WO2019206612A1 - Dc/dc converter - Google Patents

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WO2019206612A1
WO2019206612A1 PCT/EP2019/058860 EP2019058860W WO2019206612A1 WO 2019206612 A1 WO2019206612 A1 WO 2019206612A1 EP 2019058860 W EP2019058860 W EP 2019058860W WO 2019206612 A1 WO2019206612 A1 WO 2019206612A1
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converter
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inductance
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resonant
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Michael Finkenzeller
Thomas Komma
Monika POEBL
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a DC / DC converter for resonant operation with potential separation.
  • FIG. 1 shows an exemplary half-bridge resonant converter according to the prior art.
  • the oscillating circuit here consists of a series capacitor (Resonanzkon capacitor) and a series inductance (resonance choke).
  • the electrical isolation is realized with the transformer and its transmission ratio.
  • An advantage of this resonant converter is the ability to operate them almost zero switching loss in Zero Voltage Switching mode (ZVS mode) NEN Kings.
  • ZVS mode Zero Voltage Switching mode
  • the ZVS operation is known and will not be explained further here.
  • the control of the output voltage takes place in example via a change in the switching frequency of the bridge bridge circuit. If this works exactly at the resonant frequency of the series resonant circuit, then the fundamental of the square-wave voltage of the bridge circuit will be over the
  • Both the series inductance and the parallel inductance are typically large and comparatively heavy and require a space that is not negligible for the entire DC / DC converter.
  • the inventive DC / DC converter for resonant operation with electrical isolation includes a transformer having a primary-side and a secondary-side inductance, an inverter assembly, which is connected to the primary-side Indukti tivity of the transformer and a rectifier teranssen connected to the secondary-side inductance of the transformer is. Furthermore, the DC / DC converter comprises a capacitor which is connected in series to the primary-side inductance of the transformer and forms together with this a resonant circuit.
  • the primary-side and secondary-side Indukti vita each comprise a circular winding, which is applied to a ferrite plate, wherein the ferrite plates are arranged so that the windings face each other.
  • the parallel inductance and the series inductance are unnecessary and can be advantageously eliminated.
  • the winding configuration provides the large series inductance, which is important for the topology, in the form of a large spread through the transformer itself.
  • the low parallel to the ZVS operation in close proximity parallel inductance is achieved by the transformer itself.
  • the coupling of such a Wicklungskonfigu ration is significantly smaller than in conventional Transforma factors.
  • this property can be used in conjunction with the resonant converter topology.
  • the ferrite plates may be arranged so that the Wick axes match.
  • the circular windings preferably have the same diameter.
  • the ferrite plates can each be on a shield plate, in particular a shield plate made of aluminum or copper, ordered to.
  • the ferrite plates serve to guide the flow on the back of the windings in order to avoid voltage inductions in any circuit parts that may be behind it.
  • the shield plate in turn keeps the magnetic residual flux within the arrangement holds.
  • the coupling of the windings can carry between 60% and 80%. This can be achieved, in particular, by the choice of the air gap, via which the stray inductance of the arrangement as well as the coupling of the system can be set.
  • An increase in the air gap means an increase in leakage flux associated with an increase in the leakage inductance and a reduction in the coupling inductance.
  • the coupling factor is low feasible with a ratio
  • the shield plate can be designed as a heat sink. Before geous further effort for cooling is avoided.
  • a circuit carrier may be arranged, in particular a printed circuit board or an IMS.
  • On the circuit carrier are one or more power electronic components.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a resonant converter with a
  • Figure 2 is a circuit diagram of a resonant converter with a
  • Figure 3 shows a winding of the transformer in plan view
  • Figure 4 shows the transformer in side view.
  • FIG. 1 shows an electrical circuit diagram of a resonant wall lers 100 according to the prior art.
  • the resonant converter 100 of FIG. 1 comprises inputs 102, 104 for a DC voltage on the input side.
  • the terminals 102, 104 are connected to an inverter arrangement 110.
  • the inverter assembly 110 is connected to the primary side of a transformer 130.
  • the secondary side of the transformer 130 is connected to a rectifier arrangement 150 whose outputs form the output of the resonant converter 100.
  • the inverter arrangement 110 comprises a first series of two capacitors 111, 112, which is connected between the terminals 102, 104. Parallel to the first series is a half-bridge 113 with two power semiconductors, here MOSFETs 114, 115 connected. The potential point between the capacitors 111, 112 forms a first output of
  • Inverter 110 The potential point between the MOSFETs 114, 115 forms a second output of the
  • a second series 120 Connected between the two outputs of the inverter arrangement 110 is a second series 120 which has a resonant capacitor. 121, a series inductance 122 and a parallel circuit of the primary-side inductance 131 of the transformer 130 and a parallel inductance 123.
  • the secondary-side inductance 132 of the transformer 130 is connected to the inputs of the rectifier arrangement 150, which is formed by a diode bridge.
  • a stabilizer capacitor 152 may be provided on the output side.
  • the resonant converter 100 thus comprises a parallel inductance 123 designed as a separate component which serves to provide a trailing current for the soft switching of the power semiconductor, ie a zero-voltage switching operation. secure. Furthermore, the resonant converter 100 includes the series in productivity 122, which forms a resonant circuit together with the resonant capacitor 121, as a separate component.
  • FIG. 2 shows an electrical circuit diagram of an embodiment example of the invention.
  • the DC / DC converter 200 of Figure 2 is partly constructed as the resonant converter 100 of Fi gur 1 and the same reference numerals for analog construction parts used.
  • the inverter arrangement 110 and the rectifier arrangement 150 can also be found unchanged in the DC / DC converter 200.
  • the DC / DC converter 200 comprises an altered second series 220 and an altered transformer 230.
  • the second series 220 of the DC / DC converter 200 comprises in contrast to the second series 120 of the resonant converter 100 single Lich the resonant capacitance 121 and the primary-side Indukti tivity 231 of the transformer 230, while the Parallelinduk tivity 123 and the series inductance 122 omitted.
  • the purpose of these devices is in the DC / DC converter 200 of the primary side inductance 231 of the transformer 230 fulfilled.
  • the transformer 230 is physically different than a transformer 130 from a resonant converter 100 according to the prior art.
  • the construction of the transformer 230 is shown in two views in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a plan view of a winding of the transformer, wherein the construction shown applies to both the primary side and the secondary side of the transformer 230.
  • the inductance tivity 231, 232 is thereby formed by a circular winding 301 (disk winding).
  • This circular winding 301 is applied via a bobbin on a square cal cal ferrite plate 302 in this example.
  • the ferrite plate 302 is in turn applied to a likewise square, but slightly larger ßeren shield plate 303.
  • both inductors 231, 232 are shown in FIGan view.
  • the structures are arranged according to the figure 3 so that the circular windings 301 ei one another face and are arranged coaxially, i. the central axes of the windings 301 match.
  • the air gap 304 between the windings 301 is selected to be about 1/10 to 1/20 times as large as the inductor cross section to set a desired coupling factor of 60% to 80%.

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Abstract

The invention relates to a DC/DC converter (200) for resonant operation with potential separation, comprising: a transformer (230) having a primary-side and a secondary-side inductance (231, 232); an inverter arrangement (110) that is connected to the primary-side inductance (231) of the transformer (230); a rectifier arrangement (150) that is connected to the secondary-side inductance (232) of the transformer (230); a capacitance (121) that is connected in series to the primary-side inductance (231) of the transformer (230), and together with the latter, forms an oscillating circuit. The invention is characterized in that both the primary-side and the secondary-side inductances (231, 232) each comprise a circular winding (301) that is applied to a ferrite plate (302). The ferrite plates (302) are arranged such that the windings (301) face each other.

Description

Beschreibung description
DC/DC-Wandler DC / DC converter
Die Erfindung betrifft einen DC/DC-Wandler für den resonanten Betrieb mit Potentialtrennung . The invention relates to a DC / DC converter for resonant operation with potential separation.
DC-DC-Wandler-Topologien, die im voll resonanten Modus be trieben werden, umfassen einen Schwingkreis, einen Transfor mator und eine den Schwingkreis anregenden Halb- oder Voll brückenschaltung. Figur 1 zeigt einen beispielhaften Halbbrü- cken-Resonanzwandler nach dem Stand der Technik. Der Schwing kreis besteht hier aus einem Serienkondensator (Resonanzkon densator) und einer Serieninduktivität (Resonanzdrossel) . Die Potenzialtrennung wird mit dem Transformator und dessen Über setzungsverhältnis realisiert. Ein Vorteil dieser Resonanz wandler ist die Möglichkeit, diese nahezu schaltverlustfrei im Zero-Voltage-Switching-Modus (ZVS-Modus) betreiben zu kön nen. Der ZVS-Betrieb ist bekannt und wird hier nicht weiter erläutert. Die Steuerung der Ausgangsspannung erfolgt bei spielsweise über eine Änderung der Schaltfrequenz der Brü ckenschaltung. Arbeitet diese genau auf der Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises, dann wird die Grundschwingung der rechteckförmigen Spannung der Brückenschaltung über den DC-DC converter topologies operated in the fully resonant mode include a resonant circuit, a transformer, and a half or full bridge circuit exciting the resonant circuit. FIG. 1 shows an exemplary half-bridge resonant converter according to the prior art. The oscillating circuit here consists of a series capacitor (Resonanzkon capacitor) and a series inductance (resonance choke). The electrical isolation is realized with the transformer and its transmission ratio. An advantage of this resonant converter is the ability to operate them almost zero switching loss in Zero Voltage Switching mode (ZVS mode) NEN Kings. The ZVS operation is known and will not be explained further here. The control of the output voltage takes place in example via a change in the switching frequency of the bridge bridge circuit. If this works exactly at the resonant frequency of the series resonant circuit, then the fundamental of the square-wave voltage of the bridge circuit will be over the
Transformator auf die Sekundärseite übertragen. Eine sekun därseitige Spannungsstellung wird durch Erhöhung der Schalt frequenz über die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises erreicht. Dadurch ergibt sich ein Spannungsabfall über dem induktiven Blindwiderstand der Serieninduktivität, der die Ausgangsspannung reduziert. Die Serieninduktivität ist somit eine für diese Form der Spannungsstellung notwendige Kompo nente eines Resonanzwandlers. Zur Sicherstellung des ZVS-Betriebes ist ein gegenüber der Grundschwingung nacheilender Strom im Resonanzkreis notwen dig. Dieser ist zur Umladung der parasitären Schalterkapazi täten notwendig. Die Sicherstellung dieses Stromes ist bei Volllast durch den fließenden Laststrom unproblematisch. Bei Leerlaufnähe muss jedoch durch zusätzliche Maßnahmen ein nacheilender Strom zur Umladung der Schalterkapazitäten be reitgestellt werden. Dies erfolgt über eine Parallelindukti vität . Transfer transformer to the secondary side. A seconds därseitige voltage position is achieved by increasing the switching frequency over the resonant frequency of the series resonant circuit. This results in a voltage drop across the inductive reactance of the series inductance, which reduces the output voltage. The series inductance is thus a necessary for this form of voltage position compo nent a resonant converter. To ensure the ZVS operation is a respect to the fundamental lagging current in the resonant circuit neces sary. This is necessary for transhipment of parasitic Schalterkapazi activities. Ensuring this current is unproblematic at full load due to the flowing load current. When close to idling, however, a lagging current must be made available for transhipment of the switch capacities by additional measures be. This is done via a parallel inductance.
Sowohl die Serieninduktivität als auch die Parallelinduktivi tät sind typischerweise groß und vergleichsweise schwer und benötigen einen für den gesamten DC/DC-Wandler nicht vernach lässigbaren Bauraum. Both the series inductance and the parallel inductance are typically large and comparatively heavy and require a space that is not negligible for the entire DC / DC converter.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten DC/DC-Wandler anzugeben, der verringerte Anforderungen an den Bauraum aufweist, also kleiner aufgebaut werden kann. It is an object of the present invention to provide an improved DC / DC converter, which has reduced requirements for the installation space, so can be made smaller.
Diese Aufgabe wird durch einen DC/DC-Wandler mit den Merkma len von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vor teilhafte Ausgestaltungen für den DC/DC-Wandler. This object is achieved by a DC / DC converter with the Merkma len of claim 1. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the DC / DC converter.
Der erfindungsgemäße DC/DC-Wandler für den resonanten Betrieb mit Potentialtrennung umfasst einen Transformator mit einer primärseitigen und einer sekundärseitigen Induktivität, eine Wechselrichteranordnung, die mit der primärseitigen Indukti vität des Transformators verbunden ist und eine Gleichrich teranordnung, die mit der sekundärseitigen Induktivität des Transformators verbunden ist. Weiterhin umfasst der DC/DC- Wandler eine Kapazität, die in Serie zur primärseitigen In duktivität des Transformators geschaltet ist und zusammen mit dieser einen Schwingkreis ausbildet. Dabei umfassen die primärseitige und sekundärseitige Indukti vität jeweils eine zirkulare Wicklung, die auf einer Ferrit platte aufgebracht ist, wobei die Ferritplatten so angeordnet sind, dass die Wicklungen einander zugewandt sind. The inventive DC / DC converter for resonant operation with electrical isolation includes a transformer having a primary-side and a secondary-side inductance, an inverter assembly, which is connected to the primary-side Indukti tivity of the transformer and a rectifier teranordnung connected to the secondary-side inductance of the transformer is. Furthermore, the DC / DC converter comprises a capacitor which is connected in series to the primary-side inductance of the transformer and forms together with this a resonant circuit. In this case, the primary-side and secondary-side Indukti vita each comprise a circular winding, which is applied to a ferrite plate, wherein the ferrite plates are arranged so that the windings face each other.
Durch Anwendung dieses für DC-DC-Wandler-Transformatoren neu artigen Aufbaukonzeptes werden die Parallelinduktivität sowie die Serieninduktivität unnötig und können vorteilhafterweise entfallen. Durch die Wicklungskonfiguration wird die für die Topologie wichtige große Serieninduktivität in Form einer großen Streuung durch den Transformator selbst bereitge stellt. Weiterhin wird auch die für den ZVS-Betrieb in Leer laufnähe geringe Parallelinduktivität durch den Transformator selbst erreicht. Die Kopplung einer solchen Wicklungskonfigu ration ist deutlich kleiner als bei herkömmlichen Transforma toren. Für die Erfindung wurde aber erkannt, dass diese Ei genschaft in Verbindung mit der Resonanzwandlertopologie ge zielt genutzt werden kann. By applying this for DC-DC converter transformers new-like design concept, the parallel inductance and the series inductance are unnecessary and can be advantageously eliminated. The winding configuration provides the large series inductance, which is important for the topology, in the form of a large spread through the transformer itself. Furthermore, the low parallel to the ZVS operation in close proximity parallel inductance is achieved by the transformer itself. The coupling of such a Wicklungskonfigu ration is significantly smaller than in conventional Transforma factors. However, it was recognized for the invention that this property can be used in conjunction with the resonant converter topology.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen DC/DC- Wandlers gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei kann die Ausführungsform nach Anspruch 1 mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch mit denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden. Demgemäß können für den DC/DC-Wandler noch zusätzlich folgen de Merkmale vorgesehen werden: Advantageous embodiments of the DC / DC converter according to the invention will become apparent from the dependent claims of claim 1. In this case, the embodiment can be combined according to claim 1 with the features of one of the subclaims or preferably also with those of several subclaims. Accordingly, additional features can be provided for the DC / DC converter as follows:
- Die Ferritplatten können so angeordnet sein, dass die Wick lungsachsen übereinstimmen. - The ferrite plates may be arranged so that the Wick axes match.
- Die zirkularen Wicklungen haben bevorzugt denselben Durch messer . - Die Ferritplatten können jeweils auf einem Schirmblech, insbesondere einem Schirmblech aus Aluminium oder Kupfer, an geordnet sein. Die Ferritplatten dienen der Flussführung auf der Rückseite der Wicklungen, um in eventuell dahinter be findlichen Schaltungsteilen Spannungsinduktionen zu vermei den. Das Schirmblech wiederum hält den magnetischen Restfluss innerhalb der Anordnung hält. - The circular windings preferably have the same diameter. - The ferrite plates can each be on a shield plate, in particular a shield plate made of aluminum or copper, ordered to. The ferrite plates serve to guide the flow on the back of the windings in order to avoid voltage inductions in any circuit parts that may be behind it. The shield plate in turn keeps the magnetic residual flux within the arrangement holds.
- Die Kopplung der Wicklungen kann zwischen 60% und 80% be tragen. Dies kann insbesondere durch die Wahl des Luftspaltes erreicht werden, über den die Streuinduktivität der Anordnung als auch die Kopplung des Systems eingestellt werden. Eine Erhöhung des Luftspalts bedeutet eine Erhöhung des Streuflus ses verbunden mit einer Erhöhung der Streuinduktivität sowie einer Reduzierung der Kopplungsinduktivität. Der Kopplungs faktor ist günstig realisierbar mit einem Verhältnis - The coupling of the windings can carry between 60% and 80%. This can be achieved, in particular, by the choice of the air gap, via which the stray inductance of the arrangement as well as the coupling of the system can be set. An increase in the air gap means an increase in leakage flux associated with an increase in the leakage inductance and a reduction in the coupling inductance. The coupling factor is low feasible with a ratio
Induktorquerschnitt / Luftspalt von 10 bis 20. Damit ist ein ausreichender Magnetisierungsstrom in Leerlaufnähe der Schal tung gewährleistet und die zur Spannungssteuerung notwendige Streuinduktivität wird ausreichend groß. Inductor cross section / air gap of 10 to 20. Thus, a sufficient magnetizing current is ensured in the vicinity of the open circuit of the scarf and the necessary for voltage control stray inductance becomes sufficiently large.
- Das Schirmblech kann als Kühlkörper ausgestaltet sein. Vor teilhaft wird dadurch weiterer Aufwand zur Kühlung vermieden. - The shield plate can be designed as a heat sink. Before geous further effort for cooling is avoided.
- Auf einer von der Wicklung abgewandten Seite eines der Schirmbleche kann ein Schaltungsträger angeordnet sein, ins besondere eine Leiterplatte oder ein IMS. Auf dem Schaltungs träger befinden sich ein oder mehrere leistungselektronische Bauelemente. Hierdurch wird vorteilhaft Bauraum gespart, spe ziell wenn das Schirmblech ausgestaltet ist als Kühlkörper und somit eine Entwärmung der Bauelemente bereits gewährleis tet ist. Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausfüh rungsbeispiel für die Erfindung wird nunmehr anhand der Figu ren der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Merkmale schematisiert dargestellt. Es zeigen - On a side facing away from the winding side of the shield plates, a circuit carrier may be arranged, in particular a printed circuit board or an IMS. On the circuit carrier are one or more power electronic components. As a result, space is advantageously saved, especially when the shroud is configured as a heat sink and thus a cooling of the components is already guaranteed tet. A preferred, but by no means limiting Ausfüh insurance for the invention will now be explained with reference to the Figu ren of the drawing. The features are shown schematically. Show it
Figur 1 ein Schaltbild eines Resonanzwandlers mit einem Figure 1 is a circuit diagram of a resonant converter with a
Transformator nach dem Stand der Technik; Transformer according to the prior art;
Figur 2 ein Schaltbild eines Resonanzwandlers mit einem  Figure 2 is a circuit diagram of a resonant converter with a
Transformator; Transformer;
Figur 3 eine Wicklung des Transformators in Draufsicht;  Figure 3 shows a winding of the transformer in plan view;
Figur 4 den Transformator in Seitenansicht.  Figure 4 shows the transformer in side view.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines Resonanzwand lers 100 nach dem Stand der Technik. Der Resonanzwandler 100 der Figur 1 umfasst eingangsseitig Anschlüsse 102, 104 für eine Gleichspannung. Die Anschlüsse 102, 104 sind mit einer Wechselrichteranordnung 110 verbunden. Die Wechselrichteran ordnung 110 ist mit der Primärseite eines Transformators 130 verbunden. Die Sekundärseite des Transformators 130 ist mit einer Gleichrichteranordnung 150 verbunden, deren Ausgänge den Ausgang des Resonanzwandlers 100 bilden. Figure 1 shows an electrical circuit diagram of a resonant wall lers 100 according to the prior art. The resonant converter 100 of FIG. 1 comprises inputs 102, 104 for a DC voltage on the input side. The terminals 102, 104 are connected to an inverter arrangement 110. The inverter assembly 110 is connected to the primary side of a transformer 130. The secondary side of the transformer 130 is connected to a rectifier arrangement 150 whose outputs form the output of the resonant converter 100.
Die Wechelrichteranordnung 110 umfasst eine erste Serie aus zwei Kondensatoren 111, 112, die zwischen die Anschlüsse 102, 104 geschaltet ist. Parallel zu der ersten Serie ist eine Halbbrücke 113 mit zwei Leistungshalbleiten, hier MOSFETS 114, 115 geschaltet. Der Potentialpunkt zwischen den Konden satoren 111, 112 bildet einen ersten Ausgang der The inverter arrangement 110 comprises a first series of two capacitors 111, 112, which is connected between the terminals 102, 104. Parallel to the first series is a half-bridge 113 with two power semiconductors, here MOSFETs 114, 115 connected. The potential point between the capacitors 111, 112 forms a first output of
Wechelrichteranordnung 110. Der Potentialpunkt zwischen den MOSFETs 114, 115 bildet einen zweiten Ausgang der  Inverter 110. The potential point between the MOSFETs 114, 115 forms a second output of the
Wechelrichteranordnung 110. Inverter arrangement 110.
Zwischen die beiden Ausgänge der Wechelrichteranordnung 110 ist eine zweite Serie 120 geschaltet, die eine Resonanzkapa- zität 121, eine Serieninduktivität 122 und eine Parallel schaltung aus der primärseitigen Induktivität 131 des Trans formators 130 und einer Parallelinduktivität 123 umfasst. Die sekundärseitige Induktivität 132 des Transformators 130 ist mit den Eingängen der Gleichrichteranordnung 150 verbunden, die durch eine Diodenbrücke gebildet wird. Für die Spannungs stabilisierung kann ausgangsseitig noch ein Stabilisierungs kondensator 152 vorgesehen sein. Connected between the two outputs of the inverter arrangement 110 is a second series 120 which has a resonant capacitor. 121, a series inductance 122 and a parallel circuit of the primary-side inductance 131 of the transformer 130 and a parallel inductance 123. The secondary-side inductance 132 of the transformer 130 is connected to the inputs of the rectifier arrangement 150, which is formed by a diode bridge. For the voltage stabilization, a stabilizer capacitor 152 may be provided on the output side.
Der Resonanzwandler 100 gemäß dem Stand der Technik umfasst also eine als eigenes Bauteil ausgeführte Parallelinduktivi tät 123, die dazu dient, einen nacheilenden Strom zur Verfü gung zu stellen, um das weiche Schalten des Leistungshalblei ter, also einen Zero-Voltage-Switching-Betrieb, sicherzustel len. Weiterhin umfasst der Resonanzwandler 100 die Serienin duktivität 122, die zusammen mit der Resonanzkapazität 121 einen Schwingkreis bildet, als eigenes Bauteil. The resonant converter 100 according to the prior art thus comprises a parallel inductance 123 designed as a separate component which serves to provide a trailing current for the soft switching of the power semiconductor, ie a zero-voltage switching operation. secure. Furthermore, the resonant converter 100 includes the series in productivity 122, which forms a resonant circuit together with the resonant capacitor 121, as a separate component.
Figur 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines Ausführungs beispiels für die Erfindung. Der DC/DC-Wandler 200 der Figur 2 ist zum Teil aufgebaut wie der Resonanzwandler 100 der Fi gur 1 und es werden dieselben Bezugszeichen für analoge Bau teile verwendet. Die Wechselrichteranordnung 110 und die Gleichrichteranordnung 150 finden sich unverändert auch im DC/DC-Wandler 200. Der DC/DC-Wandler 200 umfasst aber eine veränderte zweite Serie 220 und einen veränderten Transforma tor 230. Figure 2 shows an electrical circuit diagram of an embodiment example of the invention. The DC / DC converter 200 of Figure 2 is partly constructed as the resonant converter 100 of Fi gur 1 and the same reference numerals for analog construction parts used. The inverter arrangement 110 and the rectifier arrangement 150 can also be found unchanged in the DC / DC converter 200. The DC / DC converter 200, however, comprises an altered second series 220 and an altered transformer 230.
Die zweite Serie 220 des DC/DC-Wandlers 200 umfasst im Gegen satz zu der zweiten Serie 120 des Resonanzwandlers 100 ledig lich die Resonanzkapazität 121 und die primärseitige Indukti vität 231 des Transformators 230, während die Parallelinduk tivität 123 und die Serieninduktivität 122 entfallen. Der Zweck dieser Bauelemente wird im DC/DC-Wandler 200 von der primärseitigen Induktivität 231 des Transformators 230 miterfüllt . The second series 220 of the DC / DC converter 200 comprises in contrast to the second series 120 of the resonant converter 100 single Lich the resonant capacitance 121 and the primary-side Indukti tivity 231 of the transformer 230, while the Parallelinduk tivity 123 and the series inductance 122 omitted. The purpose of these devices is in the DC / DC converter 200 of the primary side inductance 231 of the transformer 230 fulfilled.
Dazu ist der Transformator 230 physisch anders gestaltet als ein Transformator 130 aus einem Resonanzwandler 100 gemäß dem Stand der Technik. Der Aufbau des Transformators 230 ist in zwei Ansichten in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Figur 3 zeigt eine Draufsicht für eine Wicklung des Transformators, wobei der gezeigte Aufbau sowohl für die Primärseite als auch für die Sekundärseite des Transformators 230 gilt. Die Induk tivität 231, 232 wird dabei durch eine zirkulare Wicklung 301 (Scheibenwicklung) gebildet. Diese zirkulare Wicklung 301 ist über einen Spulenkörper auf eine in diesem Beispiel quadrati sche Ferritplatte 302 aufgebracht. Die Ferritplatte 302 ist ihrerseits auf einem ebenfalls quadratischen, aber etwas grö ßeren Schirmblech 303 aufgebracht. For this, the transformer 230 is physically different than a transformer 130 from a resonant converter 100 according to the prior art. The construction of the transformer 230 is shown in two views in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows a plan view of a winding of the transformer, wherein the construction shown applies to both the primary side and the secondary side of the transformer 230. The inductance tivity 231, 232 is thereby formed by a circular winding 301 (disk winding). This circular winding 301 is applied via a bobbin on a square cal cal ferrite plate 302 in this example. The ferrite plate 302 is in turn applied to a likewise square, but slightly larger ßeren shield plate 303.
In Figur 4 sind beide Induktivitäten 231, 232 in Seitenan sicht dargestellt. Dabei sind die Aufbauten entsprechend der Figur 3 so angeordnet, dass die zirkularen Wicklungen 301 ei nander zugewandt sind und koaxial angeordnet sind, d.h. die zentralen Achsen der Wicklungen 301 stimmen überein. Der Luftspalt 304 zwischen den Wicklungen 301 wird etwa 1/10 bis 1/20 mal so groß wie der Induktorquerschnitt gewählt, um ei nen gewünschten Kopplungsfaktor von 60 % bis 80 % einzustel len . In Figure 4, both inductors 231, 232 are shown in Seitenan view. In this case, the structures are arranged according to the figure 3 so that the circular windings 301 ei one another face and are arranged coaxially, i. the central axes of the windings 301 match. The air gap 304 between the windings 301 is selected to be about 1/10 to 1/20 times as large as the inductor cross section to set a desired coupling factor of 60% to 80%.

Claims

Patentansprüche claims
1. DC/DC-Wandler (200) für den resonanten Betrieb mit Poten tialtrennung, umfassend A DC / DC converter (200) for resonant operation with potential separation, comprising
- einen Transformator (230) mit einer primärseitigen und ei ner sekundärseitigen Induktivität (231, 232),  - A transformer (230) having a primary-side and egg ner secondary-side inductance (231, 232),
- eine Wechselrichteranordnung (110), die mit der primärsei tigen Induktivität (231) des Transformators (230) verbunden ist,  an inverter arrangement (110) which is connected to the primary-side inductance (231) of the transformer (230),
- eine Gleichrichteranordnung (150), die mit der sekundärsei tigen Induktivität (232) des Transformators (230) verbunden ist,  a rectifier arrangement (150) connected to the secondary inductance (232) of the transformer (230),
- eine Kapazität (121), die in Serie zur primärseitigen In duktivität (231) des Transformators (230) geschaltet ist und zusammen mit dieser einen Schwingkreis ausbildet,  - A capacitor (121), which is connected in series to the primary-side inductance (231) of the transformer (230) and forms together with this a resonant circuit,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- die primärseitige und sekundärseitige Induktivität (231, 232) jeweils eine zirkulare Wicklung (301) umfassen, die auf einer Ferritplatte (302) aufgebracht ist,  the primary-side and secondary-side inductances (231, 232) each comprise a circular winding (301) which is applied to a ferrite plate (302),
- die Ferritplatten (302) so angeordnet sind, dass die Wick lungen (301) einander zugewandt sind.  - The ferrite plates (302) are arranged so that the Wick lungs (301) facing each other.
2. DC/DC-Wandler (200) nach Anspruch 1, bei dem die Ferrit platten (302) so angeordnet sind, dass die Wicklungsachsen übereinstimmen . 2. DC / DC converter (200) according to claim 1, wherein the ferrite plates (302) are arranged so that the winding axes coincide.
3. DC/DC-Wandler (200) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zirkularen Wicklungen (301) denselben Durchmesser haben. A DC / DC converter (200) according to claim 1 or 2, wherein the circular windings (301) have the same diameter.
4. DC/DC-Wandler (200) nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei dem die Ferritplatten (302) jeweils auf einem 4. DC / DC converter (200) according to one of the preceding and workman surface, wherein the ferrite plates (302) each on a
Schirmblech (303) , insbesondere einem Schirmblech (303) aus Aluminium oder Kupfer, angeordnet sind. Shield plate (303), in particular a shield plate (303) made of aluminum or copper, are arranged.
5. DC/DC-Wandler (200) nach einem der vorangehenden Ansprü- che, bei dem die Kopplung der Wicklungen (301) zwischen 60% und 80% beträgt. 5. DC / DC converter (200) according to one of the preceding claims che, in which the coupling of the windings (301) is between 60% and 80%.
6. DC/DC-Wandler (200) nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei dem das Schirmblech (303) ein Kühlkörper ist. 6. DC / DC converter (200) according to one of the preceding and workman surface, wherein the shield plate (303) is a heat sink.
7. DC/DC-Wandler (200) nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei dem auf einer von der Wicklung (301) abgewandten Seite eines der Schirmbleche (303) ein Schaltungsträger, ins besondere eine Leiterplatte oder ein IMS, angeordnet ist mit einem oder mehreren leistungselektronischen Bauelementen. 7. DC / DC converter (200) according to one of the preceding and workman surface, in which on a side facing away from the winding (301) side of the shield plates (303), a circuit carrier, in particular a printed circuit board or an IMS, is arranged with a or more power electronic components.
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