an die primäre Wicklung geliefert wird,
wiederholt zu unterbrechen, um die Energie in der primären Wicklung
zu sammeln, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und die entsprechende
Energie von der zweiten Wicklung abzugeben, um den Ausgangsglättungskondensator zu
laden, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist, wodurch eine geglättete Ausgangsgleichspannung an
die Last geliefert wird. Somit ist es möglich, die Ausgangsgleichspannung
auf einen gewünschten Wert
einzustellen, der sogar niedriger als die Eingangsgleichspannung
ist, indem eine Betriebsart des Schaltelementes gewählt wird.
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Diese
Schaltung ermöglicht
es jedoch nicht, daß Eingangsstrom
von der Eingangsgleichspannungsquelle geliefert wird, während das
Schaltelement ausgeschaltet ist, wodurch sie unter erhöhter Eingangsstromwelligkeit
leidet. Die erhöhte
Welligkeit (ripples) führt
zu einer Verringerung der Schaltungseffizienz sowie zu einer entsprechenden
erhöhten
Eingangsstromspitze, die eine große Kapazität für den Transformator mit einhergehender
Steigerung des Volumens des Transformators erfordert. Da der Transformator
in dieser Schaltung alleine für
das Liefern der Energie von der Eingangsgleichspannungsquelle zur
Last verantwortlich ist, muß der Transformator
einen relativ großen
Kern aufweisen, um Magnetflußsättigung
zu vermeiden, und daher weist der Transformator ein großes Volumen
auf. Somit ist es schwierig, einen Transformator mit kompaktem Design
zu verwenden und die gesamte Schaltung in eine kompakte Einheit
zusammenzufügen, die
innerhalb eines beschränkten
Raumangebots eingebaut werden kann.
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Die
US-Patentschrift 6,069,807 offenbart eine Kompensationsschaltung,
das dazugehörige Betriebsverfahren
und einen Wandler der dieses Betriebsverfahren anwendet, wobei die
Kompensationsschaltung einen Sensor umfaßt, der eine Ausgangseigenschaft
des Wandlers abfühlt,
und einen Filter, der mit dem Sensor verbunden ist und ein Zwischensignal
entwickelt, das eine Änderung
an der Ausgangseigenschaft darstellt.
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Aus
der Patentzusammenfassung der japanischen Veröffentlichung Nr. JP 56-052738
ist ein DC-DC-Wandler
für einen
Ausblendimpuls bekannt, um einen elektrischen Schock zu vermeiden
und zu ermöglichen,
daß ein
NPN-Siliziumtransistor für
die Schwingung verwendet wird.
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Basierend
auf dem Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin,
einen verbesserten DC-DC-Wandler bereitzustellen, der vorzugsweise
ein kompaktes Design für
den Einbau innerhalb eines begrenzten Raumangebots ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird durch einen DC-DC-Wandler nach Anspruch 1 und ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe
nach Anspruch 8 gelöst.
Die Ansprüche
2 bis 7 beziehen sich auf spezifische Ausführungsformen des DC-DC-Wandlers
nach Anspruch 1.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der oben angeführten
Unzulänglichkeiten
wurde die vorliegende Erfindung durchgeführt, um einen verbesserten
DC-DC-Wandler mit reduzierter Eingangsstromwelligkeit bereitzustellen, der
in der Lage ist, einen kompakten Transformator zu verwenden, um
die physikalischen Abmessungen des Wandlers zu reduzieren und ein
Vorschaltgerät für eine Entladungslampe
bereitzustellen, die den kompakten DC-DC-Wandler verwendet. Der DC-DC-Wandler gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Wandlereingang auf, der so ausgelegt ist, daß er eine
Eingangsgleichspannung aufnimmt, und einen Wandlerausgang, der so
ausgelegt ist, daß er mit
einer Last zur Bereitstellung einer Ausgangsgleichspannung an die
Last verbunden ist. Der Wandler umfaßt einen Transformator, der
eine primäre
Wicklung und eine sekundäre Wicklung
aufweist. Die primäre
Wicklung ist in Reihe mit einem Schaltelement über den Wandlereingang verbunden.
Das Schaltelement wird zum Ein- und Ausschalten gesteuert, um die
Eingangsgleichspannung wiederholt zu unterbrechen und eine Energie
an der zweiten Wicklung als Reaktion auf das Ausschalten des Schaltelements
zu induzieren. Ein Kondensator ist in der Schaltung verbunden, um
durch die von der zweiten Wicklung freigegebene Energie geladen
zu werden, um die Ausgangsgleichspannung zu sammeln und ist über den
Wandlerausgang verbunden, um die resultierende Ausgangsgleichspannung
an die Last zu liefern.
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Das
kennzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Kondensator
in Reihe mit einem Gleichrichter und der zweiten Wicklung verbunden
ist, um durch die von der zweiten Wicklung durch den Wandlereingang
abgegebene Energie geladen zu werden. Durch diese Anordnung erhält die Schaltung
einen Eingangsstrom, der durch den Wandlereingang selbst dann weiterfließt, wenn das
Schaltelement ausgeschaltet ist. Somit kommt es zu keiner Unterbrechung
in dem Eingangsgleichstrom, um die Eingangsstromwelligkeit zu reduzieren und
daher wird die Eingangsstromspitze gewährleistet, die eine Verwendung
eines Transformators geringer Größe für eine insgesamt
kompakte Anordnung des Wandlers ermöglicht, wodurch wiederum die Schaltungseffizienz
gesteigert wird.
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Ein
Controller ist im Wandler enthalten, um eine Schaltfrequenz des
Schaltelements zu bestimmen, die ausreichend größer als eine Resonanzfrequenz
ist, die einem Resonanzsystem zugeordnet ist, das aus dem Kondensator
und der sekundären Wicklung
besteht, um die unerwünschte
Resonanz im Sinne einer verläßlichen
Funktionsweise des Wandlers zu unterdrücken.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Kondensator in Reihe mit der
primären
Wicklung über
die Gleichstromquelle verbunden, um eine geschlossene Schleife des
Kondensators, der sekundären
Wicklung, des Gleichrichters, des Wandlereingangs und der primären Wicklung
zu bilden, um den Eingangsstrom dort hindurch fließen zu lassen,
während
das Schaltelement ausgeschaltet ist. Zu diesem Zweck weist die sekundäre Wicklung eine
Polarität
auf, die in Bezug auf den Wicklungssinn der primären Wicklung gewählt wird,
so daß die Eingangsgleichspannung
in Phase den Spannungen überlagert
wird, die an der ersten bzw. der zweiten Wicklung induziert werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Kondensator in Reihe mit der
sekundären
Wicklung und dem Gleichrichter über die
Gleichstromquelle parallel mit einer Reihenkombination der primären Wicklung
und dem Schaltelement verbunden. Somit wird eine geschlossene Schleife
des Kondensators, der sekundären
Wicklung, des Gleichrichters und des Wandlereingangs geschaffen,
um den Strom dort hindurch fließen
zu lassen, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist. Zu diesem Zweck
weist die sekundäre
Wicklung eine Polarität
auf, die in Bezug auf den Wicklungssinn der primären Wicklung so ist, daß die Eingangsgleichspannung
in Phase der Spannung überlagert
ist, die an der zweiten Wicklung induziert ist. Alternativ dazu kann
die sekundäre
Wicklung eine Polarität
aufweisen, die in Bezug auf den Wicklungssinn der primären Wicklung
ausgewählt
ist, so daß die
Eingangsgleichspannung der Spannung, die an der zweiten Wicklung
induziert wird, gegenphasig überlagert
ist.
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Vorzugsweise
ist ein Tiefpassfilter über
den Wandlerausgang verbunden, um Ausgangswelligkeit zu entfernen.
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Der
DC-DC-Wandler kann am besten auf ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe
angewendet werden, in der ein Inverter verbunden ist, um die Ausgangsgleichspannung
von dem Wandler in eine Wechselstromspannung für den Betrieb der Entladelampe
umzuwandeln.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Dank
der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen läßt sich
die Erfindung, gemeinsam mit ihren vielen begleitenden Vorteilen,
leichter verstehen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Schaltdiagramm eines DC-DC-Wandlers gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A und 2B Diagramme,
die den Betrieb des Wandlers zeigen;
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3 eine
Wellenformdarstellung, welche den Betrieb des Wandlers erklärt;
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4 ein
Schaltdiagramm eines Vorschaltgeräts für eine Entladelampe, welche
den oben genannten Wandler und den genannten Inverter aufweist;
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5 ein
Schaltdiagramm eines weiteren Vorschaltgerätes für eine Entladelampe, welche
einen modifizierten Wandler und den gleichen Inverter aufweist;
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6 ein
Schaltdiagramm eines DC-DC-Wandlers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7A und 7B sind
Diagramme, welche den Betrieb des Wandlers darstellen;
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8 ist
eine Wellenformdarstellung, welche den Betrieb des Wandlers erklärt;
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9 ist
ein Schaltdiagramm eines DC-DC-Wandlers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10A und 10B sind
Diagramme, welche den Betrieb des Wandlers zeigen, und
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11 ist
eine Wellenformdarstellung, welche den Betrieb des Wandlers erklärt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente
in den verschiedenen Zeichnungen benennen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird zunächst ein DC-DC-Wandler gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Wandler 20 ist
so ausgelegt, daß er
an eine Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen ist, die
mit einer Eingangsgleichspannung davon zu versorgen ist, und stellt
eine regulierte Ausgangsgleichspannung bereit, um eine Last 60 zu
speisen. Obwohl die dargestellte Ausführungsform die Gleichspannungsquelle 10 zeigt,
die eine Batterie 12 enthält, und einen Eingangsfilter,
der aus einem Induktor 14 und einem Kondensator 16 besteht,
kann der Wandler an verschiedene Gleichspannungsquellen mit unterschiedlichen
Konfigurationen angewendet werden. Der Kondensator 20 weist
einen Transformator 30 auf, der eine primäre Wicklung 31 enthält, die
in Reihe mit einem Schaltelement 24 (z. B. Transistor) über die Eingangsterminals 21 verbunden
ist, und eine sekundäre
Wicklung 32, welche zur primären Wicklung Antipolarität bereitstellt
und in Reihe mit einem Gleichrichter verbunden ist, d. h. einer
Diode 26 mit Vorspannung in Durchlassrichtung über die
Ausgangsterminals 27. Ein Ausgangsglättungskondensator 34 ist
in Reihe mit der primären
Wicklung 31, der sekundären
Wicklung 32 und der Diode 26 über die Eingangsterminals 21 mit
dem Kondensator 34 verbunden, der zwischen den Wicklungen 31 und 32 verbunden
ist. Zwischen den Ausgangsterminals 27 des Wandlers 20 und
der Last 60 ist ein Tiefpassfilter 40 verbunden,
der aus einem Induktor 41 und einem Kondensator 42 besteht.
Das Schaltelement 24 wird durch einen Controller 50 gesteuert,
um bei Hochfrequenz, zum Beispiel bei 20 kHz oder mehr, und bei einer
variablen Betriebsart basierend auf einer erfaßten Spannung über die
Last 60 und einem erfaßten Laststrom
Iout ein- und auszuschalten, um eine konstante Ausgangsgleichspannung
an die Last 60 zu liefern.
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Wenn
das Schaltelement 24 eingeschaltet ist, wird im Betrieb
ein Eingangsstrom Iin1 aus der Gleichspannungsquelle 10 gezogen,
um durch die primäre
Wicklung 31 des Transformators 30 zu fließen, wie
durch eine durchgehende mit einem Pfeil versehene Linie in 2A angezeigt,
um dort die Energie zu speichern. Nach einem darauffolgenden Abschalten
des Schaltelements 24 gibt der Transformator 30 seine
Energie ab, um einen Eingangsstrom Iin2 durch eine geschlossene
Schleife der zweiten Wicklung 32, Diode 26, Gleichspannungsquelle 10, primären Wicklung 31 und
eines Kondensators 34 fließen zu lassen, wie durch eine
durchgehende Linie mit Pfeil in 2B angezeigt,
um den Glättungsausgangskondensator 34 zu
laden. Der Strom Iin2 schließt
einen Strom ein, der von der Gleichspannungsquelle 10 entnommen
wird, um im Eingangsstrom der Gleichspannungsquelle keine Unterbrechung
herbeizuführen,
während
das Schaltelement ausgeschaltet ist, wodurch die Eingangsstromwelligkeit
und somit die Stromspitze reduziert wird. Wenn das Schaltelement
in der Folge eingeschaltet ist, entlädt der Glättungsausgangskondensator 34,
um einen Ausgangsstrom Iout1 durch das Schaltelement 24 fließen zu lassen,
wie durch eine mit einem Pfeil versehene, unterbrochene Linie in 2A angezeigt,
um die Last zu speisen. In diesem Sinne kann der Glättungsausgangskondensator
als ein Ausgangskondensator definiert werden, der die Ausgangsgleichspannung
an die Last liefert, wenn das Schaltelement 24 eingeschaltet
ist. Wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist, wird die Last fortlaufend mit
einem Ausgangsstrom Iout2 versorgt, der aus der zweiten Wicklung 32 abgegeben
wird, um durch die Diode 26 zu fließen, so wie durch eine mit
einem Pfeil versehen unterbrochene Linie in 2B angezeigt. Wie
durch Punkte in den Figuren angezeigt, weist die sekundäre Wicklung 32 einen
Wicklungssinn in Bezug auf die primäre Wicklung 31 auf,
so daß die
Eingangsgleichspannung aus der Gleichspannungsquelle den Spannungen
der primären 31 und
der sekundären 32 Wicklung
in Phase überlagert
wird, wenn das Schaltelement 24 abgeschaltet ist.
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3 zeigt
verschiedene Ströme,
die durch die Schaltung des Wandlers fließen, der die oben genannten
Schaltvorgänge
zeigt. In dieser Figur wird ein Eingangsstrom, der eine Kombination
aus den Strömen
Iin1 und Iin2 ist, durch einen Strom I31 ausgedrückt, der durch die primäre Wicklung 31 fließt, während der
Ausgangsstrom Iout eine Kombination der Ströme Iout1 und Iout2 ist, welche
durch den Induktor 41 fließen. Strom I32 bezeichnet einen
Strom, der durch die sekundäre
Wicklung 32 fließt.
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Wie
oben erklärt,
wird der Eingangsstrom von der Gleichstromquelle 10 fortlaufend
zugeführt, unabhängig von
dem Ein-/Aus-Zustand des Schaltelements 24, so daß der Wandler
die Eingangsstromwelligkeiten und somit die Eingangsstromspitze
erfolgreich reduzieren kann. Dadurch wird die Leistungsanforderungen
an den Transformator 30 verringert und dies ermöglicht es,
einen Transformator mit einer kompakten Größe zu verwenden. Außerdem ist die
Anzahl der Windungen der primären
Wicklung 31 – da
die primäre
Wicklung 31 in Reihe mit der sekundären Wicklung 32 verbunden
ist und damit zusammenwirkt, um den Glättungsausgangskondensator 34 zu
laden, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist, wie in 2B dargestellt – zusätzlich zu
jener der zweiten Wicklung 32 in der Funktion des Ladens
des Glättungsausgangskondensators 34.
Dies bedeutet, daß die
sekundäre
Wicklung 32 so gestaltet werden kann, daß sie eine
reduzierte Anzahl an Windungen aufweist, im Vergleich zur entsprechenden
Anzahl an Windungen der primären
Wicklung. Mit diesem Ergebnis kann der Transformator noch kompakter
gestaltet werden, im Vergleich zu einem Fall, bei dem die sekundäre Wicklung
alleine für
das Laden des Kondensators 34 verantwortlich ist. Zudem
ermöglicht
die reduzierte Stromwelligkeit, einen Kondensator 34 mit
einer geringeren Kapazität
zu verwenden, während
gleichzeitig die beabsichtigte Funktion aufrechterhalten wird, wodurch
die kompakte Gestaltung der gesamten Einheit erleichtert wird.
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4 zeigt
ein Vorschaltgerät
für eine
Entladelampe als eine typische Anwendung des DC-DC-Wandlers, wobei die
Last so konfiguriert ist, daß sie
einen Inverter 70, der eine Niederfrequenzwechselspannung
von 1 kHz oder weniger für
das Betreiben der Lampe 100 bereitstellt, und einen Zünder 80 aufweist,
der eine hohe Zündspannung
von 20 kV oder mehr an die Lampe liefert. Der Inverter 70 weist
vier Schalttransistoren 71 bis 74 auf, die in
der Form einer Vollbrückenverbindung
angeordnet sind. Die Transistoren werden durch einen Treiber 76 angetrieben,
so daß ein
diagonal gegenüberliegendes Paar
Transistoren 71 und 74 gleichzeitig in einer abwechselnden
Beziehung zu dem anderen Paar an Transistoren 72 und 73 ein-
und ausgeschaltet werden, so daß die
Ausgangsgleichspannung aus dem Wandler in die Wechselspannung umgewandelt
wird, die an die Lampe 100 angewendet wird. Der Treiber 76 ist
verbunden, um ein Niederfrequenzsteuersignal von 1 kHz oder weniger
von dem Controller 50' zu
erhalten, um den Niederfrequenz-Inverterausgang durchzuführen. Der
Zünder 80 weist
einen Transformator mit einer primären Wicklung 81 und
einer sekundären
Wicklung 82 auf, die in Reihe mit der Lampe 100 in
einem Pfad für
das Versorgen des Inverter-Ausgangs verbunden ist. Über die
primäre
Windung 81 ist eine Reihenkombination eines Kondensators 84 und
eines Schalters 85 verbunden, die für das Entladen des Kondensators 84 verantwortlich
ist, um die hohe Zündspannung
an der sekundären Wicklung 82 zu
induzieren, um sie für
das Zünden der
Lampe anzuwenden.
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Der
Kondensator 84 wird durch einen Spannungserhöher 90 geladen,
der eine Spannung, die in der sekundären Wicklung 32 vorkommt,
verwendet, um eine erhöhte
Gleichspannung bereitzustellen, die ausreicht, um den Kondensator 84 schnell
zu laden. Der Spannungserhöher 90 ist
als ein Cockroft-Gleichrichter konfiguriert, der aus Dioden 91 bis 94,
Kondensatoren 95 bis 98 und einem Widerstand 99 besteht.
Der Spannungserhöher 90 weist
einen Eingang auf, der über
die Diode 26 des Wandlers 20 verbunden ist, und
erzeugt die erhöhte Gleichspannung
aus der Spannung über
der Diode 26.
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5 zeigt
ein anderes Vorschaltgerät,
das mit jenem von 4 identisch ist, außer, daß der Wandler 20 etwas
modifiziert wurde, so daß der Spannungserhöher 90 eine
Spannung ableitet, die über
einer Reihenkombination des Kondensators 24 und der Diode 26 aufscheint.
In dieser Verbindung ist die Diode 26 in Reihe zwischen
der sekundären Wicklung 32 und
dem Glättungsausgangskondensator 34 verbunden,
während
der Wandler 20 dieselben Arbeitsschritte ausführt wie
oben besprochen. Ähnliche
Teile sind durch ähnliche
Bezugszeichen gekennzeichnet, um eine leichtere Bezugnahme zu ermöglichen.
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6 zeigt
einen DC-DC-Wandler gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die ähnlich
der ersten Ausführungsform
ist, außer,
daß der
Glättungsausgangskondensator 34A in
Reihe mit der zweiten Wicklung 32A und der Diode 26A über die
Gleichspannungsquelle 10 in paralleler Beziehung zu einer
Reihenkombination der primären Wicklung 31A und
des Schaltelementes 24A verbunden ist. Gleiche Teile werden
durch gleiche Bezugszeichen, jedoch mit dem Suffixbuchstaben „A", versehen. Wie unten
erläutert
wird, weist die sekundäre Wicklung 32A dieselbe
Polarität
wie die primäre Wicklung 31A auf,
so daß die
Eingangsgleichspannung in Phase der Spannung der sekundären Wicklungen 32A überlagert
wird, wenn das Schaltelement 24A ausgeschaltet ist.
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Der
Betrieb des Wandlers wird unter Bezugnahme auf 7A und 7B erklärt. Wenn
das Schaltelement 24A eingeschaltet ist, liefert die Gleichspannungsquelle 10 einen
Eingangsstrom Iin1, der durch die primäre Wicklung 31A fließt, wie durch
eine mit einem Pfeil versehene durchgehende Linie in 7A angezeigt,
um die Energie an dem Transformator 30A zu speichern. Nach
darauffolgendem Abschalten des Schaltelements 24A gibt
die sekundäre
Wicklung 32A ihre Energie ab, um einen Ausgangsstrom Iout2
durch die Diode 26A zu der Last fließen zu lassen, so wie durch
eine mit einem Pfeil versehene, unterbrochene Linie in 7B angezeigt,
während
ermöglicht
wird, daß ein
Eingangsstrom Iin2 weiterhin von der Gleichspannungsquelle 10 durch
den Glättungsausgangskondensator 34A, die
sekundäre
Wicklung 32A und die Diode 16A fließt, wie
durch eine mit einem Pfeil versehene durchgehende Linie in derselben
Figur angezeigt, wodurch der Glättungsausgangskondensator 34A geladen
wird. Nach darauffolgendem Einschalten des Schaltelements 24A wird
der auf diese Weise geladene Glättungsausgangskondensator 34A für das Fließen eines
Ausgangsstroms Iout1 durch die primäre Wicklung 31A und
das Schaltelement 24A zu der Last verantwortlich gemacht,
wie durch die unterbrochene Linie in 7A angezeigt.
Außerdem
ist der Glättungsausgangskondensator 34A für das Fließen eines
Ausgangsstroms Iout3 durch die Gleichspannungsquelle 10 zu
der Last verantwortlich, wie durch eine andere unterbrochene Linie
angezeigt, während
das Schaltelement 24A abgeschaltet ist.
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8 zeigt
verschiedene Ströme,
die in die Schaltung des Wandlers fließen, um die oben genannten
Schaltvorgänge
darzustellen. In dieser Figur ist ein Eingangsstrom Iin eine Kombination
aus den Strömen
Iin1, Iin2 und Iout3, während
der Ausgangsstrom Iout eine Kombination aus den Strömen Iout1, Iout2
und Iout3 ist, die an die Last geliefert werden. Die Ströme I31 und
I32 bezeichnen jene Ströme,
die durch die primäre 31A bzw.
die sekundäre 32A Wicklung
fließen.
Wie durch die Wellenform von 8 bestätigt, stellt
der Wandler dieser Ausführungsform auch
sicher, daß es
zu keiner Unterbrechung in dem Eingangsstrom kommt, um die Eingangsstromwelligkeit
und die Eingangsstromspitze zu reduzieren.
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9 zeigt
einen DC-DC-Wandler 20B gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die mit der zweiten Ausführungsform
identisch ist, außer,
daß die
sekundäre
Wicklung 32B einen Wicklungssinn aufweist, der so gewählt ist,
daß er
jenem der zweiten Ausführungsform
entgegengesetzt ist, um Eingangs- und Ausgangsstrom durch die sekundäre Wicklung 32B und
die Diode 26B in einer umgekehrten Richtung fließen zu lassen.
Gleiche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, jedoch
mit einem Suffixbuchstaben „B" versehen.
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Der
Betrieb des Wandlers wird unter Bezugnahme auf 10A und 10B erläutert. Wenn das
Schaltelement 24B eingeschaltet ist, liefert die Gleichspannungsquelle 10 einen
Eingangsstrom Iin1, der durch die primäre Windung 31B fließt, wie durch
eine mit einem Pfeil versehene durchgehende Linie in 10A angezeigt, um die Energie bei dem Transformator 30B zu
speichern. Nach darauffolgendem Abschalten des Schaltelementes 24B gibt
die sekundäre
Wicklung 32B ihre Energie ab, um einen Strom Iout1 durch
die Diode 26B zur Last fließen zu lassen, wie durch eine
mit einem Pfeil versehene unterbrochene Linie in 10B angezeigt. Gleichzeitig wirkt der Glättungsausgangskondensator 34B mit der
Gleichspannungsquelle 10 zusammen, um einen zusätzlichen
Strom Iout2 zur Last fließen
zu lassen. Da der Strom Iout2 durch die Gleichspannungsquelle 10 fließt, kann
er als Eingangsstrom betrachtet werden, der selbst während der
Zeit, in der das Schaltelement 24B ausgeschaltet ist, weiterhin
von der Gleichspannungsquelle 10 zum Wandler fließt, wobei die
Eingangstromwelligkeit und die Eingangsstromspitze reduziert wird,
wie in der vorhergehenden Ausführungsform.
Es wird festgehalten, daß während der Zeit,
in welcher das Schaltelement 24B eingeschaltet ist, die
Gleichspannungsquelle 10 auch dafür verantwortlich ist, einen ähnlichen
Strom Iout3 durch den Glättungsausgangskondensator 34B zur
Last fließen zu
lassen.
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11 zeigt
verschiedene Ströme,
die in der Schaltung des oben genannten Wandlers 20B fließen, um
die oben genannten Schaltungsvorgänge darzustellen. In dieser
Figur ist ein Eingangsstrom Iin eine Kombination aus den Strömen Iin1,
Iin2, Iout2 und Iout3, während
der Ausgangsstrom Iout eine Kombination aus den Strömen Iout1,
Iout2 und Iout3 ist, die an die Last geliefert werden. Die Ströme I31 und
I32 bezeichnen jene Ströme,
die durch die primäre
Wicklung 31B bzw. die sekundäre Wicklung 32B fließen. Wiederum
kommt es, wie durch die Wellenform in 11 bestätigt, durch
den Wandler dieser Ausführungsform
zu keiner Unterbrechung bei dem Eingangsstrom, um die Eingangsstromwelligkeit
und die Eingangsstromspitze zu reduzieren.