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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Schaltnetzteil und ein Batterieladegerät mit demselben und insbesondere ein Schaltnetzteil, das Spannungsspitzen eines Gleichrichters in einem Hochspannungs-Ausgangskreis wirksam verringern kann, und ein Batterieladegerät mit demselben.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In Schaltnetzteilen mit einem Dämpfungskondensator kann eine Streuinduktivitätskomponente eines Transformators mit einem parasitären Kondensator eines Diodengleichrichters gekoppelt werden, wodurch eine Resonanz oder eine Spannungsspitze erzeugt wird. Eine derartige Spannungsspitze kann zur Zerstörung eines Systems führen.
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Das Vorstehende ist lediglich zum besseren Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung vorgesehen und soll nicht heißen, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs des Standes der Technik liegt, der einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der obigen im Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht worden und die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, um ein Schaltnetzteil, das von einem Diodengleichrichter erzeugte Spannungsspitzen verringern und ein Spannungsfreischalten zwischen den Schaltvorrichtungen ermöglichen kann, und ein Verfahren zum Ansteuern derselben Vorrichtung vorzuschlagen.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Schaltnetzteil vorgesehen, das umfasst: eine Vollbrückenschaltung, aufweisend eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen; einen Transformator, aufweisend eine Primärspule und eine Sekundärspule, wobei die Primärspule an einen Ausgang der Vollbrückenschaltung angeschlossen ist; einen Gleichstrom/Gleichstrom-(DC/DC)Umwandler, aufweisend eine Gleichrichterschaltung, wobei die Gleichrichterschaltung eine Mehrzahl von Dioden aufweist und an die Sekundärspule zum Gleichrichten einer von der Sekundärspule ausgegebenen Spannung angeschlossen ist; und eine Dämpfungsschaltung (Snubber Circuit), aufweisend eine erste Dämpfungsdiode (Snubber Diode), die an einen Zwischenpunkt der Sekundärspule angeschlossen ist, eine zweite Dämpfungsdiode, die mit der ersten Dämpfungsdiode in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Dämpfungsdiode an ein Ende eines Ausgangskondensators angeschlossen ist, und einen Dämpfungskondensator, der zwischen einem Knoten zwischen den ersten und zweiten Dämpfungsdioden und einer positiven Ausgangsseite der Gleichrichterschalturig angeschlossen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Mehrzahl von Schaltvorrichtungen umfassen einen ersten Schaltabschnitt, der eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind, und einen zweiten Schaltabschnitt, der eine dritte Schaltvorrichtung und eine vierte Schaltvorrichtung umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind. Die ersten und zweiten Schaltabschnitte können zueinander parallel geschaltet werden. Die ersten und dritten Schaltvorrichtungen können einen oberen Zweig bilden und die zweiten und vierten Schaltvorrichtungen können einen unteren Zweig bilden. Ein Ende der Primärspule kann an einen ersten Knoten zwischen den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen angeschlossen werden und das andere Ende der Primärspule kann an einen zweiten Knoten zwischen den dritten und vierten Schaltvorrichtungen angeschlossen werden.
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Die Mehrzahl von Dioden, die in den Gleichrichterschaltungen umfasst ist, kann umfassen einen ersten Diodenabschnitt, der eine erste Diode und eine dritte Diode umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind, und einen zweiten Diodenabschnitt, der eine zweite Diode und eine vierte Diode umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind. Die ersten und zweiten Diodenabschnitte können zueinander parallel geschaltet werden. Die ersten und zweiten Dioden können einen oberen Zweig bilden und die dritten und vierten Dioden können einen unteren Zweig bilden. Ein Ende der Sekundärspule kann an einen dritten Knoten zwischen den ersten und dritten Dioden angeschlossen werden und das andere Ende der Sekundärspule kann an einen vierten Knoten zwischen den zweiten und vierten Dioden angeschlossen werden.
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Wenn eine Spannung in der Primärspule in Reaktion auf ein Öffnen/Schließen der Schaltvorrichtungen induziert wird, kann die in dem Dämpfungskondensator gespeicherte Spannung verringert werden und der durch die erste Dämpfungsdiode fließende Strom kann verringert werden.
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Wenn sich die Sekundärspule und die Gleichrichterschaltung in einem eingeschwungenen Zustand befinden, nachdem die Spannung in der Primärspule in Reaktion auf das Öffnen/Schließen der Schaltvorrichtungen induziert ist, können die erste Dämpfungsdiode, die zweite Dämpfungsdiode und der Dämpfungskondensator in einem offenen Zustand sein.
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Eine an der positiven Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung erzeugte Spannungsspitze kann in dem Dämpfungskondensator gespeichert werden.
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Eine Anode der ersten Dämpfungsdiode kann an einen Zwischenpunkt der Sekundärspule angeschlossen werden und eine Kathode der ersten Dämpfungsdiode kann an die Anode der zweiten Dämpfungsdiode und ein Ende des Dämpfungskondensators angeschlossen werden. Eine Kathode der zweiten Dämpfungsdiode kann an ein Ende des Ausgangskondensators angeschlossen werden. Das andere Ende des Dämpfungskondensators kann an die positive Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung angeschlossen werden.
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Wenn der Dämpfungskondensator eine Ladeoperation durchführt, können der Dämpfungskondensator und die zweite Dämpfungsdiode in Reihe miteinander verbunden und parallel zu einer Ausgangsinduktivität geschaltet werden, die eine durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtete Spannung stabilisiert.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Schaltnetzteil vorgesehen, das umfasst eine Vollbrückenschaltung, aufweisend eine erste Reihenschaltung, die eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung umfasst, und eine zweite Reihenschaltung, die eine dritte Schaltvorrichtung und eine vierte Schaltvorrichtung umfasst; einen Transformator, aufweisend eine Primärspule und eine Sekundärspule, wobei ein Ende der Primärspule zwischen den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen angeschlossen ist, und das andere Ende der Primärspule zwischen den dritten und vierten Schaltvorrichtungen angeschlossen ist; eine Gleichrichterschaltung, aufweisend eine dritte Reihenschaltung, die eine erste Diode und eine dritte Diode umfasst, und eine vierte Reihenschaltung, die eine zweite Diode und eine vierte Diode umfasst, wobei die Gleichrichterschaltung an die Sekundärspule zum Gleichrichten einer von der Sekundärspule ausgegebenen Spannung angeschlossen ist; und eine Dämpfungsschaltung, aufweisend eine erste Dämpfungsdiode, die an einen Zwischenpunkt der Sekundärspule angeschlossen ist, und eine zweite Dämpfungsdiode, die in Reihe mit der ersten Dämpfungsdiode verbunden ist, wobei die zweite Dämpfungsdiode an ein Ende eines Ausgangskondensators angeschlossen ist, und einen Dämpfungskondensator, der zwischen einen Knoten zwischen den ersten und zweiten Dämpfungsdioden und einer positiven Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung angeschlossen ist. Die erste Reihenschaltung, die zweite Reihenschaltung, die dritte Reihenschaltung und die vierte Reihenschaltung können parallel zueinander geschaltet werden. Die ersten und dritten Schaltvorrichtungen und die ersten und zweiten Dioden können zum Bilden eines oberen Zweiges paarweise angeordnet werden und die zweiten und vierten Schaltvorrichtungen und die dritten und vierten Dioden können zum Bilden eines unteren Zweiges paarweise angeordnet werden. Ein Ende der Sekundärspule kann zwischen den ersten und zweiten Dioden angeschlossen werden und das andere Ende der Sekundärspule kann zwischen den dritten und vierten Dioden angeschlossen werden.
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Wenn nur die zweiten und vierten Schaltvorrichtungen eingeschaltet werden, können die dritten und vierten Dioden einen Strom leiten, wobei ein durch die dritte Diode und die vierte Diode fließender Strom zu der ersten Dämpfungsdiode fließt. Wenn die zweite Schaltvorrichtung eingeschaltet wird und die erste Schaltvorrichtung ausgeschaltet wird, können die ersten und vierten Dioden einen Strom leiten, die in dem ersten Dämpfungskondensator geladene Spannung kann verringert werden und gleichzeitig kann die durch die erste Dämpfungsdiode geleitete Strommenge verringert werden. Die erste Dämpfungsdiode kann kurzgeschlossen werden, während die Strommenge, die durch die erste Dämpfungsdiode geleitet wird, verringert wird, und die zweite Dämpfungsdiode kann einen Strom leiten, wenn ein Laden des Dämpfungskondensators begonnen wird.
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Wenn die zweiten Dämpfungsdioden einen Strom leiten und das Laden des Dämpfungskondensators beendet ist, kann die vierte Schaltvorrichtung ausgeschaltet werden und die dritte Schaltvorrichtung kann eingeschaltet werden, so dass ein in der Primärspule induzierter Strom zurückgekoppelt wird.
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Wenn nur die ersten und dritten Schaltvorrichtungen eingeschaltet werden, können die ersten und zweiten Dioden einen Strom leiten. Wenn die erste Schaltvorrichtung ausgeschaltet wird und die zweite Schaltvorrichtung eingeschaltet wird, können die zweiten und dritten Dioden einen Strom leiten, die in dem ersten Dämpfungskondensator geladene Spannung kann verringert werden und gleichzeitig kann die durch die erste Dämpfungsdiode geleitete Strommenge verringert werden. Die erste Dämpfungsdiode kann kurzgeschlossen werden, während die Strommenge, die durch die erste Dämpfungsdiode geleitet wird, verringert wird, und die zweite Dämpfungsdiode kann einen Strom leiten, wenn ein Laden des Dämpfungskondensators begonnen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das oben beschriebene Schaltnetzteil und ein Wechselstrom/Gleichstrom-(AC/DC)Umwandler vorgesehen, der mit einer Wechselstromversorgung verbunden ist, wobei der AC/DC-Umwandler einen Wechselstrom in einen Gleichstrom gleichrichtet und den gleichgerichteten Gleichstrom an einen Eingang des DC/DC-Umwandlers zuführt.
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Das Schaltnetzteil und das Verfahren zum Ansteuern desselben Schaltnetzteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können an dem Ausgang eines Diodengleichrichters erzeugte Spannungsspitzen verringern.
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Darüber hinaus, da ein Rückkopplungssegment für einen Strom von dem Transformator vorgesehen wird, kann ein Spannungsfreischalten der Schaltvorrichtungen innerhalb des DC/DC-Umwandlers ermöglicht werden, wodurch die Effizienz eines Systems verbessert wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und weiteren Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen:
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1 ein Schaltbild, das ein Batterieladegerät mit einem Schaltnetzteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
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2 bis 6 Schaltbilder, die den Zeitreihen-Betrieb des Schaltnetzteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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7A und 7B Graphen, die experimentelle Daten von Fällen darstellen, wo eine Dämpfungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst beziehungsweise nicht umfasst ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Spezifische strukturelle und funktionelle Beschreibungen der hierin offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nur für veranschaulichende Zwecke der Ausführungsforen der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kann in vielen unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, ohne von der Lehre und den wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demzufolge sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zu veranschaulichenden Zwecken offenbart und sollten nicht derart ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Erfindung einschränken.
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Es wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei deren konkrete Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden, da die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vielfältiger Form verschiedenartig verändert werden können. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb der Lehre und des Umfangs der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
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Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe ”erste”, ”zweite”, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem weiteren Element zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein nachfolgend erläutertes erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In ähnlicher Weise könnte auch das zweite Element als das erste Element bezeichnet werden.
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Es versteht sich, dass, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”gekoppelt” oder ”verbunden” ist, es mit dem anderen Element direkt gekoppelt oder verbunden sein kann oder dazwischen angeordnete Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu versteht es sich, dass, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”direkt gekoppelt” oder ”direkt verbunden” ist, keine Zwischenelemente vorhanden sind. Andere Ausdrücke, die die Beziehung zwischen Elementen erläutern, wie beispielsweise ”zwischen”, ”direkt zwischen”, ”benachbart/neben” oder ”direkt benachbart/neben” sollten in der gleichen Art und Weise ausgelegt werden.
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen”, ”umfassen”, ”haben”, etc. wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Wenn nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe mit technischen und wissenschaftlichen Begriffen dieselbe Bedeutung wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Es versteht sich ferner, dass Ausdrücke/Begriffe, wie jene, die in gängigen Wörterbüchern definiert sind, derart ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung aufweisen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext auf dem betreffenden Fachgebiet und der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne ausgelegt werden, sofern dies nicht ausdrücklich hierin so definiert wird.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In allen Zeichnungen werden sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder ähnlichen Teile beziehen.
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1 ein Schaltbild, das ein Batterieladegerät mit einem Schaltnetzteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Batterieladegerät 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Wechselstrom/Gleichstrom-(AC/DC)Umwandler 10 und ein Schaltnetzteil 50 mit einem DC/DC-Umwandler 20 und einer Dämpfungsschaltung 30.
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Das Batterieladegerät 1 ist eine Vorrichtung, die einen Widerstand Ro, der in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug, einem Brennstoffzellenfahrzeug oder dergleichen angeordnet ist, lädt. Der AC/DC-Umwandler 10 umfasst eine Gleichrichterschaltung 12 und eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 14, die an eine Wechselstromversorgung AC angeschlossen sind. Die Gleichrichterschaltung 12 umfasst eine Mehrzahl von Dioden D5 bis D8 und die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 14 umfasst eine Drosselspule Lin, eine Diode D5 zum Verhindern einer Entladung und einen Glättungskondensator C zum Korrigieren eines Leistungsfaktors. Der AC/DC-Umwandler 10 kann eine gleichgerichtete Gleichspannung (DC-Spannung) an den DC/DC-Umwandler 20 zuführen.
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Das Schaltnetzteil 50 gemäß dieser Ausführungsform ist zwischen dem Widerstand Ro und dem AC/DC-Umwandler 10 angeschlossen und umfasst eine Vollbrückenschaltung 22, einen Transformator 24, eine Gleichrichterschaltung 27, eine Ausgangsinduktivität Lo und einen Ausgangskondensator Co. Die Ausgangsinduktivität Lo und der Ausgangskondensator Co stellen Glättungsdrosseln dar, die einen Filter bilden können.
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Die Vollbrückenschaltung 22 umfasst eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen SW1 bis SW4. Die Mehrzahl von Schaltvorrichtungen SW1 bis SW4 umfasst einen ersten Schaltabschnitt 22-1, umfassend die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen SW1 und SW2, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und einen zweiten Schaltabschnitt 22-2, umfassend die dritten und vierten Schaltvorrichtungen SW3 und SW4, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die ersten und zweiten Schaltabschnitte 22-1 und 22-2 sind zueinander parallel geschaltet. Die ersten und dritten Schaltvorrichtungen SW1 und sW3 bilden einen oberen Zweig 22-3 und die zweiten und vierten Schaltvorrichtungen SW2 und SW4 bilden einen unteren Zweig. Ein Ende einer Primärspule 25 ist an einen ersten Knoten zwischen den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen SW1 und SW2 angeschlossen und das andere Ende der Primärspule 25 ist an einen zweiten Knoten zwischen den dritten und vierten Schaltvorrichtungen SW3 und SW4 angeschlossen.
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Insbesondere umfasst die Vollbrückenschaltung 22 eine erste Reihenschaltung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen SW1 und SW2, d. h., den ersten Schaltabschnitt 22-1, in dem die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen SW1 und SW2 miteinander in Reihe geschaltet sind, und eine zweite Reihenschaltung der dritten und vierten Schaltvorrichtungen SW3 und SW4, d. h., den zweiten Schaltabschnitt 22-2, in dem die dritten und vierten Schaltvorrichtungen SW3 und SW4 miteinander in Reihe geschaltet sind. Die erste Reihenschaltung, d. h., der erste Schaltabschnitt 22-1 und die zweite Reihenschaltung, d. h., der zweite Schaltabschnitt 22-2, sind zueinander parallel geschaltet.
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Der Transformator 24 umfasst die Primärspule 25 und eine Sekundärspule 26. Ein Ende der Primärspule 25 ist zwischen den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen SW1 und SW2 angeschlossen und das andere Ende der Primärspule 25 ist zwischen den dritten und vierten Schaltvorrichtungen SW3 und SW4 angeschlossen.
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Die Gleichrichterschaltung 27 umfasst eine positive Ausgangsseite 28 und eine negative Ausgangsseite 29. Die Gleichrichterschaltung 27 ist an die Sekundärspule 26 des Transformators 24 angeschlossen und richtet eine von der Sekundärspule 26 ausgegebene Spannung gleich.
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Eine Mehrzahl von in der Gleichrichterschaltung 27 umfassten Dioden D1 bis D4 umfasst einen ersten Diodenabschnitt 27-1, umfassend erste und dritte Dioden D1 und D3, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und einen zweiten Diodenabschnitt 27-2, umfassend zweite und vierte Dioden D2 und D4. Die ersten und zweiten Diodenabschnitte 27-1 und 27-2 sind zueinander parallel geschaltet. Die ersten und zweiten Dioden D1 und D2 bilden einen oberen Zweig 27-3 und die dritten und vierten Dioden D3 und D4 bilden einen unteren Zweig 27-4. Ein Ende der Sekundärspule 26 ist an einen dritten Knoten zwischen den ersten und dritten Dioden D1 und D3 angeschlossen und das andere Ende der Sekundärspule 26 ist an einen vierten Knoten zwischen den zweiten und vierten Dioden D2 und D4 angeschlossen.
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Insbesondere umfasst die Gleichrichterschaltung 27 eine dritte Reihenschaltung der ersten und dritten Dioden D1 und D3, d. h., den dritten Diodenabschnitt 27-1, in dem die ersten und dritten Dioden D1 und D3 miteinander in Reihe geschaltet sind, und eine vierte Reihenschaltung der zweiten und vierten Dioden D2 und D4, d. h., den zweiten Diodenabschnitt 27-2, in dem die zweiten und vierten Dioden D2 und D4 miteinander in Reihe geschaltet sind. Die dritte Reihenschaltung, d. h., der erste Diodenabschnitt 27-1 und die vierte Reihenschaltung, d. h., der zweite Diodenabschnitt 27-2, sind zueinander parallel geschaltet. Ein Ende der Sekundärspule 26 ist zwischen den ersten und zweiten Dioden D1 und D2 angeschlossen und das andere Ende der Sekundärspule 26 ist zwischen den dritten und vierten Dioden D3 und D4 angeschlossen.
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Die Dämpfungsschaltung 30 umfasst einen Dämpfungskondensator Cs1, eine erste Dämpfungsdiode Ds1 und eine zweite Dämpfungsdiode Ds2. Der Dämpfungskondensator Cs1 ist zwischen einem Knoten zwischen den ersten und zweiten Dämpfungsdioden Ds1 und Ds2 und der positiven Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 angeschlossen. Die erste Dämpfungsdiode Ds1 ist an einen Zwischenpunkt der Sekundärspule 26 angeschlossen und die zweite Dämpfungsdiode Ds2 ist mit der ersten Dämpfungsdiode Ds1 und einem Ende des Ausgangskondensators Co in Reihe geschaltet. Insbesondere ist ein Ende des Ausgangskondensators Co an die positive Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 und ein Ende der Ausgangsinduktivität Lo angeschlossen und das andere Ende des Dämpfungskondensators Cs1 ist an einen Knoten zwischen einer Kathode der ersten Dämpfungsdiode Ds1 und einer Anode der zweiten Dämpfungsdiode Ds2 angeschlossen. Die Anode der ersten Dämpfungsdiode Ds1 ist an einen Zwischenpunkt der Sekundärspule 26 des Transformators 24 angeschlossen und die Kathode der ersten Dämpfungsdiode Ds1 ist an das andere Ende des Dämpfungskondensators Cs1 und die Anode der zweiten Dämpfungsdiode Ds2 angeschlossen. Die Anode der zweiten Dämpfungsdiode Ds2 ist an die Kathode der ersten Dämpfungsdiode Ds1 und die Kathode des Dämpfungskondensators Cs1 angeschlossen und die Kathode der zweiten Dämpfungsdiode Ds2 ist an einen Knoten zwischen der Ausgangsinduktivität Lo und dem Ausgangskondensator Co angeschlossen.
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Die Ausgangsinduktivität Lo und der Ausgangskondensator Co können eine durch die Gleichrichterschaltung 27 gleichgerichtete Spannung glätten. Ein Ende der Ausgangsinduktivität Lo ist an die positive Ausgangsseite 28 und den Dämpfungskondensator Cs1 angeschlossen und das andere Ende der Ausgangsinduktivität Lo ist an den Widerstand Ro, den Ausgangskondensator Co und die zweite Dämpfungsdiode Ds2 angeschlossen.
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Wenn eine Spannung in der Primärspule 25 in Reaktion auf ein Öffnen/Schließen der Schaltvorrichtungen SW1 bis SW4, die die Vollbrückenschaltung 22 bilden, induziert wird, kann die in dem Dämpfungskondensator Cs1 geladene Spannung verringert werden und der durch die erste Dämpfungsdiode Ds1 fließende Strom kann verringert werden.
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Nachdem in der Primärspule 25 eine Spannung in Reaktion auf das Öffnen/Schließen der Schaltvorrichtungen SW1 bis SW4 induziert ist, wenn sich die Sekundärspule 26 und die Gleichrichterschaltung 27 in einem eingeschwungenen Zustand befinden, können die erste Dämpfungsdiode Ds1, die zweite Dämpfungsdiode Ds2 und der Dämpfungskondensator Cs1 in einem offenen Zustand sein.
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Eine an der positiven Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 erzeugte Spannungsspitze kann in dem Dämpfungskondensator Cs1 gespeichert werden. Das heißt, der Dämpfungskondensator Cs1 kann einen vollen Ladevorgang durch Speichern und Entladen einer durch eine Spannungsspitze erzeugten Spannung durchführen.
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Während der Dämpfungskondensator Cs1 den vollen Ladevorgang durchführt, können der Dämpfungskondensator Cs1 und die zweite Dämpfungsdiode Ds2 miteinander in Reihe verbunden und parallel zu der Ausgangsinduktivität Lo geschaltet sein, die eine durch die Gleichrichterschaltung 27 gleichgerichtete Spannung stabilisiert.
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2 und 6 zeigen Schaltbilder, die den Zeitreihen-Betrieb des Schaltnetzteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Zuerst, unter Bezugnahme auf 2, befinden sich die erste Schaltvorrichtung SW1 und die vierte Schaltvorrichtung SW4 in einem eingeschalteten Zustand und eine Spannung wird in der Primärspule 25 des Transformators 24 durch eine Gleichstromversorgung, d. h. eine Eingabestromversorgung induziert.
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Insbesondere wenn sich die zweite Schaltvorrichtung SW2 und die vierte Schaltvorrichtung SW4 in einem eingeschalteten Zustand befinden, bevor die erste Schaltvorrichtung SW1 eingeschaltet wird, verursacht ein Strom, der zu der Sekundärspule 26 fließt, die durch die Spannung angesteuert wird, die zuvor in dem Dämpfungskondensator Cs1 geladen wurde, einen Induktionsstrom in einem geschlossenen Kreis, der aus den zweiten und vierten Schaltvorrichtungen SW2 und SW4 und der Primärspule 25 gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die dritte Diode D3 und die vierte Diode D4 in einem stromleitenden Zustand. Dann, wenn die erste Schaltvorrichtung SW1 eingeschaltet wird, wird eine Spannung von der Eingabestromversorgung in der Primärspule 25 des Transformators 24 induziert. Wenn die Spannung in der Primärspule 25 induziert ist, wird ebenfalls eine Spannung in der Sekundärspule 26 durch das Windungsverhältnis N1/N2 induziert.
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Wie in 3 gezeigt, wenn eine Spannung in der Sekundärspule 26 induziert wird, wird eine positive (+) Spannung in der Kathodenseite der dritten Diode D3 und der Anodenseite der ersten Diode D1 induziert und eine negative (–) Spannung wird in der Kathodenseite der vierten Diode D4 und der Anodenseite der zweiten Diode D2 induziert. Weder die zweite Diode D2 noch die dritte Diode D3 leiten einen Strom, wohingegen die erste Diode D1 und die vierte Diode D4 einen Strom leiten. Eine in dem Dämpfungskondensator Cs1 geladene Spannung bewirkt, dass der Strom durch die vierte Diode D4 fließt, mit Ausnahme einer Stromkomponente, die von der ersten Diode austritt, die durch die erste Dämpfungsdiode Ds1 fließt. Da die Spannung von dem Dämpfungskondensator Cs1 entladen wird, wird die Menge eines durch die erste Dämpfungsdiode Ds1 fließenden Stromes verringert, wohingegen die Menge eines zu der ersten Diode D1 fließenden Stromes relativ erhöht wird.
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Wie in 4 gezeigt, da die gesamte in dem Dämpfungskondensator Cs1 geladene Spannung entladen wird, wird die in der ersten Dämpfungsdiode Ds1 induzierte Strommenge 0. Zu diesem Zeitpunkt wird die in dem Dämpfungskondensator Cs1, der ersten Dämpfungsdiode Ds1 und der zweiten Dämpfungsdiode Ds2 induzierte Strommenge 0.
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Unter Bezugnahme auf 5, wenn die vierte Schaltvorrichtung SW4 eingeschaltet wird, wird eine Spannungsspitze an der positiven Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 erzeugt. Wenn die Spannungsspitze erzeugt wird, kann der Dämpfungskondensator Cs1 einen Ladevorgang beginnen. Da der Ladevorgang gestartet ist, fließt ein Strom von dem Dämpfungskondensator Cs1 zu der zweiten Dämpfungsdiode Ds2, so dass der Strom, der durch die Ausgangsinduktivität Lo fließt, und der Strom, der durch die zweite Dämpfungsdiode Ds2 fließt, durch den Ausgangskondensator Co fließen. Der durch die zweite Dämpfungsdiode Ds2 fließende Strom ist mit dem Strom identisch, der in dem Dämpfungskondensator Cs1 geladen wird.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird die vierte Schaltvorrichtung SW4 ausgeschaltet und die dritte Schaltvorrichtung SW3 wird ausgeschaltet, so dass ein die Primärspule 25 umfassendes Rückkopplungssegment gebildet wird. Dies liegt daran, weil ein induzierter Strom durch die Primärspule 25 durch den Transformator 24 erzeugt wird, um einen Strom in der Ausgangsinduktivität Lo beizubehalten. Danach, wenn die erste Schaltvorrichtung SW1 ausgeschaltet wird und die zweite Schaltvorrichtung SW2 eingeschaltet wird, wird in der Primärspule 25 eine Spannung in der Richtung induziert, die entgegengesetzt zu der Richtung der Spannung ist, wenn die erste Schaltvorrichtung SW1 und die vierte Schaltvorrichtung SW4 eingeschaltet werden. Abhängig von der Richtung der in die Sekundärspule 26 induzierten Spannung leiten die zweite Diode D2 und die dritte Diode D3 einen Strom und ein Strom der ersten Diode D1 wird allmählich auf 0 reduziert. Darüber hinaus, da die Spannung von dem Dämpfungskondensator Cs1 entladen wird, wird die Magnitude des durch die zweite Diode D2 fließenden Stromes erhöht und die Magnitude des durch die erste Dämpfungsdiode Ds1 fließenden Stromes wird verringert. Dies entspricht den in 3 und 4 dargestellten Schritten und danach wird derselbe Vorgang wiederholt.
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7A und 7B Graphen, die experimentelle Daten von Fällen darstellen, wo eine Dämpfungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst beziehungsweise nicht umfasst ist.
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7A zeigt Änderungen im Schalter-Primärstrom und der Dioden-Sekundärspannung, wenn das Schaltnetzteil 50 die Dämpfungsschaltung 30 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht umfasst, wohingegen 7B Änderungen in einem Schalter-Primärstrom und einem Schalter-Sekundärstrom zeigen, wenn das Schaltnetzteil 50 die Dämpfungsschaltung 30 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Schalter-Primärstrom ist der Strom, der durch die Schalter fließt, die mit einer Primärspule 25 des Transformators 24 verbunden sind, wohingegen die Dioden-Sekundärspannung die Spannung ist, die in Dioden induziert wird, die mit einer Sekundärspule des Transformators 24 verbunden sind.
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Wie in 7A gezeigt, wird eine resonanzüberhöhte Spannung an der positiven Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 erzeugt, wodurch eine Spannung nahe 1000 V erreicht wird. Darüber hinaus schwingt der Strom an der primären Vollbrückenschaltung 22 des Transformators 24 weiter mit, ohne einen eingeschwungenen Zustand zu erreichen. Dementsprechend können Schaltvorrichtungen und Dioden zerstört werden. Im Gegensatz dazu, in dem Fall des Schaltnetzteils 50 mit der Dämpfungsschaltung 30, wie in 7B gezeigt, wird an der positiven Ausgangsseite 28 der Gleichrichterschaltung 27 keine Spannungsspitze erzeugt und der durch die primäre Vollbrückenschaltung 22 des Transformators 24 fließende Strom schwingt nicht mit.
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Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass verschiedenste Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und der Lehre der Erfindung, wie dies in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.
