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DE102018119464A1 - Switching power supply and a method for operating the switching power supply as an amplifier - Google Patents

Switching power supply and a method for operating the switching power supply as an amplifier Download PDF

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DE102018119464A1
DE102018119464A1 DE102018119464.1A DE102018119464A DE102018119464A1 DE 102018119464 A1 DE102018119464 A1 DE 102018119464A1 DE 102018119464 A DE102018119464 A DE 102018119464A DE 102018119464 A1 DE102018119464 A1 DE 102018119464A1
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DE
Germany
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switching element
primary
flow
power supply
output voltage
Prior art date
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Pending
Application number
DE102018119464.1A
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German (de)
Inventor
Reinhard Kögel
Frank Willinger
Melina Hell
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Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Ges Reinhard Koegl 78086 Brigachtal
Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Reinhard Koegl 78086 Brigachtal
Original Assignee
Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Ges Reinhard Koegl 78086 Brigachtal
Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Reinhard Koegl 78086 Brigachtal
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Filing date
Publication date
Application filed by Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Ges Reinhard Koegl 78086 Brigachtal, Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Reinhard Koegl 78086 Brigachtal filed Critical Koegel Willinger & Hell GbR Vertretungsberechtigter Ges Reinhard Koegl 78086 Brigachtal
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil zur Erzeugung einer Lastspannung aus der Differenz einer ersten und zweiten Ausgangsspannung (Out1, Out2) mittels eines Übertragers (Tr), welcher folgende Komponenten umfasst:- wenigstens eine erste Primärwicklung (Prim1), welche mittels eines ersten Primärschaltelementes (T1) mit einer Eingangsgleichspannung (Ub) verbindbar ist,- eine Primärschaltelement-Steuerschaltung (St1) zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes (T1),- eine zur Primärwicklung (Prim1) gegensinnig gewickelte erste Sekundärwicklung (Sek1), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator (C4) mittels eines Sperrschaltelementes (T4) zur Erzeugung der ersten Ausgangsspannung (Out1) verbindbar ist,- eine Sperrschaltelement-Steuerschaltung (St3)zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes (T4),- eine zur Primärwicklung (Prim1) gleichsinnig gewickelte zweite Sekundärwicklung (Sek2), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp mit einem Durchflusskondensator (C3) mittels eines Durchflussschaltelementes (T3) zur Erzeugung der zweiten Ausgangsspannung (Out2) verbindbar ist, und- eine Durchflussschaltelement-Steuerschaltung (St2) zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes (T3).The invention relates to a switched-mode power supply for generating a load voltage from the difference between a first and second output voltage (Out1, Out2) by means of a transformer (Tr), which comprises the following components: - at least one first primary winding (Prim1), which uses a first primary switching element (T1 ) can be connected to a DC input voltage (Ub), - a primary switching element control circuit (St1) for controlling the first primary switching element (T1), - a first secondary winding (Sek1) wound in opposite directions to the primary winding (Prim1), which also forms a circuit topology of the flyback converter type a blocking capacitor (C4) can be connected by means of a blocking switching element (T4) for generating the first output voltage (Out1), - a blocking switching element control circuit (St3) for controlling the blocking switching element (T4), - a second secondary winding wound in the same direction as the primary winding (Prim1) Sek2), which to form a circuit topology e of the flow converter type can be connected to a flow condenser (C3) by means of a flow switching element (T3) for generating the second output voltage (Out2), and - a flow switching element control circuit (St2) for controlling the flow switching element (T3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil sowie ein Verfahren zum Betreiben des Schaltnetzteils als Verstärker, insbesondere als analoger Klasse-D-Verstärker.The invention relates to a switched-mode power supply and a method for operating the switched-mode power supply as an amplifier, in particular as an analog class D amplifier.

Schaltnetzteile sind Baugruppen, die eine Eingangsspannung in eine gewünschte Ausgangsspannung wandeln. Als Schaltungstopologien sind Sperrwandler, Durchflusswandler und Mischwandler bekannt. Die Mischwandler kombinieren die Schaltungstopologie vom Sperrwandler- und Durchflusswandlertyp. Bei diesen Wandlertypen werden zwei Betriebszustände unterschieden, nämlich der lückende und der nicht lückende Betrieb.Switching power supplies are modules that convert an input voltage into a desired output voltage. Flyback converters, forward converters and mixed converters are known as circuit topologies. The mixed converters combine the circuit topology of the flyback converter and forward converter type. A distinction is made between two operating states for these types of converter, namely intermittent and non-intermittent operation.

Analogverstärker werden eingesetzt, um aus einem Eingangssignal eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom am Verstärkerausgang zu erzeugen und sind in Klassen A, AB, B, C und D klassifiziert, wobei Verstärker der Klasse D für analoge Eingangssignale ein Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM-Verfahren) benutzen und daher als PWM-Verstärker bezeichnet werden. Solche PWM-Verstärker werden als Audioverstärker verwendet, da diese gegenüber den Verstärkern der Klasse A/B eine höhere Energieeffizienz aufweisen. Solche A/B-Verstärker zeigen allerdings ein sehr gutes EMV-Verhalten.Analog amplifiers are used to generate an alternating voltage or alternating current at the amplifier output from an input signal and are classified into classes A, AB, B, C and D, whereby class D amplifiers use a pulse width modulation (PWM) method for analog input signals and therefore be referred to as a PWM amplifier. Such PWM amplifiers are used as audio amplifiers because they have a higher energy efficiency than the class A / B amplifiers. However, such A / B amplifiers show very good EMC behavior.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltnetzteil zu schaffen, mit welchem sowohl kleine als auch positive und negative Lastspannungen als Ausgangsspannungen beliebiger Form erzeugbar sind und ein solcher Schaltnetzteil daher als Verstärker einsetzbar ist. Ferner ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Schaltnetzteils anzugeben.The invention has for its object to provide a switching power supply with which both small and positive and negative load voltages can be generated as output voltages of any shape and such a switching power supply can therefore be used as an amplifier. It is also an object to specify a method for operating such a switching power supply.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Schaltnetzteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The first-mentioned object is achieved by a switching power supply with the features of patent claim 1.

Bei einem solchen Schaltnetzteil zur Erzeugung einer Lastspannung aus der Differenz einer ersten und zweiten Ausgangsspannung mittels eines Übertragers umfasst der Übertrager folgende Komponenten:

  • - wenigstens eine erste Primärwicklung, welche mittels eines ersten Primärschaltelementes mit einer Eingangsgleichspannung verbindbar ist,
  • - eine Primärschaltelement-Steuerschaltung zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes,
  • - eine zur Primärwicklung gegensinnig gewickelte erste Sekundärwicklung, welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator mittels eines Sperrschaltelementes zur Erzeugung der ersten Ausgangsspannung verbindbar ist,
  • - eine Sperrschaltelement-Steuerschaltung zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes,
  • - eine zur Primärwicklung gleichsinnig gewickelte zweite Sekundärwicklung, welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp mit einem Durchflusskondensator mittels eines Durchflussschaltelementes zur Erzeugung der zweiten Ausgangsspannung verbindbar ist, und
  • - eine Durchflussschaltelement-Steuerschaltung zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes.
In such a switching power supply for generating a load voltage from the difference between a first and second output voltage by means of a transformer, the transformer comprises the following components:
  • at least one first primary winding which can be connected to an input DC voltage by means of a first primary switching element,
  • a primary switching element control circuit for controlling the first primary switching element,
  • a first secondary winding wound in the opposite direction to the primary winding, which can be connected to form a circuit topology of a flyback converter type with a blocking capacitor by means of a blocking switching element for generating the first output voltage,
  • a blocking switching element control circuit for controlling the blocking switching element,
  • a second secondary winding wound in the same direction as the primary winding, which can be connected to form a circuit topology of the flow converter type with a flow capacitor by means of a flow switching element for generating the second output voltage, and
  • - A flow switching element control circuit for controlling the flow switching element.

Dieses erfindungsgemäße Schaltnetzteil liefert gleichzeitig zwei Ausgangsspannungen, nämlich eine Ausgangsspannung über den Durchflusswandler in einer ersten Phase, d. h. wenn das Primärschaltelement der ersten Primärwicklung durchgeschaltet ist, und eine weitere Ausgangsspannung über den Sperrwandler in einer zweiten Phase, d. h. wenn das Primärschaltelement der ersten Primärwicklung gesperrt ist. Mit einem solchen Schaltnetzteil können positive und negative Lastspannungen erzeugt werden, da die Lastspannung als Differenz der ersten und zweiten Ausgangsspannung definiert ist.This switching power supply according to the invention simultaneously supplies two output voltages, namely an output voltage via the forward converter in a first phase, i. H. if the primary switching element of the first primary winding is turned on, and a further output voltage across the flyback converter in a second phase, i. H. when the primary switching element of the first primary winding is locked. With such a switching power supply, positive and negative load voltages can be generated, since the load voltage is defined as the difference between the first and second output voltage.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltnetzteils besteht in einer Potenzialtrennung zwischen der Primär- und Sekundärseite des Übertragers.Another advantage of the switching power supply according to the invention is potential isolation between the primary and secondary sides of the transformer.

Mit diesem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil erfolgt eine stetige Stromlieferung an die Last und damit wird ein kleiner Stromripple sowie eine gute EMV-Eigenschaft sichergestellt.With this switching power supply according to the invention there is a constant supply of current to the load and thus a small current ripple and a good EMC property are ensured.

Zur Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltnetzteils als Verstärker wird mittels der Primärschaltelement-Steuerschaltung ein in Abhängigkeit der Lastspannung erzeugtes PWM-Signal bereitgestellt, welches auch mittels der Durchflussschaltelement-Steuerschaltung an das Durchflussschaltelement zur Erzeugung einer Durchflusswandlerphase als erste Phase angelegt wird. Ein entsprechendes PWM-Signal zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes wird von der Sperrschaltelement-Steuerschaltung erzeugt und damit die zweite Phase, also die Sperrwandlerphase durchgeführt. Mit einem solchen Schaltnetzteil wird damit gleichzeitig die Funktion eines Netzteils und die Funktion eines Verstärkers realisiert.To use the switching power supply according to the invention as an amplifier, a PWM signal generated as a function of the load voltage is provided by means of the primary switching element control circuit, which PWM signal is also applied to the flow switching element to generate a flow converter phase as the first phase by means of the flow switching element control circuit. A corresponding PWM signal for controlling the blocking switching element is generated by the blocking switching element control circuit and thus the second phase, that is to say the blocking converter phase, is carried out. With such a switched-mode power supply, the function of a power supply and the function of an amplifier are realized at the same time.

Damit wird in der ersten Phase Energie von der Primärseite in den Übertrager gespeichert, während gleichzeitig eine zweite Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des als Durchflusswandlers arbeitenden Schaltnetzteils erzeugt wird. In der zweiten Phase wird die dem Übertrager gespeicherte Energie auf eine erste Ausgangsspannung auf der Sekundärseite des als Sperrwandlers arbeitenden Schaltnetzteils erzeugt.In the first phase, energy is thus stored in the transformer from the primary side, while at the same time a second output voltage is generated on the secondary side of the switching power supply that works as a forward converter. In the second Phase, the energy stored in the transformer is generated to a first output voltage on the secondary side of the switching power supply that works as a flyback converter.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Übertrager eine zur ersten Primärwicklung gegensinnig gewickelte zweite Primärwicklung, die mittels eines zweiten Primärschaltelementes mit der Eingangsspannung verbindbar ist. Damit ist es möglich, durch Umschalten der Eingangsgleichspannung von der ersten Primärwicklung auf die zweite Primärwicklung oder umgekehrt die Polarität der beiden Ausgangsspannungen zu wechseln.According to an advantageous development of the invention, the transformer comprises a second primary winding which is wound in the opposite direction to the first primary winding and can be connected to the input voltage by means of a second primary switching element. It is thus possible to change the polarity of the two output voltages by switching the DC input voltage from the first primary winding to the second primary winding or vice versa.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übersetzungsverhältnis der Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp und das Übersetzungsverhältnis der Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp derart ausgebildet sind, dass die erste Ausgangsspannung, die in der Sperrwandlerphase erzeugt wird, größer oder gleich der zweiten Ausgangsspannung ist, die in der Durchflusswandlerphase erzeugt wird. Damit wird erreicht, dass der Stromripple durch eine an die beiden Ausgangsspannungen angeschlossene Last sehr klein ist.A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the transmission ratio of the circuit topology of the flyback converter type and the transmission ratio of the circuit topology of the forward converter type are designed such that the first output voltage which is generated in the flyback converter phase is greater than or equal to the second output voltage which is in the Flow converter phase is generated. This ensures that the current ripple is very small due to a load connected to the two output voltages.

Des Weiteren ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Schaltnetzteil ausgebildet mit

  • - einer zur Primärwicklung gleichsinnig gewickelten dritten Sekundärwicklung, welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp mit einem Durchflusskondensator mittels eines Durchflussschaltelementes zur Erzeugung einer weiteren ersten Ausgangsspannung verbindbar ist,
  • - einer Durchflussschaltelement-Steuerschaltung zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes,
  • - einer zur Primärwicklung gegensinnig gewickelten zweiten Sekundärwicklung, welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator mittels eines Sperrschaltelementes zur Erzeugung einer weiteren zweiten Ausgangsspannung verbindbar ist, und
  • - einer Sperrschaltelement-Steuerschaltung zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes.
Furthermore, according to an advantageous embodiment of the invention, the switching power supply is formed with
  • a third secondary winding wound in the same direction as the primary winding, which can be connected to form a circuit topology of the flow converter type with a flow capacitor by means of a flow switching element for generating a further first output voltage,
  • a flow switching element control circuit for controlling the flow switching element,
  • a second secondary winding which is wound in the opposite direction to the primary winding and which can be connected to form a circuit topology of the flyback converter type with a blocking capacitor by means of a blocking switching element for generating a further second output voltage, and
  • - A blocking switching element control circuit for controlling the blocking switching element.

Hierdurch kann der Übertrager des Schaltnetzteils flexibel gestaltet werden, d. h. es können die Sekundärwicklungen der Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp und vom Sperrwandlertyp mit unterschiedlichen Windungszahlen realisiert werden.As a result, the transformer of the switching power supply can be designed flexibly, i. H. the secondary windings of the circuit topology of the forward converter type and of the flyback converter type can be realized with different numbers of turns.

Vorzugsweise ist hierbei das Schaltnetzteil derart ausgebildet, dass

  • - an dem mit der ersten Sekundärwicklung verbundenen Sperrkondensator eine erste Ausgangsspannung erzeugbar ist, und
  • - an dem mit der zweiten Sekundärwicklung verbundenen Durchflusskondensator eine zweite Ausgangsspannung erzeugbar ist.
In this case, the switching power supply is preferably designed such that
  • a first output voltage can be generated at the blocking capacitor connected to the first secondary winding, and
  • - A second output voltage can be generated on the flow capacitor connected to the second secondary winding.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.The second object is achieved by a method having the features of patent claim 6.

Dieses Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltnetzteils als Verstärker wird durchgeführt, indem

  1. a) ein von einer Signalquelle erzeugtes Eingangssignal bereitgestellt wird,
  2. b) eine Differenz zwischen der um den Verstärkungsfaktor verminderten Lastspannung und dem Eingangssignal gebildet wird,
  3. c) in Abhängigkeit der Differenz ein PWM-Signal erzeugt wird, und
  4. d) das PWM-Signal zumindest dem ersten Primärschaltelement und dem Durchflussschaltelement zur Durchführung einer Durchflusswandlerphase zugeführt wird. Ferner ist in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass
  5. e) in Abhängigkeit der im Übertrager gespeicherten Energiemenge ein PWM-Signal erzeugt wird, und
  6. f) das PWM-Signal zumindest dem Sperrschaltelement zur Durchführung einer Sperrwandlerphase im Anschluss an die Durchflusswandlerphase zugeführt wird.
This method for operating a switching power supply designed as an amplifier is carried out by
  1. a) an input signal generated by a signal source is provided,
  2. b) a difference is formed between the load voltage reduced by the amplification factor and the input signal,
  3. c) a PWM signal is generated as a function of the difference, and
  4. d) the PWM signal is supplied to at least the first primary switching element and the flow switching element for carrying out a flow converter phase. In a further development of the method according to the invention it is provided that
  5. e) depending on the amount of energy stored in the transmitter, a PWM signal is generated, and
  6. f) the PWM signal is supplied to at least the blocking switching element for carrying out a flyback converter phase following the forward converter phase.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ausgangsspannung eingestellt werden, indem Energie von der Primär- zur Sekundärseite des Übertragers übertragen wird. Sollen bspw. die Ausgangsspannungen erhöht werden, so wird die Energieübertragung im nicht lückenden Betrieb vergrößert, indem die Pulsweitenmodulationszeit PWM verlängert wird. Eine reduzierte Energieübertragung von der Primär- zur Sekundärseite des Schaltnetzteils führt zu einer geringeren Lastspannung.With this method according to the invention, the output voltage can be set by transferring energy from the primary to the secondary side of the transformer. If, for example, the output voltages are to be increased, the energy transmission in non-intermittent operation is increased by extending the pulse width modulation time PWM. A reduced energy transfer from the primary to the secondary side of the switching power supply leads to a lower load voltage.

Soll jedoch die aus der Differenz der beiden Ausgangsspannungen gebildete Lastspannung um einen gewünschten Betrag absinken, so wird die PWM-Dauer reduziert. Stellt sich dabei ein lückender Betrieb ein, so wird die entstehende Lücke im lückenden Betrieb zur aktiven Energieübertragung von der Sekundär- zur Primärseite des Übertragers verwendet, indem weiterbildungsgemäß
g) zur Durchführung eines lückenden Betriebs in Abhängigkeit der erforderlichen Signal-Dynamik und des Energiebedarfs einer Last ein weiteres PWM-Signal erzeugt wird, und
h) das weitere PWM-Signal zumindest dem Durchflussschaltelement zur Durchführung der dritten Phase im Anschluss an die Sperrwandlerphase bis zum Ende der laufenden Periodendauer zugeführt wird.However, if the load voltage formed from the difference between the two output voltages should decrease by a desired amount, the PWM duration is reduced. If there is an intermittent operation, the resulting gap in the intermittent operation is used for active energy transfer from the secondary to the primary side of the transformer, in accordance with further training
g) another PWM signal is generated in order to carry out intermittent operation depending on the required signal dynamics and the energy requirement of a load, and
h) the further PWM signal is fed at least to the flow switching element for carrying out the third phase following the flyback converter phase until the end of the current period.

Mit einer solchen aktiven Energieübertragung von der Sekundärzur Primärseite des Übertragers wird eine erhöhte Dynamik, insbesondere bei hochfrequenten Ausgangsspannungen erreicht.Such active energy transmission from the secondary to the primary side of the transformer results in increased dynamics, particularly with high-frequency output voltages.

Das erfindungsgemäße Schaltnetzteil ist vorteilhafterweise als Verstärker, insbesondere für Audio Anwendungen als Klasse-D-Verstärker einsetzbar. Ferner gibt es einen vorteilhaften Einsatz bei Motoren und Motorbremsen durch eine positive und negative Bestromung sowie als elektronische Last. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind geregelte Schaltnetzteile, die die Ausgangsspannung regeln, indem sie Energie zuführen oder bei Bedarf auch wieder auf die Primärseite abführen können, sowie Netzeinspeisegeräte für Solarmodule.The switching power supply according to the invention can advantageously be used as an amplifier, in particular for audio applications as a class D amplifier. There is also an advantageous use in motors and motor brakes through positive and negative current supply and as an electronic load. Other possible uses include regulated switching power supplies, which regulate the output voltage by supplying energy or, if necessary, can also dissipate it to the primary side, as well as power supply units for solar modules.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein Schaltbild eines Schaltnetzteils als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 ein Schaltbild eines Schaltnetzteils als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 ein Zeit-Stromdiagramm des Primär- und Laststromes des Schaltnetzteils nach 1,
  • 4 ein beispielhafter Spannungsverlauf des Schaltnetzteils nach 2,
  • 5 ein Zeit-Stromdiagramm des Primär- und Laststromes des Schaltnetzteils nach 2,
  • 6 ein Zeit-Stromdiagramm des Laststromes des im lückenden Betrieb betriebenen Schaltnetzteils nach 2,
  • 7 ein Schaltbild einer Realisierung eines Primärschaltelementes einer Primärwicklung des Schaltnetzteils 1 oder 2,
  • 8 ein Schaltbild eines Schaltnetzteils als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 9 ein Blockschaltbild zur Erzeugung eines PWM-Signals, welches einem Primärschaltelement einer Primärwicklung des Schaltnetzteils nach 8 zugeführt wird, und
  • 10 Zeit-PWM-Signal-Diagramme zu Erläuterung des Betriebs des Schaltnetzteils nach 8.
The invention is described in detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 2 shows a circuit diagram of a switching power supply as an exemplary embodiment of the invention,
  • 2 2 shows a circuit diagram of a switching power supply as a further exemplary embodiment of the invention,
  • 3 a time-current diagram of the primary and load current of the switching power supply after 1 .
  • 4 an exemplary voltage curve of the switching power supply after 2 .
  • 5 a time-current diagram of the primary and load current of the switching power supply after 2 .
  • 6 a time-current diagram of the load current of the switched-mode power supply operated in intermittent operation 2 .
  • 7 a circuit diagram of a realization of a primary switching element of a primary winding of the switching power supply 1 or 2 .
  • 8th 2 shows a circuit diagram of a switching power supply as a further exemplary embodiment of the invention,
  • 9 a block diagram for generating a PWM signal, which is fed to a primary switching element of a primary winding of the switching power supply according to FIG. 8, and
  • 10 Time PWM signal diagrams to explain the operation of the switching power supply after 8th ,

Die 1 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Schaltnetzteils mit einem Übertrager Tr, welcher eine erste Primärwicklung Prim1, eine erste Sekundärwicklung Sek1 und eine zweite Sekundärwicklung Sek2 umfasst. Eine Reihenschaltung aus der ersten Primärwicklung Prim1 und einem als Schalttransistor ausgeführten Primärschaltelement T1 ist an eine positive Eingangsspannung Ub angeschlossen. Eine Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 erzeugt ein PWM-Signal PWM1, mit welchem das erste Primärschaltelement T1 angesteuert wird.The 1 shows a circuit diagram of a switching power supply according to the invention with a transformer Tr which is a first primary winding PRIM1 , a first secondary winding Sek1 and a second secondary winding Sek2 includes. A series connection from the first primary winding PRIM1 and a primary switching element designed as a switching transistor T1 is at a positive input voltage U b connected. A primary switching element control circuit St1 generates a PWM signal PWM1 , with which the first primary switching element T1 is controlled.

Die erste Sekundärwicklung Sek1, die gegensinnig zur Primärwicklung Primi gewickelt ist, erzeugt eine erste Ausgangsspannung Out1 und ist zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator C4 und einem Sperrschaltelement T4 verbunden. Mittels einer Sperrschaltelement-Steuerschaltung St3 wird ein PWM-Signal PWM3 zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes T4 erzeugt.The first secondary winding Sek1 , which is wound in the opposite direction to the primary winding Primi, generates a first output voltage out1 and is to form a flyback type circuit topology with a flyback capacitor C4 and a blocking switching element T4 connected. By means of a blocking switching element control circuit St3 becomes a PWM signal PWM3 to control the blocking switching element T4 generated.

Die zweite Sekundärwicklung Sek2, die gleichsinnig zur ersten Primärwicklung Prim1 gewickelt ist, erzeugt eine zweite Ausgangsspannung Out2 und bildet mit einem Durchflusskondensator C3 und einem Durchflussschaltelement T3 eine Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp. Zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes T3 ist eine Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St2 zur Erzeugung eines PWM-Signals PWM2 vorgesehen.The second secondary winding Sek2 that are in the same direction as the first primary winding PRIM1 is wound, generates a second output voltage Out2 and forms with a flow condenser C3 and a flow switching element T3 a circuit topology of the forward converter type. For controlling the flow switching element T3 is a flow switching element control circuit St 2 to generate a PWM signal PWM 2 intended.

Über den Tastgrad des Rechteckimpulses des PWM-Signals PWM1 werden die Ausgangsspannungen Out1 und Out2 geregelt. Einem Lastelement L, bspw. einem Lautsprecher wird die Differenz (Out1 - Out2) der beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 als Lastspannung UL zugeführt.Via the duty cycle of the rectangular pulse of the PWM signal PWM1 are the output voltages out1 and Out2 regulated. A load element L , e.g. a loudspeaker, the difference ( out1 - Out2 ) of the two output voltages out1 and Out2 as load voltage U L fed.

Die Lastspannung UL weist einen periodischen Verlauf auf und wird von dem Schaltnetzteil gemäß 1 mit zwei Schaltphasen, gegebenenfalls entsprechend einer weiter unten gegeben Erläuterung auch mit drei Schaltphasen erzeugt.The load voltage U L has a periodic course and is according to the switching power supply 1 with two switching phases, possibly also according to an explanation given below, also generated with three switching phases.

In einer ersten Phase Ph1 fließt bei durchgeschaltetem erstem Primärschaltelement T1 durch die Primärwicklung Prim1 ein linear ansteigender Strom (vgl. 3), wodurch entsprechend einem klassischen Sperrwandler Energie von der Primärseite in den Übertrager Tr bei offenem Sperrschaltelement T4 gespeichert wird, während bei geschlossenem Durchflussschaltelement T3 die zweite Ausgangsspannung Out2 erzeugt wird. In einer an die erste Phase Ph1 sich anschließenden zweiten Phase Ph2 wird die im Übertrager Tr gespeicherte Energie bei offenem erstem Primärschaltelement T1 und geschlossenem Sperrschaltelement T4 auf die erste Ausgangsspannung Out1 übertragen.In a first phase Ph1 flows when the first primary switching element is switched through T1 through the primary winding PRIM1 a linearly increasing current (cf. 3 ), whereby energy is transferred from the primary side into the transformer in accordance with a classic flyback converter Tr with open blocking switching element T4 is saved while the flow switching element is closed T3 the second output voltage Out2 is produced. In the first phase Ph1 subsequent second phase Ph2 will be in the transmitter Tr stored energy when the first primary switching element is open T1 and closed blocking switching element T4 to the first output voltage out1 transfer.

In der Konfiguration des Schaltnetzteils nach 1 können positive und negative Lastspannungen UL erzeugt werden, da diese als Differenz (Out1-Out2) der beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 erzeugt werden. In the configuration of the switching power supply 1 can have positive and negative load voltages U L are generated as a difference ( out1 - Out2 ) of the two output voltages out1 and Out2 be generated.

Die beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 werden in folgender Weise erzeugt. In der zweiten Phase Ph2 wird die zuvor in der ersten Phase Ph1 gespeicherte Energie über den Sperrwandler, welcher von der ersten Sekundärwicklung Sek1, dem Sperrkondensator C4 und dem Sperrschaltelement T4 gebildet wird, auf den Sperrkondensator C4 übertragen, wodurch die erste Ausgangsspannung Out1 vergrößert wird. Gleichzeitig fließt ein Laststrom ILast über die Last L in den Durchflusskondensator C3 mit der Folge einer Vergrößerung der zweiten Ausgangsspannung Out2. Daher ist der Betrag der zweiten Ausgangsspannung Out2 größer als die durch den Durchflusswandler transferierte Spannung. Der Durchflusswandler wird von der zweiten Sekundärwicklung Sek2, dem Durchflusskondensator C3 und dem Durchflussschaltelement T3 gebildet. Aufgrund der abnehmenden Differenz der beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 während der zweiten Phase Ph2 nimmt auch der Laststrom ILast ab (vgl. 3).The two output voltages out1 and Out2 are generated in the following way. In the second phase Ph2 will be the one in the first phase Ph1 stored energy via the flyback converter, which is from the first secondary winding Sek1 , the blocking capacitor C4 and the blocking switching element T4 is formed on the blocking capacitor C4 transmitted, causing the first output voltage out1 is enlarged. At the same time, a load current flows I load about the load L in the flow condenser C3 with the consequence of an increase in the second output voltage Out2 , Hence the amount of the second output voltage Out2 greater than the voltage transferred by the flow converter. The forward converter is from the second secondary winding Sek2 , the flow condenser C3 and the flow switching element T3 educated. Due to the decreasing difference between the two output voltages out1 and Out2 during the second phase Ph2 the load current also takes I load from (cf. 3 ).

In der darauffolgenden ersten Phase Ph1 wird somit Energie des Durchflusskondensators C3 in die erste Primärwicklung Prim1 bei durchgeschaltetem erstem Schaltelement T1 transferiert und dadurch die zweite Ausgangsspannung Out2 wieder verkleinert. Infolgedessen wird auch in dieser ersten Phase Ph1 ein durch die Last L fließender Laststrom ILast erzeugt, da durch die Verkleinerung der zweiten Ausgangsspannung Out2 der Differenzbetrag der beiden Ausgangsspannungen an der Last L vergrößert wird und daher der Laststrom ILast durch die Last L wieder ansteigt (vgl. 3).In the subsequent first phase Ph1 thus becomes energy of the flow condenser C3 in the first primary winding PRIM1 with the first switching element switched through T1 transferred and thereby the second output voltage Out2 reduced again. As a result, even in this first phase Ph1 a load current flowing through the load L. I load generated because by reducing the second output voltage Out2 the difference between the two output voltages at the load L is increased and therefore the load current I load by the load L increases again (cf. 3 ).

Die Schaltungsstruktur des Schaltnetzteils nach 2 unterscheidet sich von derjenigen des Schaltnetzteils nach 1 dadurch, dass eine zweite Primärwicklung Prim2 vorgesehen ist, welche gegensinnig zur ersten Primärwicklung Prim1 gewickelt ist. Daraus folgt, dass zum einen die erste Sekundärwicklung Sek1 zur zweiten Primärwicklung Prim2 gleichsinnig gewickelt ist und daher einen Durchflusswandler mit dem Kondensator C4 als Durchflusskondensator und mit dem Schaltelement T4 als Durchflussschaltelement bildet. Zum anderen ist die zweite Sekundärwicklung Sek2 zur zweiten Primärwicklung Prim2 gegensinnig gewickelt und bildet daher einen Sperrwandler mit dem Kondensator C3 als Sperrkondensator und mit dem Schaltelement T3 ein Sperrschaltelement. Zur Erzeugung von Ausgangsspannungen an dem Kondensator C3 und dem Kondensator C4 ist die zweite Primärwicklung Prim2 mit einem zweiten Primärschaltelement T2 verbunden, welchem ein von einer Primärschaltelement-Steuerschaltung St10 erzeugtes PWM-Signal PWM10 zugeführt wird.The circuit structure of the switching power supply according to 2 differs from that of the switching power supply 1 in that a second primary winding PRIM2 is provided, which is opposite to the first primary winding PRIM1 is wrapped. It follows that, on the one hand, the first secondary winding Sek1 to the second primary winding PRIM2 is wound in the same direction and therefore a flow converter with the capacitor C4 as a flow condenser and with the switching element T4 forms as a flow switching element. The other is the second secondary winding Sek2 to the second primary winding PRIM2 wound in opposite directions and therefore forms a flyback converter with the capacitor C3 as a blocking capacitor and with the switching element T3 a blocking switching element. To generate output voltages on the capacitor C3 and the capacitor C4 is the second primary winding PRIM2 with a second primary switching element T2 connected, which one of a primary switching element control circuit St 10 generated PWM signal PWM10 is fed.

Damit werden in Abhängigkeit davon, welche der beiden Primärwicklungen Primi oder Prim2 aktiviert ist, also mit einem Primärstrom IPrim1 oder einem Primärstrom IPrim2 bestromt wird, gemäß 2 folgende Ausgangsspannungen erzeugt:

  • - Bei einer aktiven ersten Primärwicklung Primi: Eine erste Ausgangsspannung Out1.1 am Sperrkondensator C4 und eine zweite Ausgangsspannung Out2.1 am Durchflusskondensator C3.
  • - Bei einer zweiten aktiven Primärwicklung Prim2: Eine erste Ausgangsspannung Out1.2 am Kondensator C3 und eine zweite Ausgangsspannung Out2.2 am Kondensator C4.
Depending on which of the two primary windings Primi or PRIM2 is activated, i.e. with a primary current I Prim1 or a primary current I Prim2 is energized, according to 2 generates the following output voltages:
  • - With an active first primary winding Primi: A first output voltage Out1.1 on the blocking capacitor C4 and a second output voltage Out2.1 on the flow condenser C3 ,
  • - With a second active primary winding PRIM2 : A first output voltage Out1.2 on the capacitor C3 and a second output voltage Out2.2 on the capacitor C4 ,

Gemäß 2 ist über die gemeinsame Eingangsspannung Ub sowohl am Eingang an die zweite Primärwicklung Prim2 als auch am Eingang an die erste Primärwicklung Primi ein Ladekondensator CBulk angeschlossen, dessen Funktion weiter unten erläutert wird.According to 2 is via the common input voltage Ub both at the input to the second primary winding PRIM2 as well as a charging capacitor at the input to the first primary winding Primi C bulk connected, the function of which is explained below.

Als Primärschaltelemente T1 und T2 der Schaltnetzteile gemäß den 1 und 2 können Halbleiterschalter, wie bspw. MOSFETs eingesetzt werden. Bei gleich großen Windungszahlen für die erste Sekundärwicklung Sek1 und die zweite Sekundärwicklung Sek2 haben bei der Verwendung solcher MOSFETs die Bodydioden derselben einen negativen Einfluss, der durch eine Schaltung gemäß 7 beseitigt werden kann. Alternativ könnten die Primärschaltelemente T1 und T2 auf der Primärseite durch eine Konfiguration gemäß 7 ersetzt werden.As primary switching elements T1 and T2 of the switching power supplies according to 1 and 2 semiconductor switches, such as MOSFETs, can be used. With the same number of turns for the first secondary winding Sek1 and the second secondary winding Sek2 when using such MOSFETs, the body diodes of the same have a negative influence, which is caused by a circuit according 7 can be eliminated. Alternatively, the primary switching elements T1 and T2 on the primary side through a configuration according to 7 be replaced.

Ein solches Primärschaltelement T1 bzw. T2 besteht aus zwei antiseriell geschalteten Halbleiterschalter, bspw. MOSFETs. Hierzu werden die beiden Halbleiterschalter derart verschaltet, dass die jeweiligen Source-Anschlüsse entsprechend der Darstellung nach 7 miteinander verbunden sind. Um eine gemeinsame Ansteuerung mittels der Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 bzw. St2 zu ermöglichen, sind auch die Gate-Anschlüsse miteinander verbunden. Zusätzlich ist noch eine Zenerdiode zwischen den verbundenen Source-Anschlüssen und den verbundenen Gate-Anschlüssen vorgesehen.Such a primary switching element T1 respectively. T2 consists of two anti-serial semiconductor switches, for example MOSFETs. For this purpose, the two semiconductor switches are connected in such a way that the respective source connections according to the illustration 7 are interconnected. For a common control by means of the primary switching element control circuit St1 respectively. St 2 To enable the gate connections are also interconnected. In addition, a Zener diode is provided between the connected source connections and the connected gate connections.

Bei dem Schaltnetzteil gemäß 2 weisen die Übersetzungsverhältnisse der ersten bzw. zweiten Primärwicklung Prim1 bzw. Prim2 zur ersten Sekundärwicklung Sek1 und zur zweiten Sekundärwicklung Sek2 solche Werte auf, dass die erste Ausgangsspannung Out1 größer oder gleich der zweiten Ausgangsspannung Out2 ist, d. h. Out1.1 ≥ Out2.1 und Out1.2 ≥ Out 2.2. Dadurch fließt sowohl in der ersten Phase Ph1 wegen der Entladung durch die Durchflussenergie von der Sekundär- zur Primärseite des Übertrages Tr, als auch in der zweiten Phase Ph2 wegen der Aufladung durch die gespeicherte Energie zur Sekundärseite des Übertragers Tr, ein Strom durch die Last. Aus diesem Grund ist der Stromripple durch die Last L sehr klein.According to the switching power supply 2 have the gear ratios of the first and second primary windings PRIM1 respectively. PRIM2 to the first secondary winding Sek1 and to the second secondary winding Sek2 such values that the first output voltage out1 greater than or equal to the second output voltage Out2 is, ie Out1.1 ≥ Out2.1 and Out1.2 ≥ Out 2.2. This flows in both first phase Ph1 because of the discharge from the flow energy from the secondary to the primary side of the transfer Tr , as well as in the second phase Ph2 because of the charge from the stored energy to the secondary side of the transmitter Tr , a current through the load. For this reason, the current ripple through the load L tiny.

Ein Beispiel des Verlaufs der Lastspannung ULast an der Last L zeigt 4, wonach bei einer aktiven ersten Primärwicklung Primi der positive Abschnitt und bei einer aktiven zweiten Primärwicklung Prim2 der negative Abschnitt einer Periode einer periodischen Lastspannung ULast erzeugt wird. Damit wird durch ein Umschalten der Eingangsspannung Ub zwischen der Primärwicklung Primi und der Primärwicklung Prim2 die Polarität der Lastspannung ULast an der Last L bestimmt.An example of the course of the load voltage U load at the load L shows 4 , After which with an active first primary winding Primi the positive section and with an active second primary winding PRIM2 the negative portion of a period of a periodic load voltage U load is produced. This is done by switching the input voltage ub between the primary winding Primi and the primary winding PRIM2 the polarity of the load voltage U load at the load L certainly.

Ist die erste Primärwicklung Prim1 aktiv, werden in der ersten Phase Ph1 das erste Primärschaltelement T1 und das Durchflussschaltelement T3 geschlossen, wodurch Energie im Übertrager Tr gespeichert und gleichzeitig, wie oben ausgeführt, die Energie des Durchflusskondensators C3 reduziert und dabei Energie über die zweite Sekundärwicklung Sek2 auf die erste Primärwicklung Prim1 übertragen. In der zweiten Phase Ph2 werden das erste Primärschaltelement T1 sowie das Durchflussschaltelement T3 geöffnet und das Sperrschaltelement T4 geschlossen. Infolgedessen wird die in dem Übertrager Tr gespeicherte Energie auf den Sperrkondensator C4 übertragen. Die entsprechenden Stromverläufe in der ersten Primärwicklung Prim1 und durch die Last L sind in 3 dargestellt.Is the first primary winding PRIM1 become active in the first phase Ph1 the first primary switching element T1 and the flow switching element T3 closed, causing energy in the transformer Tr stored and at the same time, as stated above, the energy of the flow condenser C3 reduced and thereby energy via the second secondary winding Sek2 on the first primary winding PRIM1 transfer. In the second phase Ph2 become the first primary switching element T1 as well as the flow switching element T3 opened and the blocking switching element T4 closed. As a result, that in the transmitter Tr stored energy on the blocking capacitor C4 transfer. The corresponding current profiles in the first primary winding PRIM1 and by the load L are in 3 shown.

Ist dagegen die zweite Primärwicklung Prim2 aktiv, werden in der ersten Phase Ph1 das zweite Primärschaltelement T2 sowie das als Durchflussschaltelement fungierende Schaltelement T4 geschlossen, wodurch Energie im Magnetfeld des Übertragers Tr gespeichert und gleichzeitig die Energie des nun als Durchflusskondensator fungierenden Kondensators C4 durch eine Übertragung auf die zweite Primärwicklung Prim2 reduziert. In der zweiten Phase Ph2 werden das zweite Primärschaltelement T2 sowie das Schaltelement T4 geöffnet und das nunmehr als Sperrschaltelement fungierende Schaltelement T3 geschlossen, wodurch die gespeicherte Energie auf den nunmehr als Sperrkondensator fungierender Kondensator C3 übertragen wird. Die entsprechenden Stromverläufe IPrim2 und ILast in der zweiten Primärwicklung Prim2 und durch die Last L sind in 5 dargestellt.In contrast, is the second primary winding PRIM2 become active in the first phase Ph1 the second primary switching element T2 and the switching element functioning as a flow switching element T4 closed, whereby energy is stored in the magnetic field of the transformer Tr and at the same time the energy of the capacitor now functioning as a flow capacitor C4 by a transfer to the second primary winding PRIM2 reduced. In the second phase Ph2 become the second primary switching element T2 as well as the switching element T4 opened and the switching element now functioning as a blocking switching element T3 closed, whereby the stored energy on the now acting as a blocking capacitor C3 is transmitted. The corresponding currents I Prim2 and I load in the second primary winding PRIM2 and by the load L are in 5 shown.

Um die gewünschte Lastspannung UL an der Last L einzustellen, wird Energie von der Primär- zur Sekundärseite des Übertragers Tr aktiv übertragen. Soll die Lastspannung UL erhöht werden, so muss auch die Energieübertragung vergrößert werden, indem die PWM-Dauer des PWM-Signals PWM1 und/oder PWM10 verlängert wird. Soll jedoch der gewünschte Betrag der Lastspannung UL absinken, wird zunächst nur die PWM-Dauer dieser PWM-Signale PWM1 und/oder PWM10 verkürzt. Erst wenn durch die Verkürzung der PWM-Dauer dieser PWM-Signale PWM1 bzw. PWM10 der nicht lückende Betrieb verlassen wird und sich der lückende Betrieb einstellt, wird aktiv Energie von der Sekundärseite des Übertragers Tr des Schaltnetzteils gemäß den 1 und 2 auf dessen Primärseite übertragen, um die Dynamik, insbesondere bei hochfrequenten Lastspannungen UL zu erhöhen. Diese Phase, in welcher Energie aktiv von der Sekundärseite zurück auf die Primärseite des Übertragers Tr übertragen wird, wird nachstehend als dritte Phase Ph3 bezeichnet, wie dies in 6 dargestellt ist. Dazu muss aber für die Dauer der Lücke im lückenden Betrieb ein PWM-Signal generiert werden, das auf der Primärseite des Übertragers Tr benötigt wird. Wenn auf der Primärseite in der Phase Ph1 das Schaltelement T1 eingeschalten wird, so wird in der dritten Ph3 das Schaltelement T2 eingeschaltet. Wenn auf der Primärseite des Übertragers Tr in der Phase Ph1 das Schaltelement T2 eingeschaltet wird, so wird in der Phase Ph3 das Schaltelement T1 eingeschaltet. Auf der Sekundärseite des Übertragers Tr bleibt bis zum Ende der Periodendauer dasselbe Schaltelement eingeschaltet, welches bereits in der Phase Ph2 eingeschalten war.To the desired load voltage U L at the load L To set, energy is actively transmitted from the primary to the secondary side of the transformer Tr. Should the load voltage U L the energy transmission must also be increased by the PWM duration of the PWM signal PWM1 and / or PWM10 is extended. However, the desired amount of load voltage should be U L will only decrease the PWM duration of these PWM signals PWM1 and / or PWM10 shortened. Only when the PWM duration of these PWM signals is reduced PWM1 or PWM10 the non-intermittent operation is exited and the intermittent operation is established, energy becomes active from the secondary side of the transformer Tr of the switching power supply according to 1 and 2 transmitted on the primary side to the dynamics, especially with high-frequency load voltages U L to increase. This phase, in which energy is actively transferred from the secondary side back to the primary side of the transformer Tr, is hereinafter referred to as the third phase Ph3 referred to as this in 6 is shown. To do this, a PWM signal must be generated for the duration of the gap in the intermittent operation, which is on the primary side of the transformer Tr is needed. If on the primary side in phase Ph1 the switching element T1 is turned on, so in the third Ph3 the switching element T2 switched on. If on the primary side of the transmitter Tr in phase Ph1 the switching element T2 is switched on, then in the phase Ph3 the switching element T1 switched on. On the secondary side of the transformer Tr the same switching element that is already in phase remains switched on until the end of the period Ph2 was switched on.

Entsprechend der Darstellung nach 4 erfolgt in Bereichen A des Spannungsverlaufs der Lastspannung ULast eine aktive Energieübertragung von der Primär- zur Sekundärseite des Übertragers Tr, während in Bereichen B des Spannungsverlaufs der Lastspannung ULast eine reduzierte Energieübertragung oder eine aktive Energieübertragung, wie nachfolgend anhand des Schaltnetzteils nach 2 und des Zeit-Laststrom-Diagramms nach 6 erläutert wird, von der Sekundär- zur Primärseite des Übertragers Tr erfolgt.According to the illustration 4 takes place in areas A of the voltage curve of the load voltage U load active energy transfer from the primary to the secondary side of the transformer Tr , while in areas B of the voltage curve of the load voltage U load a reduced energy transmission or an active energy transmission, as follows based on the switching power supply 2 and the time-load current diagram 6 is explained, from the secondary to the primary side of the transmitter Tr he follows.

Bei aktiver ersten Primärwicklung Prim1 wird wie oben beschrieben die erste Phase Ph1 und die daran sich anschließende zweite Phase Ph2 durchgeführt, wobei in der zweiten Phase Ph2 das erste Primärschaltelement T1 geöffnet und das Sperrschaltelement T4 geschlossen ist. Zur Einleitung der dritten Phase Ph3 ist zusätzlich das zweite Primärschaltelement T2 geschlossen, also durchgeschaltet, wodurch Energie aus dem Sperrkondensator C4 in die zweite Primärwicklung Prim2 zurückgeführt wird, wobei auf der Primärseite über das geschlossene zweite Primärschaltelement T2 die Energie auf den Ladekondensator CBulk übertragen wird. Die Voraussetzung hierfür ist, wie oben ausgeführt, dass die erste Ausgangsspannung Out1 am Sperrkondensator C4 größer oder gleich der zweiten Ausgangsspannung Out2 ist.
Entsprechendes gilt auch bei aktivierter zweiter Primärwicklung Prim2. When the first primary winding is active PRIM1 becomes the first phase as described above Ph1 and the subsequent second phase Ph2 performed, being in the second phase Ph2 the first primary switching element T1 opened and the blocking switching element T4 closed is. To initiate the third phase Ph3 is also the second primary switching element T2 closed, i.e. switched through, whereby energy from the blocking capacitor C4 into the second primary winding PRIM2 is returned, being on the primary side via the closed second primary switching element T2 the energy on the charging capacitor C bulk is transmitted. The prerequisite for this, as stated above, is that the first output voltage out1 on the blocking capacitor C4 greater than or equal to the second output voltage Out2 is.
The same also applies when the second primary winding is activated PRIM2 ,

Mit dem Ladekondensator CBulk lässt sich die von der Sekundärseite des Übertragers Tr auf dessen Primärseite aktiv übertragene Energie speichern. Damit sind schnelle Lastspannungsänderungen sowohl in positiver als auch negativer Richtung möglich, wodurch eine sehr gute Dynamik erreichbar ist.With the charging capacitor C bulk can be from the secondary side of the transformer Tr store actively transmitted energy on its primary side. This enables fast load voltage changes in both positive and negative directions, which means that very good dynamics can be achieved.

Durch diese dritte Phase Ph3 wird ein weiterer Rückgang der Pulsweitendauer vermieden, da sich folgendes Gleichgewicht einstellt: WÜ = WV + WR ,

Figure DE102018119464A1_0001
wobei

  • WÜ = Energiezufuhr von der Primär- zur Sekundärseite,
  • WV = von der Last verbrauchte Energie, und
  • WR = aktive Energierückübertragung von Sekundär nach Primär ist.
Through this third phase Ph3 a further decrease in the pulse width duration is avoided since the following balance is established: WÜ = WV + WR .
Figure DE102018119464A1_0001
 in which
  • WÜ = energy supply from the primary to the secondary side,
  • WV = energy consumed by the load, and
  • WR = active energy retransmission from secondary to primary.

Deshalb wird die PWM-Dauer an der Grenze zum lückenden Betrieb nur unwesentlich verringert.For this reason, the PWM duration is only marginally reduced at the limit of intermittent operation.

Um ein Schaltnetzteil gemäß den 1 oder 2 flexibler zu gestalten, d. h. die erste Sekundärwicklung Sek1 zur Realisierung eines Sperrwandlers und die zweite Sekundärwicklung Sek2 zur Realisierung eines Durchflusswandlers mit unterschiedlichen Windungszahlen auszuführen, wird ein Übertrager Tr gemäß 8 gegenüber dem Übertrager Tr gemäß 2 mit einer dritten Sekundärwicklung Sek3 und einer vierten Sekundärwicklung Sek4 ausgebildet. Dabei entsprechen der Beschaltung der ersten Sekundärwicklung Sek1 und der zweiten Sekundärwicklung Sek2 der Beschaltung der ersten Sekundärwicklung Sek1 und der Beschaltung der zweiten Sekundärwicklung Sek2 des Übertragers Tr gemäß 2. An dem Sperrkondensator C4 ist eine erste Ausgangsspannung Out1.1und an dem Durchflusskondensator C3 eine zweite Ausgangsspannung Out1.2 abgreifbar. Diese beiden Ausgangsspannungen Out1.1 und Out1.2 werden an der Last L angelegt.To a switching power supply according to the 1 or 2 to be more flexible, ie the first secondary winding Sek1 to implement a flyback converter and the second secondary winding Sek2 to implement a flow converter with different numbers of turns, a transformer Tr according to 8th towards the transmitter Tr according to 2 with a third secondary winding sec3 and a fourth secondary winding SEK4 educated. The circuitry corresponds to the first secondary winding Sek1 and the second secondary winding Sek2 the wiring of the first secondary winding Sek1 and the wiring of the second secondary winding Sek2 of the transmitter Tr according to 2 , On the blocking capacitor C4 is a first output voltage Out1.1 and on the flow condenser C3 a second output voltage O ut1.2 tapped. These two output voltages Out1.1 and Out1.2 be at the load L created.

Die dritte Sekundärwicklung Sek3 bildet zusammen mit einem Durchflusskondensator C5 und einem Durchflussschaltelement T5 eine Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp, während die vierte Sekundärwicklung Sek4 zusammen mit einem Sperrkondensator C6 und einem Sperrschaltelement T6 eine Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp bildet. Das Durchflussschaltelement T5 wird von einer Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St4 mittels eines PWM-Signals PWM4 und das Sperrschaltelement T6 von einer Sperrschaltelement-Steuerschaltung St5 mittels eines PWM-Signals PWM5 angesteuert.The third secondary winding sec3 forms together with a flow condenser C5 and a flow switching element T5 a circuit topology of the forward converter type, while the fourth secondary winding SEK4 together with a blocking capacitor C6 and a blocking switching element T6 forms a flyback type circuit topology. The flow switching element T5 is by a flow switching element control circuit St 4 using a PWM signal PWM4 and the blocking switching element T6 from a blocking switching element control circuit St5 using a PWM signal PWM5 driven.

An dem Durchflusskondensator C5 ist eine erste Ausgangsspannung Out2.2 und an dem Sperrkondensator C6 eine zweite Ausgangsspannung Out1.2 abgreifbar. Diese beiden Ausgangsspannungen Out1.2 und Out2.2 werden an der Last L angelegt.On the flow condenser C5 is a first output voltage Out2.2 and on the blocking capacitor C6 a second output voltage Out1.2 tapped. These two output voltages Out1.2 and Out2.2 be at the load L created.

Die Schaltelemente T4 und T6 sind mit Mosfets gemäß 7 aufgebaut, während die Schaltelemente T3 und T5 jeweils einzelne Mosfets sind.The switching elements T4 and T6 are in accordance with mosfets 7 built up while the switching elements T3 and T5 are individual mosfets.

Ein weiterer Unterschied zu dem Schaltnetzteil gemäß 2 besteht darin, dass keine zweite Primärwicklung Prim2 erforderlich ist. Für die Phase Ph3 ist die Bodydiode des Schaltelementes T1 aktiv. Diese kann auch durch eine weitere parallel geschaltete Diode unterstützt werden. Einen besseren Wirkungsgrad wird erreicht, wenn in der Phase Ph3 das Schaltelement T1 durchgeschalten wird.Another difference to the switching power supply according to 2 is that there is no second primary winding PRIM2 is required. For the phase Ph3 is the body diode of the switching element T1 active. This can also be supported by another diode connected in parallel. Better efficiency is achieved when in phase Ph3 the switching element T1 is switched through.

Die Polaritätsumschaltung erfolgt daher auf der Sekundärseite des Übertragers Tr durch Einschalten der entsprechenden Schaltelemente T3 und T4 bzw. T5 und T6.The polarity changeover therefore takes place on the secondary side of the transformer Tr by switching on the corresponding switching elements T3 and T4 respectively. T5 and T6 ,

Für die Nutzung eines gemäß den 1, 2 oder 8 ausgebildeten Schaltnetzteils als Verstärker, insbesondere als Verstärker der Klasse ADA (Analog IN, Digital control, Analog OUT), kurz D-Klasse-Verstärker genannt, wird mittels der Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 in Abhängigkeit eines analogen Audiosignals SAudio einer Signalquelle S ein PWM-Signal PWM1 zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes T1 erzeugt. Gegebenenfalls wird gleichzeitig mittels der Primärschaltelement-Steuerschaltung St2 in Abhängigkeit der Signalquelle S auch ein PWM-Signal PWM10 zur Ansteuerung des zweiten Primärschaltelementes T2 erzeugt, so dass in Abhängigkeit der Polarität des Audiosignals SAudio entweder das erste Primärschaltelement T1 oder das zweite Primärschaltelement T2 angesteuert wird. Am Lastelement L steht die Lastspannung UL als verstärktes Ausgangssignal an.For the use of a according to the 1 . 2 or 8th trained switching power supply as an amplifier, in particular as an amplifier of the class ADA (Analog IN, Digital control, Analog OUT), or D-class amplifier for short, is by means of the primary switching element control circuit St1 depending on an analog audio signal S audio a signal source S a PWM signal PWM1 to control the first primary switching element T1 generated. If necessary, simultaneously by means of the primary switching element control circuit St 2 depending on the signal source S also a PWM signal PWM10 for controlling the second primary switching element T2 generated so that depending on the polarity of the audio signal S audio either the first primary switching element T1 or the second primary switching element T2 is controlled. On the load element L stands the load voltage U L as an amplified output signal.

Im Folgenden wird der Betrieb des Schaltnetzteils gemäß 8 als Verstärker der Klasse ADA beschrieben. Die Erzeugung des PWM-Signals PWM1 zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes T1 erfolgt gemäß der Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 nach 9, während die zugehörigen PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 und PWM4 in 10 gleichzeitig mit einem von einer Signalquelle S erzeugten analogen Audiosignals SAudio als Eingangssignal der Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 dargestellt werden.The following is the operation of the switching power supply according to 8th as a class amplifier ADA described. The generation of the PWM signal PWM1 to control the first primary switching element T1 is done according to the primary switching element control circuit St1 to 9 while the associated PWM signals PWM1 . PWM 2 . PWM3 and PWM4 in 10 simultaneously with one from a signal source S generated analog audio signal S audio as the input signal of the primary switching element control circuit St1 being represented.

Bei dieser Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 wird in Abhängigkeit des Audiosignals SAudio das PWM-Signal PWM1 zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes T1 erzeugt. Hierbei stellt dieser Primärschaltelement-Steuerschaltung St1 eine Regelschaltung zur Regelung des Tastverhältnisses des PWM-Signals PWM1 dar. In this primary switching element control circuit St1 becomes dependent on the audio signal S audio the PWM signal PWM1 to control the first primary switching element T1 generated. Here, this primary switching element control circuit St1 a control circuit for controlling the duty cycle of the PWM signal PWM1 represents.

Als Führungsgröße dieser Regelung dient die Differenz zwischen der ersten und zweiten Ausgangsspannung Out1 und Out2, die als verstärktes Ausgangssignal an der Last L anliegt. Zur Bildung der an der Last L anliegenden Differenzspannung wird die Lastspannung UL einer Differenzschaltung 1 zugeführt und anschließend mittels einer Signalabschwächungsschaltung 2 um den Verstärkungsfaktor des Schaltnetzteils abgeschwächt. Dieses derart erzeugte Differenzsignal wird einer weiteren Differenzschaltung 3 zugeführt, welches das Differenzsignal mit dem Audiosignal SAudio vergleicht. Die Differenz zwischen dem Differenzsignal als abgeschwächtes Ausgangssignal und dem Audiosignal SAudio , gegebenenfalls invertiert mittels eines Invertierers 4 wird mittels eines Umschalters T einem PWM-Generator 5 zur Erzeugung eines entsprechenden PWM-Signals PWM1 zugeführt.The difference between the first and second output voltage serves as the reference variable for this control out1 and Out2 acting as an amplified output signal on the load L is applied. To form the load L applied differential voltage becomes the load voltage U L a differential circuit 1 fed and then by means of a signal attenuation circuit 2 attenuated by the gain of the switching power supply. This difference signal generated in this way becomes a further difference circuit 3 supplied, which the difference signal with the audio signal S audio compares. The difference between the difference signal as an attenuated output signal and the audio signal S audio , possibly inverted by means of an inverter 4 is by means of a switch T a PWM generator 5 to generate a corresponding PWM signal PWM1 fed.

Der Signalverlauf des Audiosignals SAudio weist gemäß 10 einen positiven und einen negativen Abschnitt auf. Während des positiven Abschnittes wird die am Ausgang der weiteren Differenzschaltung 3 anliegende Differenz zwischen dem Differenzsignal und dem Audiosignal SAudio direkt über den Umschalter T in der in 9 dargestellten Stellung dem PWM-Generator 5 zugeführt. Während des negativen Abschnittes des Audiosignals SAudio der Umschalter T auf den Invertierer 4 umgeschaltet. Die entsprechende Polarität des Audiosignals SAudio wird mittels einer Polaritätsermittlungsschaltung 6 bestimmt.The waveform of the audio signal S audio points according to 10 a positive and a negative section. During the positive section, that at the output of the further differential circuit 3 applied difference between the difference signal and the audio signal S audio directly via the switch T in the in 9 position shown the PWM generator 5 fed. During the negative section of the audio signal S audio the switch T on the inverter 4 switched. The corresponding polarity of the audio signal S audio is by means of a polarity detection circuit 6 certainly.

Aus der an dem Eingang des PWM-Generators anliegenden Differenz wird das PWM-Signal PWM1 berechnet, mit welcher das erste Primärschaltelement T1 angesteuert wird. Je negativer die Differenz zwischen dem Differenzsignal und dem Audiosignal SAudio ist, desto größer ist die Dauer des PWM-Signals PWM1. Die Übertragung des PWM-Signals PWM1 auf das erste Primärschaltelement T1 kann mittels eines Optokopplers realisiert werden.The PWM signal becomes from the difference present at the input of the PWM generator PWM1 calculated with which the first primary switching element T1 is controlled. The more negative the difference between the difference signal and the audio signal S audio the longer the PWM signal is PWM1 , The transmission of the PWM signal PWM1 on the first primary switching element T1 can be implemented using an optocoupler.

In Abhängigkeit der Polarität des Audiosignals SAudio werden die Schaltelemente T3 bis T6 der Sekundärseite des Übertragers Tr geschaltet.Depending on the polarity of the audio signal S audio become the switching elements T3 to T6 the secondary side of the transmitter Tr connected.

Bei positivem Eingangssignal, also zur Verstärkung des positiven Abschnittes des Audiosignals SAudio wird das PWM-Signal PWM1 dem Primärschaltelement T1 zugeführt und ist in 10 dargestellt. Gleichzeitig wird dieses PWM-Signal PWM1 als PWM-Signal PWM2 auch dem Durchflussschaltelement T3 mittels der Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St2 zugeführt und dadurch das Schaltnetzteil gemäß 8 in die erste Phase Ph1 gesteuert.With a positive input signal, i.e. to amplify the positive section of the audio signal S audio becomes the PWM signal PWM1 the primary switching element T1 fed and is in 10 shown. At the same time this PWM signal PWM1 as a PWM signal PWM 2 also the flow switching element T3 by means of the flow switching element control circuit St 2 fed and thereby the switching power supply according 8th in the first phase Ph1 controlled.

Zur Durchführung der an die erste Phase Ph1 sich anschließende zweiten Phase Ph2 wird mittels der Sperrwandler-Steuerschaltung St3 ein in 10 dargestelltes PWM-Signal PWM3 zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes T4 erzeugt, indem durch eine Logikschaltung geprüft wird, ob sowohl PWM1 gleich NULL als auch die Sperrwandlerspannung an der Sekundärwicklung Sek1 größer NULL ist. Gegebenenfalls wird zur aktiven Energieübertragung von der Sekundär- zur Primärseite des Übertragers Tr ein PWM-Signal PWM40 zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes T5 erzeugt. Mit diesem PWM-Signal PWM40 schließt sich an die zweite Phase Ph2 eine dritte Phase Ph3 an, das Schaltnetzteil wird also in einem lückenden Betrieb betrieben. Eine solche dritte Phase Ph3 ist dann erforderlich, wenn das System in den lückenden Betrieb übergeht.To carry out the first phase Ph1 subsequent second phase Ph2 is by means of the flyback converter control circuit St3 an in 10 PWM signal shown PWM3 to control the blocking switching element T4 generated by checking by a logic circuit whether both PWM1 equal to ZERO as well as the flyback converter voltage on the secondary winding Sek1 is greater than zero. If necessary, the active energy transfer from the secondary to the primary side of the transmitter Tr a PWM signal PWM40 to control the flow switching element T5 generated. With this PWM signal PWM40 follows the second phase Ph2 a third phase Ph3 on, the switched-mode power supply is therefore operated in an intermittent mode. Such a third phase Ph3 is required when the system goes into intermittent operation.

Dieses PWM-Signal PWM40 wird mittels der Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St4 erzeugt, indem durch eine Logikschaltung geprüft wird, ob sowohl PWM1 gleich NULL als auch die Sperrwandlerspannung an der Sekundärwicklung Sek1 kleiner NULL ist. Mit dem Schließen des Durchflussschaltelementes T5 erfolgt eine aktive Energieübertragung in den Primärkreis mit der Primärwicklung Prim1 unter Aufladung des Ladekondensators CBulk . Dieser Ladekondensator CBulk wird über die Bodydiode des Primärschaltelementes T1 oder über eine weitere parallel geschaltete Diode geladen.This PWM signal PWM40 is by means of the flow switching element control circuit St 4 generated by checking by a logic circuit whether both PWM1 equal to ZERO as well as the flyback converter voltage on the secondary winding Sek1 is less than zero. With the closing of the flow switching element T5 there is active energy transfer into the primary circuit with the primary winding PRIM1 while charging the charging capacitor C bulk , This charging capacitor C bulk is via the body diode of the primary switching element T1 or charged via another diode connected in parallel.

Optional kann auch das PWM-Signal PWM40 verwendet werden, um das Primärschaltelement T1 durchzuschalten, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Hierzu kann dieses PWM-Signal bspw. über einen Optokoppler auf die Primärseite des Übertragers Tr übertragen werden.The PWM signal can also be used as an option PWM40 used to be the primary switching element T1 to switch through to improve efficiency. For this purpose, this PWM signal can be, for example, via an optocoupler on the primary side of the transmitter Tr be transmitted.

Bei negativem Eingangssignal, also zur Verstärkung des negativen Abschnittes des Audiosignals SAudio wird das PWM-Signal PWM1 dem ersten Primärschaltelement T1 zugeführt und ist in 10 dargestellt. Gleichzeitig wird dieses PWM-Signal PWM1 als PWM-Signal PWM4 auch dem Durchflussschaltelement T5 mittels der Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St4 zugeführt und dadurch das Schaltnetzteil gemäß 8 in die erste Phase Ph1 gesteuert.If the input signal is negative, that is, to amplify the negative section of the audio signal S audio becomes the PWM signal PWM1 the first primary switching element T1 fed and is in 10 shown. At the same time this PWM signal PWM1 as a PWM signal PWM4 also the flow switching element T5 by means of the flow switching element control circuit St 4 fed and thereby the switching power supply according 8th in the first phase Ph1 controlled.

Zur Durchführung der an die erste Phase Ph1 sich anschließenden zweiten Phase Ph2 wird mittels der Sperrwandler-Steuerschaltung St5 ein in 10 dargestelltes PWM-Signal PWM5 zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes T6 erzeugt, indem durch eine Logikschaltung geprüft wird, ob sowohl PWM1 gleich NULL als auch die Sperrwandlerspannung an der Sekundärwicklung Sek4 größer NULL ist. Gegebenenfalls wird zur aktiven Energieübertragung von der Sekundär- zur Primärseite des Übertragers Tr ein PWM-Signal PWM20 zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes T3 erzeugt. Mit diesem PWM-Signal PWM20 schließt sich an die zweite Phase Ph2 eine dritte Phase Ph3 an, das Schaltnetzteil wird somit in einem lückenden Betrieb betrieben. Eine solche dritte Phase Ph3 ist dann erforderlich, wenn das Audiosignal SAudio eine große Dynamik aufweist, also wenn hohe Frequenzanteile enthalten sind, aber auch wenn der Lastwiderstand hochohmig ist und deshalb die Sekundärkapazitäten C3, C4, C5 und C6 nur sehr langsam entlädt.To carry out the first phase Ph1 subsequent second phase Ph2 is by means of the flyback converter control circuit St5 an in 10 PWM signal shown PWM5 to control the blocking switching element T6 generated by checking by a logic circuit whether both PWM1 equal to ZERO as well as the flyback converter voltage on the secondary winding SEK4 is greater than zero. If necessary, the active energy transfer from the secondary to the primary side of the transmitter Tr a PWM signal PWM20 to control the flow switching element T3 generated. With this PWM signal PWM20 follows the second phase Ph2 a third phase Ph3 on, the switched-mode power supply is thus operated in an intermittent mode. Such a third phase Ph3 is required when the audio signal S audio exhibits great dynamics, i.e. when high frequency components are included, but also when the load resistance is high-impedance and therefore the secondary capacitances C3 . C4 . C5 and C6 discharges very slowly.

Dieses PWM-Signal PWM20 wird mittels der Durchflussschaltelement-Steuerschaltung St2 erzeugt, indem durch eine Logikschaltung geprüft wird, ob sowohl PWM1 gleich NULL als auch die Sperrwandlerspannung an der Sekundärwicklung Sek4 kleiner NULL ist.This PWM signal PWM20 is by means of the flow switching element control circuit St 2 generated by checking by a logic circuit whether both PWM1 equal to ZERO as well as the flyback converter voltage on the secondary winding SEK4 is less than zero.

Die Beispiele zeigen positive Spannungen auf der Sekundärseite, deren Differenz zum Lastwiderstand L führt. Dasselbe funktioniert natürlich auch, wenn negative Spannungen auf der Sekundärseite erzeugt werden, und deren Differenz zum Lastwiderstand L führt:

  • Out1.1 - Out1.2 bzw. Out2.1 - Out2.2 ≥ NULL, wenn Out1.1 > Out1.2 bzw. Out2.1 > Out2.2, und
  • Out1.1 - Out1.2 bzw. Out2.1 - Out2.2 < NULL, wenn Out1.2 > Out1.1 bzw. Out2.2 > Out2.1 ist.
  • (-Out1.1) - (-Out1.2) bzw. (-Out2.1) - (-Out2.2) ≥ NULL, wenn Out1.2 > Out1.1 bzw. Out2.2 > Out2.1, und
  • (-Out1.1) - (-Out1.2) bzw. (-Out2.1) - (-Out2.2) < NULL, wenn Out1.1 > Out1.2 bzw. Out2.1 > Out2.2 ist
The examples show positive voltages on the secondary side, their difference to the load resistance L leads. The same of course also works if negative voltages are generated on the secondary side and their difference to the load resistance L leads:
  • Out1.1 - Out1.2 or Out2.1 - Out2.2 ≥ ZERO if Out1.1> Out1.2 or Out2.1> Out2.2, and
  • Out1.1 - Out1.2 or Out2.1 - Out2.2 <ZERO if Out1.2> Out1.1 or Out2.2> Out2.1.
  • (-Out1.1) - (-Out1.2) or (-Out2.1) - (-Out2.2) ≥ NULL if Out1.2> Out1.1 or Out2.2> Out2.1, and
  • (-Out1.1) - (-Out1.2) or (-Out2.1) - (-Out2.2) <NULL if Out1.1> Out1.2 or Out2.1> Out2.2

Und selbst wenn beide Spannungen unterschiedliches Vorzeichen haben, können durch unterschiedliche Spannungshöhen positive und negative Differenzspannungen erzeugt werden.And even if both voltages have different signs, different voltage levels can generate positive and negative differential voltages.

Claims (8)

Schaltnetzteil zur Erzeugung einer Lastspannung aus der Differenz einer ersten und zweiten Ausgangsspannung (Out1, Out2) mittels eines Übertragers (Tr), welcher folgende Komponenten umfasst: - wenigstens eine erste Primärwicklung (Prim1), welche mittels eines ersten Primärschaltelementes (T1) mit einer Eingangsgleichspannung (Ub) verbindbar ist, - eine Primärschaltelement-Steuerschaltung (St1) zur Ansteuerung des ersten Primärschaltelementes (T1), - eine zur Primärwicklung (Prim1) gegensinnig gewickelte erste Sekundärwicklung (Sek1), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator (C4) mittels eines Sperrschaltelementes (T4) zur Erzeugung der ersten Ausgangsspannung (Out1) verbindbar ist, - eine Sperrschaltelement-Steuerschaltung (St3)zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes (T4), - eine zur Primärwicklung (Prim1) gleichsinnig gewickelte zweite Sekundärwicklung (Sek2), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp mit einem Durchflusskondensator (C3) mittels eines Durchflussschaltelementes (T3) zur Erzeugung der zweiten Ausgangsspannung (Out2) verbindbar ist, und - eine Durchflussschaltelement-Steuerschaltung (St2) zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes (T3).Switched-mode power supply for generating a load voltage from the difference between a first and second output voltage (Out1, Out2) by means of a transformer (Tr), which comprises the following components: at least one first primary winding (Prim1) which can be connected to an input DC voltage (Ub) by means of a first primary switching element (T1), a primary switching element control circuit (St1) for controlling the first primary switching element (T1), a first secondary winding (Sek1) wound in the opposite direction to the primary winding (Prim1), which can be connected to form a circuit topology of the flyback converter type with a blocking capacitor (C4) by means of a blocking switching element (T4) for generating the first output voltage (Out1), - A blocking switching element control circuit (St3) for controlling the blocking switching element (T4), a second secondary winding (Sek2) wound in the same direction as the primary winding (Prim1), which can be connected to form a circuit topology of the flow converter type with a flow capacitor (C3) by means of a flow switching element (T3) for generating the second output voltage (Out2), and - A flow switching element control circuit (St2) for controlling the flow switching element (T3). Schaltnetzteil nach Anspruch 1, bei welchem der Übertrager (Tr) eine zur ersten Primärwicklung (Prim1) gegensinnig gewickelte zweite Primärwicklung (Prim2) umfasst, wobei die zweite Primärwicklung (Prim2) mittels eines zweiten Primärschaltelementes (T2) mit der Eingangsspannung (Ub) verbindbar ist.Switching power supply after Claim 1 , in which the transformer (Tr) comprises a second primary winding (Prim2) wound in the opposite direction to the first primary winding (Prim1), the second primary winding (Prim2) being connectable to the input voltage (Ub) by means of a second primary switching element (T2). Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Übersetzungsverhältnis der Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp und das Übersetzungsverhältnis der Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp derart ausgebildet sind, dass die erste Ausgangsspannung (Out1) größer oder gleich der zweiten Ausgangsspannung (Out2) ist.Switching power supply after Claim 1 or 2 , in which the transmission ratio of the circuit topology of the flyback converter type and the transmission ratio of the circuit topology of the forward converter type are designed such that the first output voltage (Out1) is greater than or equal to the second output voltage (Out2). Schaltnetzteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit - einer zur Primärwicklung (Prim1) gleichsinnig gewickelte dritten Sekundärwicklung (Sek3), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Durchflusswandlertyp mit einem Durchflusskondensator (C5) mittels eines Durchflussschaltelementes (T5) zur Erzeugung einer weiteren ersten Ausgangsspannung (Out2.2) verbindbar ist, - einer Durchflussschaltelement-Steuerschaltung (St4) zur Ansteuerung des Durchflussschaltelementes (T5), - einer zur Primärwicklung (Prim1) gegensinnig gewickelte zweiten Sekundärwicklung (Sek4), welche zur Bildung einer Schaltungstopologie vom Sperrwandlertyp mit einem Sperrkondensator (C6) mittels eines Sperrschaltelementes (T6) zur Erzeugung einer weiteren zweiten Ausgangsspannung (Out2.1) verbindbar ist, und - einer Sperrschaltelement-Steuerschaltung (St5) zur Ansteuerung des Sperrschaltelementes (T6).Switched-mode power supply according to one of the preceding claims a third secondary winding (Sek3) wound in the same direction as the primary winding (Prim1), which can be connected to form a circuit topology of the flow converter type with a flow capacitor (C5) by means of a flow switching element (T5) to generate a further first output voltage (Out2.2), - a flow switching element control circuit (St4) for controlling the flow switching element (T5), - a second secondary winding (Sek4) wound in the opposite direction to the primary winding (Prim1), which can be connected to form a circuit topology of the flyback converter type with a blocking capacitor (C6) by means of a blocking switching element (T6) for generating a further second output voltage (Out2.1), and - A blocking switching element control circuit (St5) for controlling the blocking switching element (T6). Schaltnetzteil nach Anspruch 4, bei welchem - an dem mit der ersten Sekundärwicklung (Sek1) verbundenen Sperrkondensator (C4) eine erste Ausgangsspannung (Out1.1) erzeugbar ist, und - an dem mit der zweiten Sekundärwicklung (Sek2) verbundenen Durchflusskondensator (C3) eine zweite Ausgangsspannung (Out1.2) erzeugbar ist.Switching power supply after Claim 4 , in which - a first output voltage (Out1.1) can be generated at the blocking capacitor (C4) connected to the first secondary winding (Sek1), and - a second output voltage (Out1.2) can be generated at the flow capacitor (C3) connected to the second secondary winding (Sek2) is. Verfahren zum Betreiben eines nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Schaltnetzteils als Verstärker, indem a) ein von einer Signalquelle (S) erzeugtes Eingangssignal (SAudio) bereitgestellt wird, b) eine Differenz zwischen der um den Verstärkungsfaktor verminderten Lastspannung (UL) und dem Eingangssignal (SAudio) gebildet wird, c) in Abhängigkeit der Differenz ein PWM-Signal (PWM1) erzeugt wird, und d) das PWM-Signal (PWM1) zumindest dem ersten Primärschaltelement (T1) und dem Durchflussschaltelement (T3) zur Durchführung einer Durchflusswandlerphase zugeführt wird.Method for operating a switching power supply designed as an amplifier according to one of the preceding claims, by a) providing an input signal (S audio ) generated by a signal source (S), b) a difference between the load voltage (U L ) reduced by the amplification factor and the Input signal (S audio ) is formed, c) depending on the difference, a PWM signal (PWM1) is generated, and d) the PWM signal (PWM1) at least the first primary switching element (T1) and the flow switching element (T3) for performing a Flow converter phase is supplied. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem e) in Abhängigkeit der im Übertrager (Tr) gespeicherten Energiemenge ein PWM-Signal (PWM3) erzeugt wird, und f) das PWM-Signal (PWM3) zumindest dem Sperrschaltelement (T4) zur Durchführung einer Sperrwandlerphase im Anschluss an die Durchflusswandlerphase zugeführt wird.Procedure according to Claim 6 , in which e) a PWM signal (PWM3) is generated as a function of the amount of energy stored in the transformer (Tr), and f) the PWM signal (PWM3) at least the blocking switching element (T4) for carrying out a flyback converter phase following the forward converter phase is fed. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welchem g) zur Durchführung eines lückenden Betriebs in Abhängigkeit der erforderlichen Signal-Dynamik und des Energiebedarfs einer Last (L) ein weiteres PWM-Signal (PWM40) erzeugt wird, und h) das weitere PWM-Signal (PWM40) zumindest dem Durchflussschaltelement (T5) zur Durchführung der dritten Phase (Ph3) im Anschluss an die Sperrwandlerphase bis zum Ende der laufenden Periodendauer zugeführt wird.Procedure according to one of the Claims 6 or 7 , in which g) a further PWM signal (PWM40) is generated to carry out intermittent operation depending on the required signal dynamics and the energy requirement of a load (L), and h) the further PWM signal (PWM40) at least the flow switching element (T5) for carrying out the third phase (Ph3) following the flyback converter phase until the end of the current period.
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