DE102015118658A1

DE102015118658A1 - Sekundärseitige Steuerung von Resonanz-DC/DC-Wandlern

Info

Publication number: DE102015118658A1
Application number: DE102015118658.6A
Authority: DE
Inventors: Darryl Tschirhart
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-05-12
Also published as: CN105576978B; CN105576978A; US9762135B2; KR101756546B1; US20160126844A1; KR20160053809A

Abstract

Eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung umfasst eine sekundärseitige Transformatorwicklung, eine Doppelweggleichrichterschaltung und eine Steuereinheit. Der Doppelweggleichrichter weist ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter auf, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, umfasst. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen einer Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Resonanz-DC/DC-Wandler, insbesondere eine sekundärseitige Steuerung von Resonanz-DC/DC-Wandlern.
Die Fähigkeit von Resonanzwandlern, ein beinahe verlustfreies Schalten zu erzielen, ermöglicht einen effizienten Hochfrequenzbetrieb. Bei Anwendungen mit hochdynamischen Lasten und/oder einer Trennung in dem Rückkopplungspfad begrenzen jedoch Implementierungseinzelheiten im Grunde die erreichbare Frequenz. Im Fall von getrennten Topologien wird ein Optokoppler verwendet, um eine Trennung zwischen der abgetasteten Ausgabe (Spannung oder Strom) der Sekundärseite und der Steuerung auf der Primärseite bereitzustellen. Die Steuerung des Resonanzwandlers reagiert auf die Anforderungen der Ausgabe, um eine Regelung aufrechtzuerhalten, indem die Steuergröße der primärseitigen Vorrichtungen eingestellt wird. Optokoppler sind langsame Vorrichtungen, die die erreichbare Bandbreite des Steuerkreises begrenzen. Dies widerspricht einem der Vorteile eines Hochfrequenzbetriebs, der in der Fähigkeit besteht, die Bandbreite des Kreises zu erhöhen. Sogar in nicht getrennten Anwendungen arbeitet die Rückkopplungsschleife auf der Frequenz der primärseitigen Vorrichtungen. Bei einer sekundärseitigen Steuerung arbeitet der Kreis in jedem Halbzyklus der Schaltperiode, wodurch die Antwortzeit wirkungsvoll halbiert wird. Ferner zeigen bestimmte Resonanzwandler mangelhaftes Verhalten, wenn sie großen Lastschwankungen unterzogen werden. Zum Beispiel verliert der Serienresonanzwandler bei einer herkömmlichen frequenzvariablen Steuerung (VF-Steuerung) bei lastfreien Bedingungen die Regelung. Eine sekundärseitige Steuerung kann dies überwinden.
Eine sekundärseitige Steuertechnik umfasst ein Steuern des Betrages der Resonanzenergie, die an die Last übertragen wird. Ein herkömmlicher Ansatz umfasst die Einführung einer Phasenverschiebung in die Gatesignale von Synchrongleichrichtern in einem sekundären Transformatorsystem mit einem Mittelabgriff. Dieser Ansatz erlaubt es jedoch, dass ein Rückstrom in den Gleichrichtern fließt, was zu einer erhöhten Spannungswelligkeit am Ausgang führt. Ein anderer herkömmlicher Ansatz umfasst die Verwendung einer Vollbrückengleichrichterkonfiguration für einen Sekundärtransformator mit einer einfachen Wicklung. Zwei Gleichrichter sind einfache Dioden, und die anderen zwei Gleichrichter sind (steuerbare) Synchrongleichrichter. Bei diesem Ansatz befindet sich jedoch mindestens eine Diode in dem Gleichrichtungspfad, wodurch die erreichbare Effizienz bei Volllast begrenzt wird.
Eine andere sekundärseitige Steuertechnik besteht in der Nutzung der Leitungsdifferenz des MOSFET-Kanals des Synchrongleichrichters und der intrinsischen Bodydiode. Ein herkömmlicher Ansatz umfasst die Verwendung eines Einfachmodulationsmodells, das ein niedrigeres transientes Verhalten aufweist als ein Zweiflankenmodulationsmodell. Ein anderer herkömmlicher Ansatz umfasst die Verwendung eines Zweiflankenmodulationsmodells, was zu der schnellsten erreichbaren Reaktion führt. Die Steuerung gibt jedoch den Kurs vor, da jeweils lediglich die Möglichkeit eines oder zweier ohmschen Abfälle oder eines oder zweier Diodenabfälle für Vollbrücken- und Mittelabgriff-Gleichrichter besteht.
Gemäß einer Ausführungsform einer sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung umfasst die sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung eine sekundärseitige Transformatorwicklung, einen Doppelweggleichrichter, der ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter umfasst, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, umfasst, und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen einer Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt.
Ein entsprechendes Verfahren zum Gleichrichten und Regeln unter Verwendung der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung umfasst: Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters, so dass der Doppelweggleichrichter eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen der Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters, um die gleichgerichtete Ausgabe zu regeln.
Gemäß einer Ausführungsform eines elektronischen Systems umfasst das elektronische System eine Last, eine sekundärseitige Transformatorwicklung, einen Doppelweggleichrichter, der die sekundärseitige Transformatorwicklung mit der Last koppelt und ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter umfasst, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, umfasst, und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen der Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt.
Ein Fachmann wird bei der Lektüre der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und bei Ansicht der begleitenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
Die Elemente der Zeichnungen sind in Bezug aufeinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Elementente. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen veranschaulicht und sind in der nachstehenden Beschreibung erläutert.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines elektronischen Systems, das eine sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung zum Versorgen einer Last umfasst.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 1, die als ein Resonanzwandler des Spannungstyps implementiert ist.
3 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 2 assoziiert sind, der eine alternierende Flankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
4 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 1, die als ein Resonanzwandler des Stromtyps implementiert ist.
5 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 4 assoziiert sind, der eine alternierende Flankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
6 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 4 assoziiert sind, der eine Phasensprungmodulation mit einer Rückflankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
7 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 4 assoziiert sind, der eine Phasensprungmodulation mit einer Vorderflankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
8 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 4 assoziiert sind, der eine Phasensprungmodulation mit einer alternierenden Flankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
9 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 1, die mit lediglich einem Paar steuerbare Gleichrichter und einer Mittelabgriff-Konfiguration implementiert ist.
10 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit einem Betrieb der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung von 9 assoziiert sind, der eine alternierende Flankenmodulation zum Erzielen einer Gleichrichtung und Regelung verwendet.
11 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit einem Resonanzwandler des Stromtyps, der eine einzelne Gleichrichtungs- und Regelungsstufe aufweist.
12 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit einem Resonanzwandler des Stromtyps, der eine einzelne Gleichrichtungs- und Regelungsstufe aufweist.
13 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer noch anderen Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit einem Resonanzwandler des Stromtyps, der eine einzelne Gleichrichtungs- und Regelungsstufe aufweist.
Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, verwenden eine sekundärseitige Steuerung zum Versorgen einer Last. Die Granularität der hier beschriebenen Techniken ist feinkörniger und kann zwei ohmsche Abfälle, ein ohmscher und ein Diodenabfall oder zwei Diodenabfälle im Fall eines Vollbrücken-Gleichrichters sein. Die hier beschriebene Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung umfasst eine Transformatorwicklung, einen Doppelweggleichrichter und eine Steuereinheit. Der Doppelweggleichrichter weist ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter auf, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der Transformatorwicklung verbunden ist, umfasst. Der Doppelweggleichrichter kann je nachdem, ob eine Mittelabgriff-Konfiguration verwendet wird, lediglich das erste Paar steuerbare Gleichrichter oder auch ein zweites Paar steuerbare Gleichrichter umfassen, wie hier nachstehend ausführlicher erläutert. In beiden Fällen ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen einer Last erzeugt, indem Strom durch die Transformatorwicklung oder Spannung über der Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt. Daher ist eine zusätzliche Regelungsstufe, wie z.B. ein nicht getrennter DC/DC-Wandler, oder eine Rückkopplung in die Steuerung auf der Primärseite nicht notwendig, da die Transistoren des Doppelweggleichrichters gesteuert werden, um sowohl eine Gleichrichtung als auch eine Regelung an die Last bereitzustellen. Daher wird lediglich eine Umwandlungsstufe in der sekundärseitigen Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung verwendet, wodurch hohe Effizienz gefördert wird und Größe und Kosten reduziert werden.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform der Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 und ein elektronisches System 102, das die (sekundärseitige) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 und eine primärseitige Schaltung 104 umfasst. Die primärseitige Schaltung 104 ist mit der Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 mithilfe eines Transformators 103 gekoppelt. Der Transformator 103 stellt eine Trennung und/oder ein Spannungsumwandlungsverhältnis bereit. Die primärseitige Schaltung 104 umfasst eine Zerhackerschaltung 106, die entweder eine Vollbrücken- oder eine Halbbrückenkonfiguration bildet, ein Resonanznetzwerk 108, das eine Konfiguration von Induktivitäten und Kondensatoren aufweist, die primäre Wicklung 110 des Transformators 103 und eine Steuereinheit 112 zum Steuern des Betriebs der Zerhackerschaltung 106 und Kommunizieren mit der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung. Zum Beispiel stellt die primärseitige Steuereinheit 112 die Frequenz oder eine andere Steuergröße von Transistoren Q₁ bis Q₄ der Zerhackerschaltung 106 ein. Die Zerhackerschaltung 106 der primärseitigen Schaltung 104 weist eine Vollbrückenkonfiguration in 1 auf, die Transistoren Q₁, Q₂, Q₃ und Q₄ umfasst. Die primärseitige Steuereinheit 112 erzeugt Signale („Gate Q₁“, „Gate Q₂“ usw.) zum Schalten der Transistoren der Zerhackerschaltung 106. Die Gleichspannungseingabe (Vin) der primärseitigen Schaltung 104 ist als eine DC-Quelle dargestellt, die mithilfe mehrerer Umwandlungsstufen von dem Netzstrom abgeleitet werden kann.
Die (sekundärseitige) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 des elektronischen Systems 102 umfasst die sekundäre Wicklung 116 eines Transformators 103, einen Doppelweggleichrichter 118 und eine Steuereinheit 120. Gemäß dieser Ausführungsform weist der Doppelweggleichrichter 118 zwei Paare steuerbare Gleichrichter auf. Das erste Paar steuerbare Gleichrichter umfasst einen ersten Transistor (S₁), der mit einem ersten Anschluss der sekundären Transformatorwicklung 116 verbunden ist, und einen zweiten Transistor (S₂), der mit einem zweiten Anschluss der Transformatorwicklung 116 verbunden ist. Das zweite Paar steuerbare Gleichrichter umfasst einen dritten Transistor (S₃), der mit dem zweiten Anschluss der sekundären Transformatorwicklung 116 verbunden ist, und einen vierten Transistor (S₄), der mit dem ersten Anschluss der Transformatorwicklung 116 verbunden ist. Die Transistoren des Doppelweggleichrichters 118 werden als gesteuerte Gleichrichter betrieben und können daher eine beliebige gewöhnliche Transistorart sein, die für den Gebrauch als ein Synchrongleichrichter geeignet ist, wie z.B. FETs (Feldeffekttransistoren), IGBTs (Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode) usw., wo der Schaltzustand der Transistoren darüber bestimmt, ob die Transistoren als Dioden oder zum Gleichrichten eines niedrigen Wechselstroms mit einem kleinen Spannungsabfall ausgelegt sind. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 erzeugt jeweilige Gatesignale („Gate S₁“, „Gate S₂“ usw.), um das Schalten der Gleichrichtertransistoren zu steuern, so dass der Doppelweggleichrichter 118 (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen der Last 114 des elektronischen Systems 102 erzeugt, indem Strom durch die sekundäre Transformatorwicklung 116 oder Spannung über der Transformatorwicklung 116 gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt. Die Last 114 kann eine elektronische Vorrichtung sein, wie z.B. eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), GPU (Grafikverarbeitungseinheit), ein Speicher (z.B. 48V/1V, der einen Resonanzwandler verwendet), oder die Last 114 kann ein anderer Wandler sein, z.B. um einen 400V/48V-Wandler oder einen 400V/12V-Wandler für einen Server zu implementieren.
Gemäß der Ausführungsform von 1 verwendet die sekundärseitige Steuereinheit 120 eine alternierende Flankenmodulation zum Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters 118, um den Bereich der Steuerbarkeit zu erhöhen. Die alternierende Flankenmodulationstechnik kann auf Resonanztopologien des Spannungstyps oder des Stromtyps angewendet werden. Die Bezeichnung Spannungstyp oder Stromtyp kennzeichnet den sinusförmigen Signalverlauf, der für Leistungsübertragung zuständig ist.
2 zeigt die (sekundärseitige) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 und einen entsprechenden Filter 122 des elektronischen Systems 102 von 1, die als ein Resonanzwandler des Spannungstyps implementiert ist, wobei V_sec die zeitveränderliche Spannung über den Anschlüssen der sekundären Transformatorwicklung 116 und i_sec der entsprechende Strom in der Transformatorwicklung 116 ist. Der Filter 122 ist als ein Tiefpassfilter gezeigt, der eine Induktivität (L_f) und einen Kondensator (C_f) zum Koppeln des Resonanzwandlers des Spannungstyps 100 mit der Last 114 umfasst. Der Betrieb des in 2 dargestellten Resonanzwandlers des Spannungstyps 100 wird als Nächstes unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher erläutert.
3 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb des Resonanzwandlers des Spannungstyps 100 von 2 assoziiert sind, wobei V_comp ein kompensiertes Fehlersignal ist, das in jedem linearen Steuernetzwerk vorliegt. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 verwendet eine Rückflankenmodulation zum Schalten von Transistoren S₁ und S₃ des Doppelweggleichrichters 118 und eine Vorderflankenmodulation zum Schalten von Transistoren S₂ und S₄ des Wandlers 118. In einer Ausführungsform schaltet die sekundärseitige Steuereinheit 120 den ersten und den dritten Gleichrichtertransistor S₁, S₃ auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals (Pulsweitenmodulationssignal) (V_tmod), das mit dem Resonanzstrom- oder dem Resonanzspannungsverlauf (i_sec oder V_sec) für die sekundäre Transformatorwicklung 116 synchronisiert ist. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet außerdem den zweiten und den vierten Gleichrichtertransistor S2, S4 auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals (V_lmod), das ebenfalls mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist. Das Rückflanken- und das Vorderflanken-PWM-Signal V_tmod, V_lmod gehen jeweils bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs gegen (d.h. nähern sich) null.
Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal V_tmod über das kompensierte Fehlersignal V_comp steigt, den ersten Gleichrichtertransistor S₁ aus, wenn der erste Transistor S₁ eingeschaltet ist, oder sie schaltet den dritten Gleichrichtertransistor S₃ aus, wenn der dritte Transistor S₃ eingeschaltet ist. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet gleichermaßen als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal V_lmod unter das Fehlersignal V_comp fällt, den zweiten Gleichrichtertransistor S₂ ein, wenn der zweite Transistor S₂ ausgeschaltet ist, oder sie schaltet den vierten Gleichrichtertransistor S₄ ein, wenn der vierte Transistor S₄ ausgeschaltet ist, Die Gatespannungen der Gleichrichtertransistoren sind jeweils als V_gS1, V_gS2, V_gS3 und V_gS4 in 4 gekennzeichnet, deren Pegel den jeweiligen Gatesignalen („Gate S₁“, „Gate S₂“ usw.) entsprechen, die durch die in 1 dargestellte sekundärseitige Steuereinheit 120 erzeugt werden. Das Gleichrichtungs- und Regelungsverhalten des Doppelweggleichrichters 118 ist identisch, wenn das Modulationsmodell umgeschaltet wird, d.h. eine Vorderflankenmodulation für Gleichrichtertransistoren S₁ und S₃ verwendet wird und eine Rückflankenmodulation für die Gleichrichtertransistoren S₂ und S₄ verwendet wird.
Wenn die Transistoren des Doppelweggleichrichters 118 in einem offenen Regelkreis betrieben werden, entspricht in beiden Fällen die gleichgerichtete Spannung (V_rect) der um zwei ohmsche Abfälle (2IoRds) der Transistoren reduzierten gleichgerichteten Transformatorwicklungsspannung, d.h. Vrect = |V_sec| – 2IoRds, wobei Io der Transistorausgangsstrom (z.B. Drainstrom eines FET) ist und Rds der Transistor-Durchlasswiderstand (z.B. der Drain-Source-Widerstand eines FET) ist. Bei einer alternierenden Flankenmodulation gibt es drei mögliche Gleichrichterspannungsabfälle: (1) 2IoRds; (2) V_F + IoRds; oder (3) 2V_F, wobei V_F die Durchlassspannung der Transistorbodydioden ist Die Bodydioden leiten nicht bei Volllast. Wenn die Last abnimmt, wird ermöglicht, dass die Bodydioden einen größeren Abschnitt des Zyklus leiten, wodurch ermöglicht wird, dass der Doppelweggleichrichter 118 sowohl eine Gleichrichtung als auch eine Regelung in einer einzelnen Resonanzwandlerstufe des Spannungstyps durchführt.
Genauer wird die Ausgangsspannung des in 2 dargestellten Resonanzwandlers des Spannungstyps 100 folgendermaßen berechnet:
Unter Verwendung der Verhältnisse
ergibt sich die Grundwechselspannung im stabilen Zustand über der primären Transformatorwicklung 110 durch:
wobei D_SR das Tastverhältnis der Transistoren ist, die als Synchrongleichrichter arbeiten, und dem Verhältnis von V_comp zu dem Betrag der Modulatoren (V_tmod = V_lmod) gleicht. N ist das Wicklungsverhältnis der primären Transformatorwicklung 110 zu der sekundären Transformatorwicklung 116. Der Umwandlungsfaktor β ist gegeben durch: β = 1 + γ(1 – D_SR) + λDSR (3)
Aus Gleichungen (1) bis (3) geht hervor, dass ein Einstellen der Leitung der Gleichrichtertransistoren die Spannung an der primären Transformatorwicklung 110 ändert, was eine Änderung der Übertragungscharakteristik des Resonanztanks impliziert. Daher wird eine Lastregelung durch die alternierende Flankenmodulation der Doppelweggleichrichtertransistoren an der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 erreicht.
4 zeigt die (sekundärseitige) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 und einen entsprechenden Filter 122 des elektronischen Systems 102 von 1, die als ein Resonanznetzwerk des Stromtyps implementiert ist, wobei i_sec der zeitveränderliche Strom in der sekundären Transformatorwicklung 116 ist. Der Filter 122 ist als ein Kondensator (C_f) zum Koppeln des Resonanzleistungswandlers des Stromtyps 100 mit der Last 114 implementiert. Der Betrieb der in 4 dargestellten (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 wird als Nächstes unter Bezugnahme auf 5 ausführlicher erläutert.
5 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb des Resonanzleistungswandlers des Stromtyps 100 von 4 assoziiert sind, wobei V_comp erneut ein kompensiertes Fehlersignal repräsentiert, das in einem linearen Steuernetzwerk vorhanden ist. Dem Transformatorwicklungsstromverlauf und dem gleichgerichteten Stromverlauf i_sec und i_rect kann entnommen werden, dass eine Einstellung des Tastverhältnisses D_SR die Übertragungscharakteristik des Resonanztanks beeinflusst. Die maximale Leistung wird übertragen, wenn die Transistorkanäle des Doppelweggleichrichters 118 bei 100 % des Zyklus leiten, während die Übertragung einen Minimalwert aufweist, wenn die Gleichrichtertransistoren zu keinem Zeitpunkt leiten.
Wie vorstehend hier erläutert, schaltet die Steuereinheit 120 der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal V_tmod über das kompensierte Fehlersignal V_comp steigt, den ersten Gleichrichtertransistor S₁ aus (d.h. V_gS1 = 0), wenn der erste Transistor S₁ eingeschaltet ist, oder sie schaltet den dritten Gleichrichtertransistor S₃ aus (d.h. V_gS3 = 0), wenn der dritte Transistor S₃ eingeschaltet ist. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet gleichermaßen als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal V_lmod unter das Fehlersignal V_comp fällt, den zweiten Gleichrichtertransistor S₂ ein (d.h. V_gS2 = 1), wenn der zweite Transistor S₂ ausgeschaltet ist, oder sie schaltet den vierten Gleichrichtertransistor S₄ ein (d.h. V_gS4 = 1), wenn der vierte Transistor S₄ ausgeschaltet ist. Die Gatespannungspegel der Gleichrichtertransistoren V_gS1, V_gS2, V_gS3 und V_gS4 in 5 entsprechen den jeweiligen Gatesignalen („Gate S₁“, „Gate S₂“ usw.), die durch die in 1 dargestellte sekundärseitige Steuereinheit 120 erzeugt werden. Erneut ist das Gleichrichtungs- und Regelungsverhalten des Doppelweggleichrichters 118 identisch, wenn das Modulationsmodell umgeschaltet wird, wie vorstehend hier erläutert. In beiden Fällen und bei einer alternierenden Flankenmodulation gibt es drei mögliche Gleichrichterspannungsabfälle: (1) 2i_secRds; (2) V_F + i_secRds; oder (3) 2V_F, wobei V_F die Durchlassspannung der Transistorbodydioden ist. Wenn die Last abnimmt, wird es ermöglicht, dass die Bodydioden einen größeren Abschnitt des Zyklus leiten, wodurch ermöglicht wird, dass der Doppelweggleichrichter 118 sowohl eine Gleichrichtung als auch eine Regelung in einer einzelnen Stufe des Resonanzleistungswandlers des Stromtyps durchführt.
6 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung des Stromtyps 100 von 4 assoziiert sind, der auf einem Phasensprungmodulationsmodel (PSM-Modell) basiert. Gemäß dieser Ausführungsform schaltet die Steuereinheit 120 der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 die Transistoren jedes Paars steuerbare Gleichrichter auf eine komplementäre Weise mit einem ungefähr 50-%-Tastverhältnis. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 führt außerdem eine Phasenverschiebung (ϕ) zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern ein. Die in 6 dargestellten resultierenden Signalverläufe verwenden eine Rückflankenmodulation (gewöhnliche Phasensprungmodulationstechnik), um die Phasenverschiebung zu erzeugen.
Wenn benachbarte Gleichrichtertransistoren (S₁ und S₃ oder S₂ und S₄) durch die sekundärseitige Steuereinheit 120 eingeschaltet werden, zirkuliert ein Resonanzstrom, ohne dass er an die Last 114 gesendet wird und ohne eine große Ausgangsspannungswelligkeit. Bei einer Rückflankenmodulation beginnt der gleichgerichtete Stromverlauf (i_rect) bei dem Nulldurchgang, der den Halbzyklus startet, und hört vor dem Ende des Halbzyklus auf. Wenn stattdessen eine Vorderflankenmodulation verwendet wird, würde der gleichgerichtete Stromverlauf zu einem Zeitpunkt nach dem Nulldurchgang, der den Halbzyklus startet, beginnen, und dann beim Nulldurchgang am Ende des Halbzyklus enden, wie in 7 dargestellt. Der gleichgerichtete Stromverlauf kann an dem Peak des gleichgerichteten Transformatorwicklungsstroms (i_sec) zentriert werden, wenn eine alternierende Flankenmodulation zum Erzeugen der Phasenverschiebung verwendet wird, wie in 8 dargestellt. Zum Beispiel kann die sekundärseitige Steuereinheit 120 eine Rückflankenmodulation zum Schalten des ersten und des vierten Gleichrichtertransistors (S₁ und S₄) und eine Vorderflankenmodulation zum Schalten des zweiten und des dritten Gleichrichtertransistors (S₂ und S₃) verwenden, um die Phasenverschiebung (ϕ) zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen. In beiden Fällen ist der durch den Doppelweggleichrichter 118 ausgegebene Strom (i_rect) sowohl gleichgerichtet als auch geregelt, wie in 6 dargestellt.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird eine PWM-basierte alternierende Flankenmodulation verwendet, um die Signalverläufe in 3 und 5 zu erzeugen, wobei obere Transistoren S₁ und S₃ des Doppelweggleichrichters 118 mithilfe eines Modulationsmodells gesteuert werden, und die unteren Gleichrichtertransistoren S₂ und S₄ mithilfe des entgegengesetzten Modells gesteuert werden. Jedoch können die Gleichrichtertransistoren für einen Resonanzwandler des Stromtyps unter Verwendung einer Phasensprungmodulation (PSM) umgeschaltet werden, um eine Gleichrichtung und Regelung in einer Stufe zu erreichen. Wie vorstehend für die Rückflankenmodulation beschrieben und in 6 dargestellt, arbeiten die Gleichrichtertransistoren S₁ und S₄ jeweils bei einem 50-%-Tastverhältnis und sind mit dem Transformatorwicklung-Stromverlauf (i_sec) phasenstarr. Die Gleichrichtertransistoren S₂ und S₃ werden komplementär mit einem 50-%-Tastverhältnis im stabilen Zustand geschaltet. Die Phasenverschiebung der Gleichrichtertransistoren S₂ und S₃ in Bezug auf die Gleichrichtertransistoren S₁ und S₄ wird durch die kompensierte Fehlerspannung V_comp bestimmt. Dies ist eine gewöhnliche PSM (Phasensprungmodulation), die auf die Transistoren eines Doppelweggleichrichters 118 eines Resonanzwandlers zum Bereitstellen einer Regelung angewendet wird.
7 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb der (sekundärseitigen) Resonanzgleichrichtungs- und Regelungsschaltung des Stromtyps 100 von 4 assoziiert sind, der auf einem PSM-Modell basiert, das eine Vorderflankenmodulation statt einer Rückflankenmodulation zum Steuern des Schaltens der Gleichrichtertransistoren verwendet. Wie in 7 zu sehen ist, schaltet die sekundärseitige Steuereinheit 120 den ersten und den vierten Gleichrichtertransistor S₁, S₄ mit einem ungefähr 50-%-Tastverhältnis auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals (V_lmod), das mit dem Transformatorwicklungsstromverlauf (i_sec) phasenstarr ist. Die Gleichrichtertransistoren S₂ und S₃ werden komplementär mit einem 50-%-Tastverhältnis in einem stabilen Zustand geschaltet und die Phasenverschiebung (ϕ) der Transistoren S₂ und S₃ in Bezug auf die Transistoren S₁ und S₄ wird auch hier durch die kompensierte Fehlerspannung V_comp bestimmt, wie in 7 dargestellt.
8 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb der (sekundärseitigen) Resonanzgleichrichtungs- und Regelungsschaltung des Stromtyps 100 von 4 assoziiert sind, der auf einem Phasensprungmodulationsmodell basiert, das alternierende Flankenmodulation zum Steuern des Schaltens der Gleichrichtertransistoren verendet. Die alternierende Flankenmodulation stellt eine PSM-Gleichrichtung bereit, aber jedes Modulationsmodell (Vorderflanken- und Rückflankenmodulation) ist für die oberen und die unteren Transistoren (S₁/S₄ oder S₂/S₃) des Doppelweggleichrichters 118 zuständig. Insbesondere erzeugt die sekundärseitige Steuereinheit 120 ein Rückflanken-PWM-Signal (V_tmod), das phasenstarr mit dem Transformatorwicklungsstromverlauf (i_sec) ist, zum Schalten des ersten und des vierten Gleichrichtertransistors S₁, S₄ mit einem ungefähr 50-%-Tastverhältnis. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 erzeugt außerdem ein Vorderflanken-PWM-Signal (V_lmod), das phasenstarr mit dem Transformatorwicklungsstromverlauf (i_sec) ist, zum Schalten des zweiten und des dritten Gleichrichtertransistors S₂, S₃ ebenfalls mit einem ungefähr 50-%-Tastverhältnis. Ähnlich den vorstehend beschriebenen Vorderflanken- und Rückflanken-PSM-Ausführungsformen wird die Phasenverschiebung (ϕ) der Gleichrichtertransistoren S₂ und S₃ in Bezug auf die Gleichrichtertransistoren S₁ und S₄ durch die kompensierte Fehlerspannung V_comp bestimmt, wie in 8 dargestellt. In einer Ausführungsform ist V_comp z.B. auf die Hälfte der Modulationsspannung begrenzt, so dass die Ladung nicht aus dem Filterkondensator (C_f) entfernt wird und die Ausgangswelligkeit nicht steigt.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen einer PSM für die Gleichrichtung im Vergleich zu einer PWM besteht darin, dass der Strom zu dem Filter 122 nur dann fließt, wenn entgegengesetzte Schalter des Doppelweggleichrichters 118 eingeschaltet sind (z.B. S₁ und S₃, oder S₂ und S₄). Andernfalls zirkuliert der Strom. Eine PWMbasierte Schaltungssteuerung nutzt den Leitungsunterschied eines FET und einer Diode. Eine PSM-basierte Schaltungssteuerung erreicht die Regelung durch Steuern des Strombetrags, der an die Last 114 geliefert wird, und ist lediglich auf Resonanzwandler des Stromtyps anwendbar.
9 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100. Die in 9 dargestellte Ausführungsform ist der in 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich, allerdings weist der Doppelweggleichrichter 118 lediglich ein Paar steuerbare Gleichrichter, das Transistoren S₁ und S₂ umfasst, und einen Mittelabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss der sekundären Transformatorwicklung 116 auf. Die Transistoren S₁ und S₂ richten das Spannungs- oder Stromsignal (V_sec oder i_sec) für den jeweiligen Halbzyklus auf der Grundlage der kompensierten Fehlerspannung V_comp gleich. Wenn die Gleichrichtertransistoren eingeschaltet sind, kommt ein IR-Abfall über den Vorrichtungen zustande, wodurch die gleichgerichtete Spannung Vrect = |V_sec| – IoRds beträgt, wobei IoRds der IR-Abfall für einen FET darstellt. Wenn die Gleichrichtertransistoren ausgeschaltet sind, beträgt die gleichgerichtete Spannung Vrect = |V_sec| – V_F, wobei V_F die Durchlassspannung der Transistorbodydioden darstellt. Die Technik kann auf Topologien des Stromtyps angewendet werden und die entsprechenden Signalverläufe würden dann 5 ähnlich sein, wo die Transformatorwicklungsspannung durch eine einzelne IR- oder V_F-Spannung verzerrt ist.
10 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, die mit dem Betrieb der (sekundärseitigen) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 von 9 assoziiert sind. In Betrieb schaltet die sekundärseitige Steuereinheit 120 (in 9 nicht dargestellt) den ersten Gleichrichtertransistor S₁ auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals V_tmod, das mit dem Resonanzstrom- oder Resonanzspannungsverlauf (i_sec oder V_sec) für die sekundäre Transformatorwicklung 116 synchronisiert ist, und sie schaltet den zweiten Gleichrichtertransistor S₂ auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals V_lmod, das ebenfalls mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist. Das Rückflanken- und das Vorderflanken-PWM-Signal gehen jeweils gegen (nähern sich) null bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs, wie vorstehend hier beschrieben. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet den ersten Gleichrichtertransistor S₁ aus, wenn der erste Transistor S₁ eingeschaltet ist, als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal V_tmod über die kompensierte Fehlerspannung V_comp steigt. Die sekundärseitige Steuereinheit 120 schaltet den zweiten Gleichrichtertransistor S₂ ein, wenn sowohl der erste als auch der zweite Transistor S₁ und S₂ ausgeschaltet sind, als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal V_lmod unter das Fehlersignal V_comp fällt.
Sowohl in der Ausführungsform des Resonanzwandlers des Spannungstyps als auch des Stromtyps, die hier vorstehend beschrieben wurden, misst, erfasst, schätzt oder erkennt die (sekundärseitige) Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung 100 auf eine andere Weise die Nulldurchgangspunkte in dem Resonanzsignalverlauf (V_sec für ein Resonanznetzwerk des Spannungstyps und i_sec für ein Resonanznetzwerk des Stromtyps), um die vorstehend hier beschriebenen einstufigen Gleichrichtungs- und Regelungsmodulationsmodelle zu implementieren. Spannungsabtastschaltungen zum Abtasten von V_sec sind unkompliziert und allgemein bekannt und daher wird keine weitere Erläuterung diesbezüglich in Verbindung mit den Ausführungsformen des Resonanzwandlers des Spannungstyps präsentiert. Eine Nulldurchgangserfassung für Resonanzwandler des Stromtyps ist tendenziell komplexer, wobei einige Ausführungsformen davon nachstehend in Verbindung mit 11 bis 13 ausführlicher beschrieben werden.
11 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit den hier beschriebenen Resonanzwandlern des Stromtyps. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Shuntwiderstand (R_shunt) in dem Strompfad angeordnet und die Spannung über dem Shuntwiderstand wird durch einen Komparator 130 gemessen, um Nulldurchgänge in i_sec zu bestimmen.
12 veranschaulicht eine andere Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit den hier beschriebenen Resonanzwandlern des Stromtyps. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Stromtransformator (oder mehrere Stromtransformatoren) 140 in dem Strompfad angeordnet, um Nulldurchgänge in i_sec unter Verwendung eines Abtastnetzwerks 142 zu bestimmen. Mehr als ein Stromtransformator kann verwendet werden, um einen vollständigen Sinusverlauf zu erzeugen. Alternativ kann ein Stromtransformator verwendet werden, um einen Halbzyklus zu messen, und dann kann der zweite Halbzyklus vorhergesagt oder berechnet werden.
13 veranschaulicht eine noch andere Ausführungsform einer Nulldurchgangserfassungsschaltung zum Verwenden mit den hier beschriebenen Resonanzwandlern des Stromtyps. Gemäß dieser Ausführungsform weisen zwei oder mehr von den Gleichrichtertransistoren S₁, S₂, S₃, S₄ zwei zusätzliche Anschlüsse 150, 152 auf, die ein Signal ausgeben, das in Zusammenhang mit dem Strom durch die jeweiligen Gleichrichtertransistoren steht. Zum Beispiel können die zwei zusätzlichen Anschlüsse 150, 152 für Stromspiegel, stromgesteuerte Spannungsquellen oder spannungsgesteuerte Spannungsquellen vorgesehen sein. Mindestens ein Gleichrichtertransistor in jedem Paar steuerbare Gleichrichter sollte in der Lage sein, die Strominformationen für einen vollständigen Resonanzzyklus zu liefern. Wenn jedoch lediglich ein Gleichrichtertransistor diese Information bereitstellen kann, ist lediglich eine Hälfte eines Zyklus bekannt und der zweite Halbzyklus kann vorhergesagt/berechnet werden, ähnlich wie bei der Stromtransformatorausführungsform von 12.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht anders spezifiziert.

Claims

Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung, die aufweist: eine sekundärseitige Transformatorwicklung, einen Doppelweggleichrichter, der ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter aufweist, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, aufweisen, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen einer Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 1, bei der der Doppelweggleichrichter ein zweites Paar steuerbare Gleichrichter aufweist, das einen dritten Transistor, der mit dem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen vierten Transistor, der mit dem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, aufweisen.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Schalten des ersten und des dritten Transistors auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals (Pulsweitenmodulationssignals), das mit einem Resonanzstrom- oder Resonanzspannungsverlauf für die sekundärseitige Transformatorwicklung synchronisiert ist, zu steuern, und das Schalten des zweiten und des vierten Transistors auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals, das mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist, zu steuern, wobei das Rückflanken-PWM-Signal und das Vorderflanken-PWM-Signal bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs jeweils gegen null gehen.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 3, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal über ein Fehlersignal steigt, den ersten Transistor auszuschalten, wenn der erste Transistor eingeschaltet ist, oder den dritten Transistor auszuschalten, wenn der dritte Transistor eingeschaltet ist, und bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal unter das Fehlersignal fällt, den zweiten Transistor einzuschalten, wenn der zweite Transistor ausgeschaltet ist, oder den vierten Transistor einzuschalten, wenn der vierte Transistor ausgeschaltet ist.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Schalten der Transistoren jedes Paars von steuerbaren Gleichrichtern auf eine komplementäre Weise mit einem 50-%-Taktverhältnis zu steuern, um den Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder die Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichzurichten, und bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen, um die gleichgerichtete Ausgabe zu regeln.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 5, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Rückflankenmodulation oder eine Vorderflankenmodulation zur weiteren Steuerung des Schaltens des zweiten und des dritten Transistors zu verwenden, um die Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 5, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Rückflankenmodulation zur weiteren Steuerung des Schaltens des ersten und des vierten Transistors und eine Vorderflankenmodulation zur weiteren Steuerung des Schaltens des zweiten und des dritten Transistors zu verwenden, um die Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Doppelweggleichrichter lediglich das erste Paar steuerbare Gleichrichter und einen Mittelabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung aufweist.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 8, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Schalten des ersten Transistors auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals (Pulsweitenmodulationssignals), das mit einem Resonanzstrom- oder Resonanzspannungsverlauf für die sekundärseitige Transformatorwicklung synchronisiert ist, zu steuern, und das Schalten des zweiten Transistors auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals, das mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist, zu steuern, wobei das Rückflanken-PWM-Signal und das Vorderflanken-PWM-Signal bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs jeweils gegen null gehen.
Sekundärseitige Gleichrichtungs- und Regelungsschaltung nach Anspruch 9, bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal über ein Fehlersignal steigt, den ersten Transistor auszuschalten, wenn der erste Transistor eingeschaltet ist, und bei der die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal unter das Fehlersignal fällt, den zweiten Transistor einzuschalten, wenn der erste und der zweite Transistor ausgeschaltet sind.
Verfahren zum Gleichrichten und Regeln, das eine Schaltung verwendet, die einen Doppelweggleichrichter aufweist, der ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter aufweist, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss einer sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters, so dass der Doppelweggleichrichter eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen einer Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters, um die gleichgerichtete Ausgabe zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Doppelweggleichrichter ein zweites Paar steuerbare Gleichrichter aufweist, das einen dritten Transistor, der mit dem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen vierten Transistor, der mit dem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin aufweist: Schalten des ersten und des dritten Transistors auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals (Pulsweitenmodulationssignals), das mit einem Resonanzstrom- oder einem Resonanzspannungsverlauf für die sekundärseitige Transformatorwicklung synchronisiert ist, Schalten des zweiten und des vierten Transistors auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals, das mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist, und Einstellen des Rückflanken-PWM-Signals und des Vorderflanken-PWM-Signals auf null bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin aufweist: Ausschalten des ersten Transistors, wenn der erste Transistor eingeschaltet ist, oder Ausschalten des dritten Transistors, wenn der dritte Transistor eingeschaltet ist, als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal über ein Fehlersignal steigt, und Einschalten des zweiten Transistors, wenn der zweite Transistor ausgeschaltet ist, oder Einschalten des vierten Transistors, wenn der vierte Transistor ausgeschaltet ist, als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal unter das Fehlersignal fällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das weiterhin aufweist: Schalten der Transistoren jedes Paars von steuerbaren Gleichrichtern auf eine komplementäre Weise mit einem 50-%-Taktverhältnis, um den Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder die Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichzurichten, und Einführen einer Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern, um die gleichgerichtete Ausgabe zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin aufweist: weiteres Steuern des Schaltens des zweiten und des dritten Transistors unter Verwendung einer Rückflankenmodulation oder einer Vorderflankenmodulation, um die Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen.
Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin aufweist: weiteres Steuern des Schaltens des ersten und des vierten Transistors unter Verwendung einer Rückflankenmodulation und weiteres Steuern des Schaltens des zweiten und des dritten Transistors unter Verwendung einer Vorderflankenmodulation, um die Phasenverschiebung zwischen den Paaren von steuerbaren Gleichrichtern einzuführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem der Doppelweggleichrichter lediglich das erste Paar steuerbare Gleichrichter und einen Mittelabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung umfasst, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Schalten des ersten Transistors auf der Grundlage eines Rückflanken-PWM-Signals (Pulsweitenmodulationssignals), das mit einem Resonanzstrom- oder einem Resonanzspannungsverlauf für die sekundärseitige Transformatorwicklung synchronisiert ist, Schalten des zweiten Transistors auf der Grundlage eines Vorderflanken-PWM-Signals, das mit dem Resonanzsignalverlauf synchronisiert ist, und Einstellen des Rückflanken-PWM-Signals und des Vorderflanken-PWM-Signals jeweils auf null bei Nulldurchgangspunkten des Resonanzsignalverlaufs.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin aufweist: Ausschalten des ersten Transistors, wenn der erste Transistor eingeschaltet ist, als Reaktion darauf, dass das Rückflanken-PWM-Signal über ein Fehlersignal steigt, und Einschalten des zweiten Transistors, wenn der erste und der zweite Transistor ausgeschaltet sind, als Reaktion darauf, dass das Vorderflanken-PWM-Signal unter das Fehlersignal fällt.
Elektronisches System, das aufweist: eine Last, eine sekundärseitige Transformatorwicklung, einen Doppelweggleichrichter, der die sekundärseitige Transformatorwicklung mit der Last koppelt und ein erstes Paar steuerbare Gleichrichter aufweist, das einen ersten Transistor, der mit einem ersten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, und einen zweiten Transistor, der mit einem zweiten Anschluss der sekundärseitigen Transformatorwicklung verbunden ist, aufweist, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Schalten der Transistoren des Doppelweggleichrichters derart zu steuern, dass der Doppelweggleichrichter (a) eine gleichgerichtete Ausgabe zum Versorgen der Last erzeugt, indem Strom durch die sekundärseitige Transformatorwicklung oder Spannung über der sekundärseitigen Transformatorwicklung gleichgerichtet wird, und (b) die gleichgerichtete Ausgabe regelt.