Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102018200457A1 - DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER - Google Patents

DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER Download PDF

Info

Publication number
DE102018200457A1
DE102018200457A1 DE102018200457.9A DE102018200457A DE102018200457A1 DE 102018200457 A1 DE102018200457 A1 DE 102018200457A1 DE 102018200457 A DE102018200457 A DE 102018200457A DE 102018200457 A1 DE102018200457 A1 DE 102018200457A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
primary
frequency
converter
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018200457.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Jitendra Solanki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018200457.9A priority Critical patent/DE102018200457A1/en
Priority to PCT/EP2018/082335 priority patent/WO2019137681A1/en
Publication of DE102018200457A1 publication Critical patent/DE102018200457A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Ein DC-DC-Wandler ist offenbart, der eine Primärschaltung, die zum Arbeiten mit einer AC-Welle konfiguriert ist, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfassen kann; einen Transformator mit einer Primär- und Sekundärseite, wobei die Primärseite mit der Primärschaltung, die zum Empfangen der AC-Welle konfiguriert ist, gekoppelt ist; eine erste Sekundärschaltung, die zum Arbeiten bei einer ersten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die erste Sekundärschaltung mit der Sekundärseite des Transformators gekoppelt ist und wobei die erste Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert ist; und eine zweite Sekundärschaltung, die zum Arbeiten bei einer zweiten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die zweite Sekundärschaltung mit der Sekundärseite des Transformators gekoppelt ist und wobei die zweite Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert ist, beinhaltet. Die erste Frequenz und die zweite Frequenz unterscheiden sich voneinander.

Figure DE102018200457A1_0000
A DC-DC converter is disclosed that includes a primary circuit configured to operate with an AC wave that may include at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency; a transformer having a primary and a secondary side, the primary side coupled to the primary circuit configured to receive the AC wave; a first secondary circuit configured to operate at a first DC voltage, the first secondary circuit being coupled to the secondary side of the transformer, and wherein the first secondary circuit is configured to operate at the first frequency; and a second secondary circuit configured to operate at a second DC voltage, wherein the second secondary circuit is coupled to the secondary side of the transformer and wherein the second secondary circuit is configured to operate at the second frequency. The first frequency and the second frequency are different from each other.
Figure DE102018200457A1_0000

Description

GEBIET DER TECHNOLOGIEFIELD OF TECHNOLOGY

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen DC-DC-Wandler und ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers.The present disclosure relates to a DC-DC converter and a method of operating a DC-DC converter.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein DC-DC-Wandler ist eine elektronische Schaltung, die in der Lage ist, einen Gleichstrom (DC) mit einem ersten Spannungspegel an einem Eingang zu empfangen und ihn zu einem zweiten Spannungspegel, wobei der sich zweite Spannungspegel vorzugsweise möglicherweise vom ersten Spannungspegel unterscheidet, an einem Ausgang umzuwandeln. Bestimmte DC-DC-Wandler sind in der Lage, zwei unterschiedliche Ausgangs-DC-Spannungen von einem einzelnen DC-Eingang auszugeben, diese werden auch Mehrport-DC-DC-Wandler genannt.A DC-DC converter is an electronic circuit capable of receiving a direct current (DC) having a first voltage level at an input and directing it to a second voltage level, wherein the second voltage level is preferably different from the first voltage level. to transform at an exit. Certain DC-DC converters are capable of outputting two different output DC voltages from a single DC input, these are also called multi-port DC-DC converters.

Mehrport-DC-DC-Wandler bestehen seit langer Zeit. Ein Mehrport-DC-DC-Wandler weist einen Eingangsseitenwandler, einen Transformator mit einer einzelnen Primärwicklung und mehreren Sekundärwicklungen und mehrere Wandler, die mit den Sekundärwicklungen verbunden sind, auf. Dies führt zur Bildung mehrerer isolierter DC-Busspannungen, die zum Speisen mehrerer Lasten verwendet werden können. Die Hauptbeschränkung dieser Art von DC-DC-Wandler besteht jedoch darin, dass die Ausgangsspannungen der Wandler, die an der Sekundärseite verbunden sind, nicht unabhängig gesteuert werden können. Zumeist wird nur eine Spannung gesteuert und andere Spannungen variieren basierend auf der Belastung und dem Windungsverhältnis des Transformators.Multi-port DC-DC converters have existed for a long time. A multi-port DC-DC converter includes an input side transducer, a single primary winding and multiple secondary windings transformer, and a plurality of transducers connected to the secondary windings. This results in the formation of several isolated DC bus voltages that can be used to feed multiple loads. The main limitation of this type of DC-DC converter, however, is that the output voltages of the transducers connected to the secondary side can not be controlled independently. In most cases, only one voltage is controlled and other voltages vary based on the load and the turns ratio of the transformer.

Um eine unabhängige Steuerung über Spannungen zu erzielen, werden zwei separate DC-DC-Wandler benötigt, jeder mit seiner eigenen Eingangsschaltung, seinem eigenen Transformator und seiner eigenen Ausgangsschaltung. Für Anwendungen, bei denen mehrere DC-Spannungen benötigt werden, erhöht die Verwendung mehrerer DC-DC-Wandler die Kosten und die Platznutzung.To achieve independent control over voltages, two separate DC-DC converters are needed, each with its own input circuit, its own transformer, and its own output circuit. For applications where multiple DC voltages are required, the use of multiple DC-DC converters increases cost and space utilization.

Somit gibt es einen Bedarf, einen verbesserten DC-DC-Wandler zum Bereitstellen mehrerer Ausgänge mit unterschiedlichen DC-Spannungen bereitzustellen.Thus, there is a need to provide an improved DC-DC converter for providing multiple outputs with different DC voltages.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen DC-DC-Wandler. Der DC-DC-Wandler kann eine Primärschaltung beinhalten, die zum Arbeiten mit einer AC-Welle, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfassen kann, konfiguriert ist. Der DC-DC-Wandler kann einen Transformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite beinhalten, wobei die Primärseite zum Übertragen der AC-Welle elektrisch mit der Primärschaltung gekoppelt sein kann. Der DC-DC-Wandler kann Sekundärschaltungen beinhalten. Die Sekundärschaltungen können eine erste Sekundärschaltung beinhalten, die zum Arbeiten bei einer ersten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die erste Sekundärschaltung elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators gekoppelt sein kann und wobei die erste Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein kann. Die Sekundärschaltungen können eine zweite Sekundärschaltung beinhalten, die zum Arbeiten bei einer zweiten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die zweite Sekundärschaltung elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators gekoppelt sein kann und wobei die zweite Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert sein kann. Die erste Frequenz und die zweite Frequenz unterscheiden sich voneinander, wodurch ermöglicht wird, dass die erste DC-Spannung und die zweite DC-Spannung unabhängig voneinander gesteuert werden.The present disclosure relates to a DC-DC converter. The DC-DC converter may include a primary circuit configured to operate with an AC wave that may include at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency. The DC-DC converter may include a transformer having a primary side and a secondary side, wherein the primary side for transmitting the AC wave may be electrically coupled to the primary circuit. The DC-DC converter may include secondary circuits. The secondary circuits may include a first secondary circuit configured to operate at a first DC voltage, wherein the first secondary circuit may be electrically coupled to the secondary side of the transformer, and wherein the first secondary circuit may be configured to operate at the first frequency. The secondary circuits may include a second secondary circuit configured to operate at a second DC voltage, wherein the second secondary circuit may be electrically coupled to the secondary side of the transformer, and wherein the second secondary circuit may be configured to operate at the second frequency. The first frequency and the second frequency are different from each other, thereby allowing the first DC voltage and the second DC voltage to be independently controlled.

Die vorliegende Offenbarung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers. Das Verfahren kann mit-Leistung-Versorgen der Primärschaltung, zum Beispiel mit einer DC-Eingabe, umfassen. Das Verfahren kann Ansteuern der Primärschaltung beinhalten, die zum Erzeugen einer AC-Welle, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst, konfiguriert ist. Das Verfahren kann mit-Leistung-Versorgen der Primärseite des Transformators mit der AC-Welle beinhalten. Das Verfahren kann Gleichrichten der Ausgabe einer ersten Sekundärwicklung mit der ersten Sekundärschaltung in eine erste DC-Spannung beinhalten; wobei die Ausgabe der ersten Sekundärwicklung bei der ersten Frequenz ist. Das Verfahren kann Gleichrichten der Ausgabe einer zweiten Sekundärwicklung mit der zweiten Sekundärschaltung in eine zweite DC-Spannung beinhalten; wobei die Ausgabe der zweiten Sekundärwicklung bei der zweiten Frequenz ist.The present disclosure also relates to a method of operating a DC-DC converter. The method may include powering the primary circuit, for example with a DC input. The method may include driving the primary circuit configured to generate an AC wave including at least a first component at a first frequency and a second component at a second frequency. The method may include powering the primary side of the transformer with the AC wave. The method may include rectifying the output of a first secondary winding with the first secondary circuit into a first DC voltage; wherein the output of the first secondary winding is at the first frequency. The method may include rectifying the output of a second secondary winding with the second secondary circuit into a second DC voltage; wherein the output of the second secondary winding is at the second frequency.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers. Das Verfahren kann mit-Leistung-Versorgen von mindestens einer der Sekundärschaltungen beinhalten. Das Verfahren kann Ansteuern von mindestens einer der mindestens einen mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen beinhalten, um eine AC-Welle zum mit-Leistung-Versorgen des Transformators zu erzeugen. Das Verfahren kann Ansteuern der Primärschaltung und/oder Ansteuern von mindestens einer der nicht mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen beinhalten, um eine DC-Spannung zu erzeugen.The present invention also relates to a method of operating a DC-DC converter. The method may include powering at least one of the secondary circuits. The method may include driving at least one of the at least one powered secondary circuits to generate an AC wave for powering the transformer. The method may be driving the primary circuit and / or driving at least one of the non-powered secondary circuits to generate a DC voltage.

Figurenlistelist of figures

In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei gilt:

  • 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines DC-DC-Wandlers 100 gemäß der Erfindung.
  • 2 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines DC-DC-Wandlers 200 gemäß der Erfindung einschließlich eines Eingangs und Ausgängen.
  • 3 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines DC-DC-Wandlers 300 gemäß der Erfindung mit einer ersten Konfiguration für einen Resonatorschwingkreis, der einen Kondensator 334 und ein induktives Element 332 für die erste Sekundärschaltung 330 beinhaltet, und für einen Resonatorschwingkreis, der einen Kondensator 344 und ein induktives Element 342 für die zweite Sekundärschaltung 340 beinhaltet.
  • 4 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines DC-DC-Wandlers 400 gemäß der Erfindung mit einer zweiten Konfiguration für einen Resonatorschwingkreis, der einen Kondensator 434 und ein induktives Element 432 für die erste Sekundärschaltung 430 beinhaltet, und für einen Resonatorschwingkreis, der einen Kondensator 444 und ein induktives Element 442 für die zweite Sekundärschaltung 440 beinhaltet.
  • 5a veranschaulicht eine schematische Schaltung einer H-Brücke für eine Primärschaltung 510.
  • 5b veranschaulicht eine schematische grafische Darstellung 560 von Spannung als Funktion der Zeit, die einen positiven Impuls 563 und einen negativen Impuls 573 darstellt.
  • 6a und 6b vergleichen eine Variation der Größe einer Grundkomponente und die Variation der dritten Oberschwingung über die Variation der Pulsbreite an einer Primärwicklung, über einen Winkel von Pi Radiant.
  • 7a veranschaulicht eine schematische Schaltung eines Mehrpegelwechselrichters für eine Primärschaltung 710.
  • 7b veranschaulicht eine schematische grafische Darstellung 760 einer AC-Welle, die mit der Primärschaltung 710 erzeugt werden kann.
In the following description, various embodiments of the present disclosure will be described with reference to the following drawings, in which:
  • 1 illustrates a schematic representation of a DC-DC converter 100 according to the invention.
  • 2 illustrates a schematic representation of a DC-DC converter 200 according to the invention including an input and outputs.
  • 3 illustrates a schematic representation of a DC-DC converter 300 according to the invention with a first configuration for a resonator circuit, the capacitor 334 and an inductive element 332 for the first secondary circuit 330 includes, and for a resonator circuit having a capacitor 344 and an inductive element 342 for the second secondary circuit 340 includes.
  • 4 illustrates a schematic representation of a DC-DC converter 400 according to the invention with a second configuration for a resonator circuit comprising a capacitor 434 and an inductive element 432 for the first secondary circuit 430 includes, and for a resonator circuit having a capacitor 444 and an inductive element 442 for the second secondary circuit 440 includes.
  • 5a illustrates a schematic circuit of an H-bridge for a primary circuit 510 ,
  • 5b illustrates a schematic diagram 560 of tension as a function of time giving a positive impulse 563 and a negative impulse 573 represents.
  • 6a and 6b compare a variation of the magnitude of a fundamental component and the variation of the third harmonic over the variation of the pulse width at a primary winding, over an angle of pi radians.
  • 7a illustrates a schematic circuit of a multi-level inverter for a primary circuit 710 ,
  • 7b illustrates a schematic diagram 760 an AC wave coinciding with the primary circuit 710 can be generated.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende ausführliche Beschreibung beschreibt spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Diese Ausführungsformen werden in ausreichenden Einzelheiten beschrieben, um Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuüben. Andere Ausführungsformen können genutzt werden und Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen sich nicht notwendigerweise gegenseitig aus, da manche Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden.The following detailed description describes specific details and embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. Other embodiments may be utilized and changes may be made without departing from the scope of the invention. The various embodiments are not necessarily mutually exclusive, as some embodiments may be combined with one or more other embodiments to form new embodiments.

Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben werden, können dementsprechend bei den gleichen oder ähnlichen Merkmalen in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein. Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben werden, können dementsprechend bei den anderen Ausführungsformen anwendbar sein, selbst wenn sie nicht explizit in diesen anderen Ausführungsformen beschrieben werden. Des Weiteren können Ergänzungen und/oder Kombinationen und/oder Alternativen, wie für ein Merkmal im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben, dementsprechend beim gleichen oder ähnlichen Merkmal in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein.Features described in connection with one embodiment may accordingly be applicable to the same or similar features in the other embodiments. Features described in connection with one embodiment may accordingly apply to the other embodiments, even if not explicitly described in these other embodiments. Furthermore, supplements and / or combinations and / or alternatives as described for a feature in connection with an embodiment may accordingly be applicable to the same or similar feature in the other embodiments.

Der Ausdruck „bei [einer bestimmten] Frequenz arbeiten“, zum Beispiel einer bestimmten Frequenz fo, kann bedeuten, dass eine jeweilige Schaltung funktionsfähig ist, mit einer Eingabe bei etwa dieser bestimmten Frequenz zu arbeiten. Die Schaltung kann zum Beispiel eine Betriebsfrequenzbandbreite aufweisen, die die Frequenz umfasst, wobei die Bandbreite auch bei der Frequenz zentriert sein kann. Bei einem Beispiel kann „eine erste Sekundärschaltung kann zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein“ bedeuten, dass, wenn die Eingabe der ersten Sekundärschaltung bei etwa der ersten Frequenz liegt, die erste Sekundärschaltung in der Lage ist, eine DC-Ausgabe zu erzeugen. Bei einem anderen Beispiel kann „eine zweite Sekundärschaltung kann zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert sein“ bedeuten, dass, wenn die Eingabe der zweiten Sekundärschaltung bei etwa der zweiten Frequenz liegt, die zweite Sekundärschaltung in der Lage ist, eine DC-Ausgabe zu erzeugen. Bei anderen Beispielen kann eine dritte oder weitere Sekundärschaltung zum Arbeiten auf eine analoge Art und Weise bei einer dritten und weiteren Frequenz konfiguriert sein. Der Begriff „etwa“ in diesem Zusammenhang kann sich auf einen Betrieb innerhalb eines Frequenzbereichs von zwischen 0,5 × f0 und 1,5 × f0 beziehen (wobei fo die erste, die zweite oder die dritte oder weitere Frequenz wie in den obigen Beispielen ist).The term "operating at a certain frequency," for example, a particular frequency fo, may mean that a respective circuit is operative to operate on an input at about that particular frequency. For example, the circuit may have an operating frequency bandwidth that includes the frequency, where the bandwidth may also be centered at the frequency. In one example, "a first secondary circuit may be configured to operate at the first frequency" may mean that when the input of the first secondary circuit is at about the first frequency, the first secondary circuit is capable of generating a DC output. In another example, "a second secondary circuit may be configured to operate at the second frequency" may mean that when the input of the second secondary circuit is at about the second frequency, the second secondary circuit is capable of generating a DC output , In other examples, a third or further secondary circuit may be configured to operate in an analogous manner at a third and further frequency. The term "about" in this context may refer to operation within a frequency range of between 0.5 × f 0 and 1.5 × f 0 (where fo is the first, the second or the third or further frequency as in the above examples).

Der Ausdruck „Mehrpegelwandler“ kann sich auf einen Wandler zum Ausgeben von 3 oder mehr Spannungspegeln, zum Beispiel 4 oder mehr Pegeln, beziehen. Null Volt wird als ein Pegel angesehen, zum Beispiel würden 0, V1 und V2 (V1 ≠ V2) 3 Pegel konstituieren.The term "multi-level converter" may refer to a converter for outputting 3 or more voltage levels, for example 4 or more levels. Zero volt is considered to be a level, for example 0, V 1 and V 2 (V 1 ≠ V 2 ) would constitute 3 levels.

Die vorliegend veranschaulichend beschriebene Erfindung kann zweckmäßig beim Fehlen eines beliebigen Elements oder beliebiger Elemente, einer Einschränkung oder Einschränkungen, die vorliegend nicht spezifisch offenbart werden, ausgeübt werden. Somit sollen die Begriffe „umfassend“, „beinhaltend“, „enthaltend“ usw. zum Beispiel weitläufig und ohne Einschränkung gelesen werden. Das Wort „umfassen“ oder Variationen wie etwa „umfasst“ oder „umfassend“ wird dementsprechend so verstanden, dass es die Einbeziehung einer angegebenen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen, aber nicht den Ausschluss einer beliebigen anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen voraussetzt. Zusätzlich dazu sind die vorliegend eingesetzten Begriffe und Ausdrücke als Begriffe der Beschreibung und nicht der Einschränkung verwendet worden und es ist nicht beabsichtigt, dass die Verwendung derartiger Begriffe und Ausdrücke jegliche Äquivalente der dargestellten und beschriebenen Merkmale oder von Teilen davon ausschließt, aber es wird erkannt, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung möglich sind. Somit versteht es sich, dass, obwohl die vorliegende Erfindung spezifisch durch Ausführungsbeispiele und optionale Merkmale offenbart worden ist, auf eine Modifikation und Variation der offenbarten, vorliegend umgesetzten Erfindungen durch Fachleute im Gebiet zurückgegriffen werden kann, und dass derartige Modifikationen und Variationen als innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung liegend angesehen werden.The invention illustratively described herein may usefully be practiced in the absence of any element or elements, limitation or limitations not specifically disclosed herein. Thus, for example, the terms "comprising," "including," "containing," etc., should be read broadly and without limitation. Accordingly, the word "comprising" or variations such as "comprises" or "comprising" is understood to imply the inclusion of a given integer or set of integers, but not the exclusion of any other integer or set of integers , In addition, the terms and terms used herein have been used as terms of description rather than limitation, and the use of such terms and expressions is not intended to exclude any equivalents of the features illustrated or described, or portions thereof, but it will be appreciated that: that various modifications are possible within the scope of the claimed invention. Thus, although the present invention has been specifically disclosed by embodiments and optional features, it will be understood that modification and variation of the disclosed inventions herein may be resorted to by those skilled in the art, and that such modifications and variations are to be within the scope of the invention of this invention.

Die in Klammern eingeschlossenen Bezugszeichen in den Ansprüchen sind zur Einfachheit des Verständnisses der Erfindung und besitzen keinen einschränkenden Effekt auf den Schutzumfang der Ansprüche.The parenthesized reference numerals in the claims are for ease of understanding the invention and have no limiting effect on the scope of the claims.

1 ist eine schematische Repräsentation eines DC-DC-Wandlers 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Der DC-DC-Wandler 100 kann eine Primärschaltung 110 beinhalten, die zum Erzeugen einer primären AC-Welle konfiguriert ist, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst. Der DC-DC-Wandler 100 kann einen Transformator 120 mit einer Primärseite und einer Sekundärseite beinhalten, wobei die Primärseite zum Übertragen der primären AC-Welle zum Transformator elektrisch mit der Primärschaltung 110 gekoppelt sein kann. Der DC-DC-Wandler 100 kann eine erste Sekundärschaltung 130 beinhalten, die zum Arbeiten bei einer ersten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die erste Sekundärschaltung elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators 120 gekoppelt sein kann und wobei die erste Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein kann. Der DC-DC-Wandler 100 kann eine zweite Sekundärschaltung 140 beinhalten, die zum Arbeiten bei einer zweiten DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die zweite Sekundärschaltung 140 elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators 120 gekoppelt sein kann und wobei die zweite Sekundärschaltung 140 zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert sein kann. Die erste Frequenz und die zweite Frequenz unterscheiden sich voneinander, wodurch eine unabhängige Leistungssteuerung bei der ersten und der zweiten Frequenz ermöglicht wird. Die Primärschaltung kann zum Beispiel zum Erzeugen der primären AC-Welle konfiguriert sein und die erste Sekundärschaltung kann zum Erzeugen einer ersten Ausgangs-DC-Spannung konfiguriert sein und die zweite Sekundärschaltung kann zum Erzeugen einer zweiten Ausgangs-DC-Spannung konfiguriert sein. In diesem Fall können die erste Ausgangs-DC-Spannung und die zweite Ausgangs-DC-Spannung unabhängig voneinander gesteuert werden. In einem ersten Betriebsmodus kann Leistung von der Primärschaltung zu einer oder mehreren der Sekundärschaltungen übertragen werden. 1 is a schematic representation of a DC-DC converter 100 according to various embodiments of the invention. The DC-DC converter 100 can be a primary circuit 110 configured to generate a primary AC wave comprising at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency. The DC-DC converter 100 can be a transformer 120 with a primary side and a secondary side, wherein the primary side for transmitting the primary AC wave to the transformer is electrically connected to the primary circuit 110 can be coupled. The DC-DC converter 100 can be a first secondary circuit 130 configured to operate at a first DC voltage, wherein the first secondary circuit is electrically connected to the secondary side of the transformer 120 and wherein the first secondary circuit may be configured to operate at the first frequency. The DC-DC converter 100 can be a second secondary circuit 140 which is configured to operate at a second DC voltage, wherein the second secondary circuit 140 electrically with the secondary side of the transformer 120 and wherein the second secondary circuit 140 can be configured to work at the second frequency. The first frequency and the second frequency are different from each other, allowing independent power control at the first and second frequencies. For example, the primary circuit may be configured to generate the primary AC wave, and the first secondary circuit may be configured to generate a first output DC voltage, and the second secondary circuit may be configured to generate a second output DC voltage. In this case, the first output DC voltage and the second output DC voltage may be independently controlled. In a first mode of operation, power may be transferred from the primary circuit to one or more of the secondary circuits.

Die Erfindung stellt eine unabhängige Steuerung der ersten Ausgangs-DC-Spannung und der zweiten Ausgangs-DC-Spannung bereit, wobei die Steuerung an der Primärschaltung vorgenommen wird.The invention provides independent control of the first output DC voltage and the second output DC voltage, the control being performed on the primary circuit.

Bei verschiedenen Ausführungsformen können sich die erste DC-Spannung und die zweite DC-Spannung voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die zweite DC-Spannung gleich oder größer als 1,5-mal die erste DC-Spannung sein. Die zweite DC-Spannung kann zum Beispiel größer als 1,5-mal die erste DC-Spannung sein oder die erste DC-Spannung kann größer als 1,5-mal die zweite Spannung sein. Die DC-Spannungen können Ausgangs-DC-Spannungen oder Eingangs-DC-Spannungen sein.In various embodiments, the first DC voltage and the second DC voltage may be different. For example, the second DC voltage may be equal to or greater than 1.5 times the first DC voltage. For example, the second DC voltage may be greater than 1.5 times the first DC voltage, or the first DC voltage may be greater than 1.5 times the second voltage. The DC voltages may be output DC voltages or input DC voltages.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann bzw. können (i) die Primärschaltung und/oder (ii) mindestens eine der Sekundärschaltungen durch eine Eingangs-DC-Spannung mit Leistung versorgt werden. Falls eine oder mehrere Eingangs-DC-Spannungen vorhanden sind, können sich die Eingangs-DC-Spannungen voneinander unterscheiden.In various embodiments, (i) the primary circuit and / or (ii) at least one of the secondary circuits may be powered by an input DC voltage. If one or more input DC voltages are present, the input DC voltages may be different.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann Leistung auch bei beliebigen Wicklungen der Sekundärseite bereitgestellt werden. In various embodiments, power may also be provided on any secondary side windings.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eine der Sekundärschaltungen zum Empfangen einer DC-Eingabe konfiguriert sein und kann zum Erzeugen einer entsprechenden sekundären AC-Welle, die zur Sekundärseite des Transformators übertragen werden soll, konfiguriert sein. Zum Erzeugen einer DC-Ausgabe ist bzw. sind (i) die Sekundärschaltungen, die nicht zum Empfangen einer DC-Eingabe konfiguriert sind, und/oder (ii) die Primärschaltung konfiguriert. Somit kann in einem zweiten Betriebsmodus Leistung von der einen der Sekundärschaltungen zu einer anderen Sekundärschaltung oder zur Primärschaltung übertragen werden. Außerdem kann in einem dritten Betriebsmodus Leistung von mehr als einer der Sekundärschaltungen zur Primärschaltung übertragen werden, wodurch eine primäre Ausgangs-DC-Spannung erzeugt wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Schaltung bidirektional sein, wodurch ein Leistungsaustausch in mehreren Richtungen stattfinden kann.In various embodiments, at least one of the secondary circuits may be configured to receive a DC input and may be configured to generate a corresponding secondary AC wave to be transmitted to the secondary side of the transformer. For generating a DC output, (i) the secondary circuits not configured to receive a DC input and / or (ii) the primary circuit are configured. Thus, in a second mode of operation, power may be transferred from one of the secondary circuits to another secondary circuit or to the primary circuit. Additionally, in a third mode of operation, power from more than one of the secondary circuits may be transferred to the primary circuit, thereby generating a primary output DC voltage. In various embodiments, the circuit may be bidirectional, allowing power to travel in multiple directions.

Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der DC-DC-Wandler zum Umschalten zwischen mindestens zwei des ersten Betriebsmodus, des zweiten Betriebsmodus und des dritten Betriebsmodus konfiguriert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler zum Umschalten gemäß einer externen Steuerung konfiguriert sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler zum Umschalten gemäß einer internen Leistungsbedarfserfassung an jeder Schaltung konfiguriert sein.In various embodiments, the DC-DC converter is configured to switch between at least two of the first operating mode, the second operating mode, and the third operating mode. In various embodiments, the DC-DC converter may be configured to switch according to an external control. In various embodiments, the DC-DC converter may be configured to switch according to internal power demand detection on each circuit.

Der DC-DC-Wandler gemäß der Erfindung liefert den Vorteil, dass die Ausgangsspannung, und somit der Leistungsfluss, verschiedener Ausgänge unabhängig gesteuert werden kann.The DC-DC converter according to the invention provides the advantage that the output voltage, and thus the power flow, of different outputs can be controlled independently.

Eine Primärschaltung kann sich auf eine Schaltung beziehen, die zum Erzeugen einer primären AC-Welle aus einem DC-Strom konfiguriert ist, wobei sich die primäre AC-Welle dazu eignet, an der Primärseite des Transformators angelegt zu werden.A primary circuit may refer to a circuit configured to generate a primary AC wave from a DC current, the primary AC wave being adapted to be applied to the primary side of the transformer.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Primärschaltung zum Erzeugen einer primären AC-Welle in Form einer Sequenz von Impulsen, zum Beispiel Rechteck- oder Quasi-Rechteck- oder Stufenimpulsen, konfiguriert sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Primärschaltung zum Steuern der Form der Impulse konfiguriert sein, zum Beispiel durch Steuern der Breite und/oder der Anstiegszeit und/oder der Abfallzeit der Impulse. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Primärschaltung zum Steuern der Breite der Impulse konfiguriert sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Primärschaltung bei verschiedenen Ausführungsformen zum Steuern der Frequenz der primären AC-Welle konfiguriert sein. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Primärschaltung und die erste und Sekundärschaltungen jeweils Schalter umfassen. Beispielhafte Schaltungen zum Erzielen dieser Pulsmuster und -variation, damit verschiedene Frequenzkomponenten gesteuert werden, sind in den 5a und 7a dargestellt. Verschiedene andere Kombinationen von Schaltungen, einschließlich verschiedener anderer Kombinationen von Schaltern, sind jedoch auch möglich. Diese Schalterkombinationen sind mit Primär- und Sekundärseiten von Transformatoren verbunden und werden auf eine Art und Weise ein-/ausgeschaltet, dass gewünschte Frequenzkomponenten erzielt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter der Primärschaltung und der ersten und Sekundärschaltungen (oder dritten oder weiteren Sekundärschaltung, falls vorhanden) jeweils durch eine Steuerung über einen Treiber gesteuert werden, die eine gemeinsame Steuerung für alle primär- und sekundärseitigen Wandlerschaltungen (oder die dritte oder weitere Sekundärschaltung, falls vorhanden) sein kann.In various embodiments, the primary circuit may be configured to generate a primary AC wave in the form of a sequence of pulses, for example, rectangular or quasi-square or step pulses. In various embodiments, the primary circuit may be configured to control the shape of the pulses, for example by controlling the width and / or the rise time and / or the fall time of the pulses. In various embodiments, the primary circuit may be configured to control the width of the pulses. Additionally or alternatively, in various embodiments, the primary circuit may be configured to control the frequency of the primary AC wave. In various embodiments, the primary circuit and the first and secondary circuits may each comprise switches. Exemplary circuits for achieving these pulse patterns and variation in order to control various frequency components are disclosed in U.S. Pat 5a and 7a shown. However, various other combinations of circuits, including various other combinations of switches, are also possible. These switch combinations are connected to primary and secondary sides of transformers and are turned on / off in a manner that achieves desired frequency components. In various embodiments, the switches of the primary circuit and the first and secondary circuits (or third or further secondary circuit, if present) may each be controlled by a driver control having common control for all primary and secondary converter circuits (or the third or further Secondary circuit, if any).

Der Ausdruck „Frequenz der AC-Welle“ kann die Frequenz der ersten Komponente der AC-Welle bedeuten. Eine AC-Welle kann verschiedene andere Oberschwingungsfrequenzen enthalten. Die erste Frequenz kann auch die Grundfrequenz oder die erste Oberschwingungsfrequenz sein. Weitere Frequenzkomponenten sind als Oberschwingungen bekannt. Die Frequenzvariation kann auch als ein Werkzeug zum Steuern der Ausgangsspannung und des Leistungsflusses verwendet werden.The term "frequency of the AC wave" may mean the frequency of the first component of the AC wave. An AC wave may contain various other harmonic frequencies. The first frequency may also be the fundamental frequency or the first harmonic frequency. Other frequency components are known as harmonics. The frequency variation can also be used as a tool to control the output voltage and power flow.

Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Primärseite des Transformators eine erste Wicklung und die Primärschaltung ist elektrisch mit der Primärwicklung des Transformators gekoppelt.In various embodiments, the primary side of the transformer includes a first winding and the primary circuit is electrically coupled to the primary winding of the transformer.

Eine Sekundärschaltung im Schutzumfang der Erfindung kann sich auf eine Schaltung beziehen, die zum Erzeugen einer Ausgangs-DC-Spannung aus einer sekundären AC-Welle konfiguriert ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die sekundäre AC-Welle durch die Sekundärseite des Transformators bereitgestellt werden. Die Sekundärschaltung kann zum Bereitstellen der jeweiligen Ausgangs-DC-Spannung bei einer bestimmten Spannung konfiguriert sein. Die Sekundärschaltung kann eine assoziierte Resonanzfrequenz aufweisen. Die Spannung der jeweiligen Ausgangs-DC-Spannung der Sekundärschaltung kann von der Frequenz und/oder der Form der sekundären AC-Welle abhängen und die kann von der Frequenz und/oder der Form der primären AC-Welle abhängen. Alternativ dazu kann sich eine Sekundärschaltung im Schutzumfang der Erfindung auf eine Schaltung beziehen, die zum Erzeugen einer sekundären AC-Welle aus einer Eingangs-DC-Spannung konfiguriert ist. Die Sekundärschaltung kann zum Bereitstellen der jeweiligen sekundären AC-Welle an der Sekundärseite des Transformators konfiguriert sein. Die Sekundärschaltung kann eine assoziierte Resonanzfrequenz aufweisen. Die Frequenz und/oder die Form der sekundären AC-Welle kann von der Spannung der jeweiligen Eingangs-DC-Spannung, die an die Sekundärschaltung bereitgestellt wird, abhängen.A secondary circuit within the scope of the invention may refer to a circuit configured to generate an output DC voltage from a secondary AC wave. In various embodiments, the secondary AC shaft may be provided by the secondary side of the transformer. The Secondary circuitry may be configured to provide the respective output DC voltage at a particular voltage. The secondary circuit may have an associated resonant frequency. The voltage of the respective output DC voltage of the secondary circuit may depend on the frequency and / or the shape of the secondary AC wave, and this may depend on the frequency and / or the shape of the primary AC wave. Alternatively, a secondary circuit within the scope of the invention may refer to a circuit configured to generate a secondary AC wave from an input DC voltage. The secondary circuit may be configured to provide the respective secondary AC wave on the secondary side of the transformer. The secondary circuit may have an associated resonant frequency. The frequency and / or the shape of the secondary AC wave may depend on the voltage of the respective input DC voltage provided to the secondary circuit.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Primärschaltung eine Eingangs-DC-Spannung empfangen und eine Ausgangs-DC-Spannung durch denselben elektrischen Koppelpunkt, zum Beispiel denselben elektrischen Anschluss, bereitstellen.In various embodiments, the primary circuit may receive an input DC voltage and provide an output DC voltage through the same electrical crosspoint, for example the same electrical connection.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Sekundärschaltung eine Eingangs-DC-Spannung empfangen und eine Ausgangs-DC-Spannung durch denselben elektrischen Koppelpunkt, zum Beispiel denselben elektrischen Anschluss, bereitstellen.In various embodiments, a secondary circuit may receive an input DC voltage and provide an output DC voltage through the same electrical crosspoint, for example the same electrical connection.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Sekundärseite des Transformators eine erste Sekundärwicklung beinhalten, die elektrisch mit der ersten Sekundärschaltung gekoppelt ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt die Ausgabe der ersten Sekundärwicklung, wobei die erste Sekundärwicklung elektrisch mit der ersten Sekundärschaltung gekoppelt ist, im Wesentlichen bei der ersten Frequenz. Der Ausdruck „im Wesentlichen bei der ersten Frequenz“ in diesem Zusammenhang kann bedeuten, dass die Frequenzkomponente bei der ersten Frequenz eine größere VRMS als eine beliebige andere Frequenzkomponente aufweist, zum Beispiel mindestens 3 Mal, ferner zum Beispiel mindestens 10 Mal stärker als eine beliebige andere Frequenzkomponente, zum Beispiel als die Frequenzkomponente bei der zweiten Frequenz.In various embodiments, the secondary side of the transformer may include a first secondary winding that is electrically coupled to the first secondary circuit. In various embodiments, the output of the first secondary winding, wherein the first secondary winding is electrically coupled to the first secondary circuit, is at substantially the first frequency. The term "substantially at the first frequency" in this context may mean that the frequency component at the first frequency has a larger V RMS than any other frequency component, for example at least 3 times, further for example at least 10 times stronger than any one other frequency component, for example as the frequency component at the second frequency.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Sekundärseite des Transformators eine zweite Sekundärwicklung beinhalten, die elektrisch mit der zweiten Sekundärschaltung gekoppelt ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt die Ausgabe der zweiten Sekundärwicklung, wobei die zweite Sekundärwicklung mit der zweiten Sekundärschaltung gekoppelt ist, im Wesentlichen bei der zweiten Frequenz. Der Begriff „im Wesentlichen bei der ersten Frequenz“ in diesem Zusammenhang kann bedeuten, dass die Frequenzkomponente bei der zweiten Frequenz eine größere VRMS als eine beliebige andere Frequenzkomponente aufweist, zum Beispiel mindestens 3 Mal, ferner zum Beispiel mindestens 10 Mal stärker als eine beliebige andere Frequenzkomponente, zum Beispiel als die Frequenzkomponente bei der ersten Frequenz.In various embodiments, the secondary side of the transformer may include a second secondary winding that is electrically coupled to the second secondary circuit. In various embodiments, the output of the second secondary winding, wherein the second secondary winding is coupled to the second secondary circuit, is substantially at the second frequency. The term "substantially at the first frequency" in this context may mean that the frequency component at the second frequency has a larger VRMS than any other frequency component, for example at least 3 times, further for example at least 10 times stronger than any other Frequency component, for example as the frequency component at the first frequency.

Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Sekundärschaltung zum Resonieren an einer ersten Resonanzfrequenz konfiguriert und die zweite Sekundärschaltung ist zum Resonieren an einer zweiten Resonanzfrequenz, die eine dritte Oberschwingung der ersten Resonanzfrequenz ist, konfiguriert. Die Resonanzfrequenz kann durch die Bereitstellung von Kapazitäten und/oder Induktivitäten, zum Beispiel mit Kondensatoren und/oder induktiven Elementen, zum Beispiel in der Form eines LC-Schwingkreises, angepasst werden. Die Induktivität des Schwingkreises ist die Gesamtsumme der Leckinduktivität der Transformatorwicklung und der angeschlossenen externen Induktivitäten. Das Hinzufügen der externen Induktivität ist eine Entwurfsauswahl, die möglicherweise benötigt wird oder nicht, so lange wie die gewünschte Resonanzfrequenz gegeben ist. Verschiedene Konfigurationen der Resonanzschaltung sind möglich, einschließlich einer Reihenresonanz-, Parallelresonanz- und LCL-Resonanzschaltung.In various embodiments, the first secondary circuit is configured to resonate at a first resonant frequency and the second secondary circuit is configured to resonate at a second resonant frequency that is a third harmonic of the first resonant frequency. The resonant frequency may be adjusted by providing capacitances and / or inductances, for example with capacitors and / or inductive elements, for example in the form of an LC resonant circuit. The inductance of the resonant circuit is the sum total of the leakage inductance of the transformer winding and the connected external inductances. The addition of the external inductance is a design choice that may or may not be needed as long as the desired resonant frequency is given. Various configurations of the resonant circuit are possible, including a series resonant, parallel resonant and LCL resonant circuit.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „primäre AC-Welle“ auf die AC-Welle beziehen, die an der elektrischen Kopplung zwischen der Primärschaltung und der Primärwicklung des Transformators, wenn in Betrieb, gemessen werden kann. Der Ausdruck „[eine/die] primäre AC-Welle erzeugen[/erzeugend] bzw. erzeugte primäre AC-Welle“ kann das Signal bedeuten, das durch die Primärschaltung erzeugt und an die Primärseite und die Primärwicklung des Transformators bereitgestellt wird. Umgekehrt kann der Ausdruck „primäre Ausgangs-AC-Welle“ bedeuten, dass die AC-Welle von der Primärwicklung des Transformators zur Primärschaltung übertragen wird, zum Beispiel so, dass sie gleichgerichtet werden kann und die Primärschaltung eine Ausgangs-DC-Spannung erzeugen kann.In various embodiments, the term "primary AC wave" may refer to the AC wave that may be measured at the electrical coupling between the primary circuit and the primary winding of the transformer when in operation. The term "primary AC wave generating [/ generating] primary AC wave" may mean the signal generated by the primary circuit and provided to the primary side and the primary winding of the transformer. Conversely, the term "primary output AC wave" may mean that the AC wave is transferred from the primary winding of the transformer to the primary circuit, for example, such that it can be rectified and the primary circuit can produce an output DC voltage.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „sekundäre AC-Welle“ auf die AC-Welle beziehen, die an der elektrischen Kopplung zwischen einer Sekundärschaltung und einer Sekundärwicklung des Transformators, wenn in Betrieb, gemessen werden kann. Der Ausdruck „[eine/die] sekundäre AC-Welle erzeugen[/erzeugend] bzw. erzeugte sekundäre AC-Welle“ kann das Signal bedeuten, das durch die Sekundärschaltung erzeugt und an die Sekundärseite des Transformators bereitgestellt wird. Umgekehrt kann der Ausdruck „sekundäre Ausgangs-AC-Welle“ bedeuten, dass die AC-Welle von einer Sekundärwicklung des Transformators zur Sekundärschaltung übertragen wird, zum Beispiel so, dass sie gleichgerichtet werden kann und die Sekundärschaltung eine Ausgangs-DC-Spannung erzeugen kann.In various embodiments, the term "secondary AC wave" may refer to the AC wave which may be measured at the electrical coupling between a secondary circuit and a secondary winding of the transformer when in operation. The term "secondary AC wave generating [generated] / generated secondary AC wave" may mean the signal generated by the secondary circuit and provided to the secondary side of the transformer. Conversely, the term "secondary output AC wave" may mean that the AC wave is transmitted from a secondary winding of the transformer to the secondary circuit, for example, such that it can be rectified and the secondary circuit can generate an output DC voltage.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „DC-Strom“ auf einen gleichgerichteten Strom beziehen. Der DC-Strom kann konstanter Art sein, zum Beispiel eine geringe Welligkeit umfassen. Eine geringe Welligkeit bedeutet absolute periodische Variationen des Stroms oder der Spannung, die geringer als 33 % des Maximalstroms oder der Maximalspannung innerhalb eines Zeitrahmens einer Zeitperiode sind.In various embodiments, the term "DC current" may refer to a rectified current. The DC current may be constant, for example, include low ripple. A low ripple means absolute periodic variations of the current or voltage that are less than 33% of the maximum current or voltage within a time frame of a time period.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „DC-Spannung“ auf eine konstante Spannung beziehen. Die Quelle der konstanten Spannung, zum Beispiel eine Sekundärschaltung, kann zum Bereitstellen eines DC-Stroms mit der DC-Spannung konfiguriert sein.In various embodiments, the term "DC voltage" may refer to a constant voltage. The source of constant voltage, for example a secondary circuit, may be configured to provide a DC current with the DC voltage.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „Ausgangs-DC-Spannung“ auf eine DC-Spannung beziehen, die durch eine beliebige der Primär- oder Sekundärschaltungen erzeugt wird.In various embodiments, the term "output DC voltage" may refer to a DC voltage generated by any of the primary or secondary circuits.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Ausdruck „Eingangs-DC-Spannung“ auf die Spannung beziehen, die zum mit-Leistung-Versorgen von einer beliebigen der Primär- oder Sekundärschaltungen verwendet wird. Der Begriff „mit Leistung versorgen“ in diesem Zusammenhang kann eine Eingabe einer DC-Spannung bedeuten, die dazu verwendet wird, in eine AC-Welle und zu einer anderen DC-Spannung umgewandelt zu werden.In various embodiments, the term "input DC voltage" may refer to the voltage used to power any one of the primary and secondary circuits. The term "powering" in this context may mean an input of a DC voltage that is used to be converted to an AC wave and to another DC voltage.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine unabhängige Steuerung der ersten Ausgangs-DC-Spannung und der zweiten Ausgangs-DC-Spannung.The present invention enables independent control of the first output DC voltage and the second output DC voltage.

2 ist eine schematische Repräsentation eines DC-DC-Wandlers 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Der Eingang kann ein Paar von Anschlüssen beinhalten, zum Beispiel können die Anschlüsse elektrische Kontakte sein. Der DC-DC-Wandler kann eine Primärschaltung 210 beinhalten, die zum Erzeugen einer primären AC-Welle konfiguriert ist, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst. Der DC-DC-Wandler 200 kann einen Eingang 201 zum Bereitstellen des DC-Stroms an die Primärschaltung 210 beinhalten. Der DC-DC-Wandler 200 kann einen Transformator 220 mit einer Primärseite und einer Sekundärseite beinhalten, wobei die Primärseite elektrisch mit der Primärschaltung 210, die zum Empfangen der primären AC-Welle konfiguriert ist, gekoppelt sein kann. Der DC-DC-Wandler 200 kann eine erste Sekundärschaltung 230 beinhalten, die zum Erzeugen einer ersten Ausgangs-DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die erste Sekundärschaltung elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators 220 gekoppelt sein kann und wobei die erste Sekundärschaltung zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein kann. Der DC-DC-Wandler 200 kann eine zweite Sekundärschaltung 240 beinhalten, die zum Erzeugen einer zweiten Ausgangs-DC-Spannung konfiguriert ist, wobei die zweite Sekundärschaltung 240 elektrisch mit der Sekundärseite des Transformators 220 gekoppelt sein kann und wobei die zweite Sekundärschaltung 240 zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert sein kann. Die erste Frequenz und die zweite Frequenz unterscheiden sich voneinander, wodurch ermöglicht wird, dass die erste Ausgangs-DC-Spannung und die zweite Ausgangs-DC-Spannung unabhängig voneinander gesteuert werden. Die erste Sekundärschaltung 230 kann einen Ausgang 202 beinhalten, damit die erste Ausgangs-DC-Spannung an andere Schaltungen oder elektrische Komponenten bereitgestellt wird. Der Ausgang 202 kann ein Paar von Anschlüssen beinhalten, zum Beispiel können die Anschlüsse elektrische Kontakte sein. Die zweite Sekundärschaltung 240 kann einen Ausgang 203 beinhalten, damit die zweite Ausgangs-DC-Spannung an eine andere Schaltung oder elektrische Komponente bereitgestellt wird. Der Ausgang 203 kann ein Paar von Anschlüssen beinhalten, zum Beispiel können die Anschlüsse elektrische Kontakte sein. 2 is a schematic representation of a DC-DC converter 200 according to various embodiments of the invention. The input may include a pair of terminals, for example, the terminals may be electrical contacts. The DC-DC converter may be a primary circuit 210 configured to generate a primary AC wave comprising at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency. The DC-DC converter 200 can have an entrance 201 for providing the DC current to the primary circuit 210 include. The DC-DC converter 200 can be a transformer 220 with a primary side and a secondary side, the primary side electrically connected to the primary circuit 210 , which is configured to receive the primary AC wave, may be coupled. The DC-DC converter 200 can be a first secondary circuit 230 which is configured to generate a first output DC voltage, wherein the first secondary circuit is electrically connected to the secondary side of the transformer 220 and wherein the first secondary circuit may be configured to operate at the first frequency. The DC-DC converter 200 can be a second secondary circuit 240 which is configured to generate a second output DC voltage, wherein the second secondary circuit 240 electrically with the secondary side of the transformer 220 and wherein the second secondary circuit 240 can be configured to work at the second frequency. The first frequency and the second frequency are different from each other, thereby allowing the first output DC voltage and the second output DC voltage to be independently controlled. The first secondary circuit 230 can have an output 202 to provide the first output DC voltage to other circuits or electrical components. The exit 202 may include a pair of terminals, for example, the terminals may be electrical contacts. The second secondary circuit 240 can have an output 203 to provide the second output DC voltage to another circuit or electrical component. The exit 203 may include a pair of terminals, for example, the terminals may be electrical contacts.

Wie vorgehend beschrieben, kann der Leistungsfluss in eine andere Richtung sein, zum Beispiel von mindestens einer der Sekundärschaltungen zur Primärschaltung, und der DC-DC-Wandler 200 und die Primär- und Sekundärschaltungen können dementsprechend zum Arbeiten im entsprechenden Modus konfiguriert sein. Der DC-DC-Wandler 200 kann auch zum Umschalten von einem Modus zu einem anderen konfiguriert sein.As previously described, the power flow may be in a different direction, for example, from at least one of the secondary circuits to the primary circuit, and the DC-DC converter 200 and the primary and secondary circuits may accordingly be configured to operate in the appropriate mode. The DC-DC converter 200 can also be configured to switch from one mode to another.

Die andere Schaltung oder elektrische Komponente kann sich in jedem Fall auf eine beliebige Art von Komponente beziehen, die eine elektrische Leistungsquelle benötigt. Sie kann zum Beispiel eine Anzeige, ein Sensor, ein Prozessor, ein Computer, ein Elektromotor oder Kombinationen davon sein.The other circuit or electrical component can in any case relate to any type of component that requires an electrical power source. It may be, for example, a display, a sensor, a processor, a computer, an electric motor, or combinations thereof.

3 ist eine schematische Repräsentation eines DC-DC-Wandlers 300 gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung. Der Eingang kann ein Paar von Anschlüssen beinhalten, zum Beispiel können die Anschlüsse elektrische Kontakte sein. Der DC-DC-Wandler kann eine Primärschaltung 310 beinhalten, die zum Erzeugen einer primären AC-Welle konfiguriert ist, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst. Der DC-DC-Wandler 300 kann einen Eingang 301 zum Bereitstellen des DC-Stroms an die Primärschaltung 310 beinhalten. Der DC-DC-Wandler 300 kann einen Transformator 320 mit einer Primärseite 328 und einer Sekundärseite 329 beinhalten, wobei die Primärseite 328 elektrisch mit der Primärschaltung 310, die zum Empfangen der primären AC-Welle konfiguriert ist, gekoppelt sein kann. 3 is a schematic representation of a DC-DC converter 300 according to some embodiments of the invention. The input may include a pair of terminals, for example, the terminals may be electrical contacts. The DC-DC converter may be a primary circuit 310 configured to generate a primary AC wave comprising at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency. The DC-DC converter 300 can have an entrance 301 for providing the DC current to the primary circuit 310 include. The DC-DC converter 300 can be a transformer 320 with a primary page 328 and a secondary side 329 include, where the primary side 328 electrically with the primary circuit 310 , which is configured to receive the primary AC wave, may be coupled.

Der DC-DC-Wandler 300 kann eine erste Sekundärschaltung 330 beinhalten, die zum Erzeugen einer ersten Ausgangs-DC-Spannung am Ausgang 302 konfiguriert ist. Die erste Sekundärschaltung 330 kann elektrisch mit einer ersten Sekundärwicklung 324 der Sekundärseite 329 des Transformators 320 gekoppelt sein. Die erste Sekundärschaltung kann einen Gleichrichter 335 beinhalten, zum Beispiel einen aktiven Gleichrichter, um die erste Ausgangs-DC-Spannung zu erzeugen. Die erste Sekundärschaltung 330 kann zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein. Die erste Sekundärschaltung 330 kann eine Resonanzfrequenz umfassen, um bei der ersten Frequenz zu arbeiten. Die Resonanzfrequenz kann durch eine Schwingkreisschaltung konfiguriert werden, die zum Beispiel ein induktives Reihenelement und einen Parallelkondensator beinhaltet. Die erste Sekundärschaltung kann Teil eines Reihenresonanzwandlers sein. In der in 3 dargestellten beispielhaften Konfiguration beinhaltet die Schwingkreisschaltung der ersten Sekundärschaltung 330 ein induktives Element 332, das zwischen einem der Anschlüsse der ersten Sekundärwicklung des Transformators und einem der Eingänge des Gleichrichters 335 geschaltet ist, und einen Kondensator parallel mit den Eingangsanschlüssen des Gleichrichters 335.The DC-DC converter 300 can be a first secondary circuit 330 include for generating a first output DC voltage at the output 302 is configured. The first secondary circuit 330 can be electrically connected to a first secondary winding 324 the secondary side 329 of the transformer 320 be coupled. The first secondary circuit may be a rectifier 335 include, for example, an active rectifier to generate the first output DC voltage. The first secondary circuit 330 can be configured to work at the first frequency. The first secondary circuit 330 may include a resonant frequency to operate at the first frequency. The resonant frequency may be configured by a tank circuit including, for example, an inductive line element and a shunt capacitor. The first secondary circuit may be part of a series resonant converter. In the in 3 illustrated exemplary configuration includes the resonant circuit of the first secondary circuit 330 an inductive element 332 between one of the terminals of the first secondary winding of the transformer and one of the inputs of the rectifier 335 is connected, and a capacitor in parallel with the input terminals of the rectifier 335 ,

Der DC-DC-Wandler 300 kann eine zweite Sekundärschaltung 340 beinhalten, die zum Erzeugen einer zweiten Ausgangs-DC-Spannung am Ausgang 303 konfiguriert ist. Die zweite Sekundärschaltung 340 kann elektrisch mit der zweiten Sekundärwicklung 326 an der Sekundärseite 329 des Transformators 320 gekoppelt sein. Die zweite Sekundärschaltung kann einen Gleichrichter 345 beinhalten, zum Beispiel einen aktiven Gleichrichter, um die zweite Ausgangs-DC-Spannung zu erzeugen. Die zweite Sekundärschaltung 340 kann zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert sein. Die zweite Sekundärschaltung 340 kann eine Resonanzfrequenz umfassen, um bei der zweiten Frequenz zu arbeiten. Die Resonanzfrequenz kann durch eine Schwingkreisschaltung konfiguriert werden, die zum Beispiel ein induktives Reihenelement und einen Parallelkondensator beinhaltet. Die zweite Sekundärschaltung kann Teil eines Reihenresonanzwandlers sein. In der in 3 dargestellten beispielhaften Konfiguration beinhaltet die Schwingkreisschaltung der zweiten Sekundärschaltung 340 ein induktives Element 342, das zwischen einem der Anschlüsse der zweiten Sekundärwicklung des Transformators und einem der Eingänge des Gleichrichters 345 geschaltet ist, und einen Kondensator parallel mit den Eingangsanschlüssen des Gleichrichters 345.The DC-DC converter 300 can be a second secondary circuit 340 include for generating a second output DC voltage at the output 303 is configured. The second secondary circuit 340 can be electrically connected to the second secondary winding 326 on the secondary side 329 of the transformer 320 be coupled. The second secondary circuit may be a rectifier 345 include, for example, an active rectifier to generate the second output DC voltage. The second secondary circuit 340 can be configured to work at the first frequency. The second secondary circuit 340 may include a resonant frequency to operate at the second frequency. The resonant frequency may be configured by a tank circuit including, for example, an inductive line element and a shunt capacitor. The second secondary circuit may be part of a series resonant converter. In the in 3 illustrated exemplary configuration includes the resonant circuit of the second secondary circuit 340 an inductive element 342 between one of the terminals of the second secondary winding of the transformer and one of the inputs of the rectifier 345 is connected, and a capacitor in parallel with the input terminals of the rectifier 345 ,

Der DC-DC-Wandler 300 und die Primärschaltung 310 und die Sekundärschaltungen (330, 340) können auch zum Ermöglichen einer Leistungsübertragung von mindestens einer der Sekundärschaltungen zur Primärschaltung konfiguriert sein. Der DC-DC-Wandler 300 und die Primärschaltung 310 und die Sekundärschaltungen (330, 340) können auch zum Umschalten von einem Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus konfiguriert sein.The DC-DC converter 300 and the primary circuit 310 and the secondary circuits ( 330 . 340 ) may also be configured to enable power transfer from at least one of the secondary circuits to the primary circuit. The DC-DC converter 300 and the primary circuit 310 and the secondary circuits ( 330 . 340 ) may also be configured to switch from one operating mode to another operating mode.

4 ist eine schematische Repräsentation eines DC-DC-Wandlers 400 gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung. Der DC-DC-Wandler 400 ist der gleiche wie der DC-DC-Wandler 300 von 3, mit der Ausnahme, dass die Schwingkreisschaltungen eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen. Der DC-DC-Wandler 400 kann eine Primärschaltung 410 beinhalten. Der DC-DC-Wandler 400 kann einen Eingang 401 zum Bereitstellen des DC-Stroms an die Primärschaltung 410 beinhalten. Der DC-DC-Wandler 400 kann einen Transformator 420 mit einer Primärseite 428 und einer Sekundärseite 429 beinhalten, wobei die Primärseite 428 elektrisch mit der Primärschaltung 410, die zum Empfangen der primären AC-Welle konfiguriert ist, gekoppelt sein kann. Der DC-DC-Wandler 400 kann eine erste Sekundärschaltung 430 beinhalten, die einen Gleichrichter 435 und einen Ausgang 402 beinhaltet. Die erste Sekundärschaltung kann Teil eines Parallelresonanzwandlers sein. Die erste Sekundärschaltung 430 kann elektrisch mit der ersten Sekundärwicklung 424 der Sekundärseite 429 des Transformators 420 gekoppelt sein. In der spezifischen, in 4 dargestellten Konfiguration beinhaltet die Schwingkreisschaltung der ersten Sekundärschaltung 430 ein induktives Element 432, das in Reihe mit einem Kondensator 434 geschaltet ist. Die durch das induktive Element 432 und den Kondensator 434 gebildete Schaltung ist in Reihe zwischen der ersten Sekundärwicklung 424 und dem Eingangsanschluss des Gleichrichters 435 geschaltet. 4 is a schematic representation of a DC-DC converter 400 according to some embodiments of the invention. The DC-DC converter 400 is the same as the DC-DC converter 300 from 3 with the exception that the resonant circuit circuits have a different configuration. The DC-DC converter 400 can be a primary circuit 410 include. The DC-DC converter 400 can have an entrance 401 for providing the DC current to the primary circuit 410 include. The DC-DC converter 400 can be a transformer 420 with a primary page 428 and a secondary side 429 include, where the primary side 428 electrically with the primary circuit 410 , which is configured to receive the primary AC wave, may be coupled. The DC-DC converter 400 can be a first secondary circuit 430 include a rectifier 435 and an exit 402 includes. The first secondary circuit may be part of a parallel resonance converter. The first secondary circuit 430 can be electrically connected to the first secondary winding 424 the secondary side 429 of the transformer 420 be coupled. In the specific, in 4 illustrated configuration includes the resonant circuit of the first secondary circuit 430 an inductive element 432 in series with a capacitor 434 is switched. The through the inductive element 432 and the capacitor 434 formed circuit is in series between the first secondary winding 424 and the input terminal of the rectifier 435 connected.

Der DC-DC-Wandler 400 kann eine zweite Sekundärschaltung 440 beinhalten, die einen Gleichrichter 445 und einen Ausgang 403 beinhaltet. Die zweite Sekundärschaltung kann Teil eines Parallelresonanzwandlers sein. Die zweite Sekundärschaltung 440 kann elektrisch mit der zweiten Sekundärwicklung 426 der Sekundärseite 429 des Transformators 420 gekoppelt sein. In der spezifischen, in 4 dargestellten Konfiguration beinhaltet die Schwingkreisschaltung der zweiten Sekundärschaltung 440 ein induktives Element 442, das in Reihe mit einem Kondensator 444 geschaltet ist. Die durch das induktive Element 442 und den Kondensator 444 gebildete Schaltung ist in Reihe zwischen der zweiten Sekundärwicklung 426 und dem Eingangsanschluss des Gleichrichters 445 geschaltet.The DC-DC converter 400 can be a second secondary circuit 440 include a rectifier 445 and an exit 403 includes. The second secondary circuit may be part of a parallel resonant converter. The second secondary circuit 440 can be electrically connected to the second secondary winding 426 the secondary side 429 of the transformer 420 be coupled. In the specific, in 4 illustrated configuration includes the resonant circuit of the second secondary circuit 440 an inductive element 442 in series with a capacitor 444 is switched. The through the inductive element 442 and the capacitor 444 formed circuit is in series between the second secondary winding 426 and the input terminal of the rectifier 445 connected.

Der DC-DC-Wandler 400 und die Primärschaltung 410 und die Sekundärschaltungen (430, 440) können auch zum Ermöglichen einer Leistungsübertragung von mindestens einer der Sekundärschaltungen zur Primärschaltung konfiguriert sein. Der DC-DC-Wandler 400 und die Primärschaltung 410 und die Sekundärschaltungen (430, 440) können auch zum Umschalten von einem Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus konfiguriert sein.The DC-DC converter 400 and the primary circuit 410 and the secondary circuits ( 430 . 440 ) may also be configured to enable power transfer from at least one of the secondary circuits to the primary circuit. The DC-DC converter 400 and the primary circuit 410 and the secondary circuits ( 430 . 440 ) can also be configured to switch from one operating mode to another operating mode.

Andere Schaltungen können zum Konfigurieren einer Resonanzfrequenz einer Sekundärschaltung verwendet werden. In einem DC-DC-Wandler kann es auch möglich sein, dass sowohl die erste als auch die zweite Sekundärschaltung unterschiedliche zum Konfigurieren einer Resonanzfrequenz beinhalten. Beispielsweise kann eine erste Sekundärschaltung eine Schwingkreisschaltung wie in 3 beinhalten und eine zweite Sekundärschaltung kann eine Schwingkreisschaltung wie in 4 beinhalten.Other circuits may be used to configure a resonant frequency of a secondary circuit. In a DC-DC converter, it may also be possible for both the first and second secondary circuits to include different ones for configuring a resonant frequency. For example, a first secondary circuit may include a tank circuit as in FIG 3 and a second secondary circuit may include a tank circuit as in 4 include.

Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, die eine erste und eine zweite Sekundärschaltung beinhalten, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler eine dritte oder weitere Sekundärschaltung beinhalten, die jeweils gemäß der Erfindung konfiguriert sind (d. h. gemäß der ersten oder der zweiten Sekundärschaltung wie vorliegend beschrieben, die aber zum Arbeiten bei einer eindeutigen Frequenz konfiguriert sind). Jede der Sekundärschaltungen kann zum Arbeiten bei einer unterschiedlichen Frequenz von den anderen Sekundärschaltungen konfiguriert sein. Jede der Sekundärschaltungen kann elektrisch mit einer entsprechenden Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt sein.Although various embodiments of the invention are described which include first and second secondary circuits, the invention is not limited thereto. In various embodiments, the DC-DC converter may include a third or further secondary circuit each configured according to the invention (i.e., according to the first or second secondary circuit as described herein but configured to operate at a unique frequency). Each of the secondary circuits may be configured to operate at a different frequency from the other secondary circuits. Each of the secondary circuits may be electrically coupled to a corresponding secondary winding of the transformer.

Bei verschiedenen Ausführungsformen können die erste Frequenz und die zweite Frequenz ungerade Oberschwingungen sein. Beispielsweise kann die erste Frequenz die erste Oberschwingung (Grundfrequenz, n=1) sein und die zweite Frequenz kann die dritte Oberschwingung (n=3) sein. Für eine dritte oder weitere Frequenz (z. B. für eine dritte oder weitere Sekundärschaltung) können die Oberschwingungen zum Beispiel n=5, n=7 usw. betragen. Die Frequenz einer Oberschwingung n (fn) kann fn = n × fn=1 sein, wobei n eine ungerade Zahl (z. B. 1, 3, 5, 7, ...) ist. Vorzugsweise werden benachbarte ungerade Zahlen verwendet, zum Beispiel 1, 3 und 5, falls drei Sekundärschaltungen bereitgestellt sind, oder in einem anderen Beispiel 1 und 3, falls eine erste und eine zweite Sekundärschaltung bereitgestellt sind. Somit kann die Spannung am Ausgang 202, 302 und 402 bei manchen Ausführungsformen durch die Grundfrequenzkomponente der AC-Welle beeinflusst werden und die Spannung am Ausgang 203, 303, 404 kann durch die dritte Oberschwingungsfrequenzkomponente der AC-Welle beeinflusst werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die primäre Ausgangs-AC-Welle durch die erzeugte sekundäre AC-Welle oder die erzeugten sekundären AC-Wellen beeinflusst werden, somit kann Leistung von der Sekundär- zur Primärseite des DC-DC-Wandlers fließen, wobei eine Leistungseingabe unabhängig durch eine oder mehrere der Sekundärschaltungen gegeben werden kann.In various embodiments, the first frequency and the second frequency may be odd harmonics. For example, the first frequency may be the first harmonic (fundamental frequency, n = 1) and the second frequency may be the third harmonic (n = 3). For a third or further frequency (eg for a third or further secondary circuit), the harmonics may be, for example, n = 5, n = 7 and so on. The frequency of a harmonic n (f n ) may be f n = n × f n = 1 , where n is an odd number (eg 1, 3, 5, 7, ...). Preferably, adjacent odd numbers are used, for example, 1, 3 and 5 if three secondary circuits are provided, or in another examples 1 and 3 if a first and a second secondary circuit are provided. Thus, the voltage at the output 202 . 302 and 402 in some embodiments, be affected by the fundamental frequency component of the AC wave and the voltage at the output 203 . 303 . 404 can be influenced by the third harmonic frequency component of the AC wave. In some embodiments, the primary output AC wave may be affected by the generated secondary AC wave or the generated secondary AC waves, thus power may flow from the secondary to the primary side of the DC-DC converter, with power input being independent one or more of the secondary circuits can be given.

Unterschiedliche Oberschwingungskomponenten derselben erzeugten primären AC-Welle, zum Beispiel mit unterschiedlichen Größenwerten, können durch Ändern einer Pulsbreite der angelegten Spannung erzeugt werden.Different harmonic components of the same generated primary AC wave, for example of different magnitude values, may be generated by changing a pulse width of the applied voltage.

Bei verschiedenen Ausführungsformen, wie in 5a dargestellt, kann die Primärschaltung 510 eine H-Brücke als eine Wechselrichterschaltung beinhalten, die zum Beispiel 4 Schaltelemente (im Beispiel 4 MOSFETs mit optionalen integrierten Dioden) beinhaltet, wobei der Eingang der Wechselrichterschaltung elektrisch mit dem Eingang 501, der zum Empfangen einer DC-Leistung konfiguriert ist, gekoppelt sein kann. Der Ausgang der Wechselrichterschaltung kann elektrisch mit der Primärwicklung 522 der Primärseite des Transformators gekoppelt sein.In various embodiments, as in 5a shown, the primary circuit 510 include an H-bridge as an inverter circuit including, for example, 4 switching elements (in the example 4 MOSFETs with optional integrated diodes), the input of the inverter circuit being electrically connected to the input 501 which is configured to receive a DC power may be coupled. The output of the inverter circuit may be electrically connected to the primary winding 522 be coupled to the primary side of the transformer.

Der Betriebsmodus der H-Brückenschaltung von 5a wird im Folgenden als ein Beispiel dargelegt. Die Transistoren 581 und 584 und die Transistoren 582 und 585 arbeiten auf eine komplementäre Art und Weise, was bedeutet, wenn ein Schalter eingeschaltet ist (Zustand mit geringem Widerstand), ist der andere ausgeschaltet (offen oder Zustand mit hohem Widerstand) und umgekehrt. Angenommen, dass eine Eingangs-DC-Spannung an den Eingang 501 mit einem positiven Signal am Anschluss 586 und einen negativen Signal am Anschluss 587 angelegt wird, wenn die Transistoren 581 und 585 eingeschaltet sind (582 und 584 ausgeschaltet sind), wird eine positive Spannung über die Primärwicklung 522 des Transformators angelegt, wenn die Transistoren 582 und 584 eingeschaltet sind (581 und 585 ausgeschaltet sind), wird eine negative Spannung über die Primärwicklung 522 des Transformators angelegt. Falls die Schalter 581 und 582 gleichzeitig eingeschaltet werden, wird eine Nullspannung über die Transformatorwicklung angelegt, dieser Modus wird Freilaufmodus genannt. Das Gleiche kann erzielt werden, indem die Schalter 582 und 585 eingeschaltet werden. Die Richtung des Stroms 588 und 589 hängt von der Lastbedingung, der Resonanzschaltung und der Frequenz ab. Dadurch ist es möglich, eine Spannung umzuschalten, um Impulse an der Primärwicklung 522 des Transformators zu bilden.The operating mode of the H-bridge circuit of 5a is set forth below as an example. The transistors 581 and 584 and the transistors 582 and 585 work in a complementary fashion, meaning that when one switch is on (low resistance state), the other is off (open or high resistance state) and vice versa. Suppose that an input DC voltage is applied to the input 501 with a positive signal at the terminal 586 and a negative signal on the connector 587 is applied when the transistors 581 and 585 are switched on ( 582 and 584 are turned off), a positive voltage across the primary winding 522 of the transformer when the transistors 582 and 584 are switched on ( 581 and 585 are turned off), a negative voltage across the primary winding 522 of the transformer. If the switches 581 and 582 are switched on simultaneously, a zero voltage is applied across the transformer winding, this mode is called freewheeling mode. The same can be achieved by the switches 582 and 585 be turned on. The direction of the stream 588 and 589 depends on the load condition, the resonance circuit and the frequency. This makes it possible to switch a voltage to pulses on the primary winding 522 of the transformer.

5b veranschaulicht eine schematische grafische Darstellung 560 einer AC-Welle, zum Beispiel einer erzeugten primären AC-Welle, als Spannung mit vertikaler Achse 561 als Funktion der Zeit mit horizontaler Achse 562, die einen positiven Impuls 563 und einen negativen Impuls 573 darstellt. Ein positiver Impuls kann zum Beispiel das vorherige Beispiel eines Stroms 588 mit der Schaltung von 5a erzeugen und der negative Impuls kann mit dem Strom 589 erzeugt werden. Nur zwei Impulse sind als ein Beispiel dargestellt, ein Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass die AC-Welle eine Welle ist, zum Beispiel eine gepulste Welle, wobei die Pulsform individueller Impulse angepasst werden kann. 5b illustrates a schematic diagram 560 an AC wave, for example, a generated primary AC wave, as a voltage with a vertical axis 561 as a function of time with horizontal axis 562 that is a positive impulse 563 and a negative impulse 573 represents. For example, a positive pulse may be the previous example of a current 588 with the circuit of 5a generate and the negative pulse can with the current 589 be generated. Only two pulses are shown as an example, one skilled in the art will understand that the AC wave is a wave, for example a pulsed wave, where the pulse shape of individual pulses can be adjusted.

Mit Schwerpunkt auf dem ersten Impuls 563 von 5b wird gezeigt, dass der Impuls 563 eine Pulshöhe 564 und eine Pulsbreite 565 aufweist. Durch das Ändern der Breite der Impulse können unterschiedliche Oberschwingungskomponenten derselben AC-Welle, zum Beispiel mit unterschiedlichen Größenwerten, erzeugt werden.Focusing on the first impulse 563 from 5b is shown that the impulse 563 a pulse height 564 and a pulse width 565 having. By changing the width of the pulses, different harmonic components of the same AC wave can be generated, for example with different magnitude values.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der negative Impuls der AC-Welle gleich dem positiven Impuls sein, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen und um +Pi Radiant vom positiven Impuls verschoben.In various embodiments, the negative pulse of the AC wave may be equal to the positive pulse, but of opposite sign and shifted by + pi radians from the positive pulse.

6a stellt die Variation der Grundkomponente 603 dar, mit der normierten Spannungsgröße auf der vertikalen Achse 602 als eine Funktion der Variation der Breite des Impulses (563) über die Winkel von 0 zu +Pi Radiant (horizontale Achse 601). 6b stellt die Variation der dritten harmonischen Komponente 604 dar, mit der normierten Spannungsgröße auf der vertikalen Achse 612 als eine Funktion der Variation der Breite des Impulses (563) über die Winkel von 0 zu +Pi Radiant (horizontale Achse 611). Eine relativ kleine Verringerung in der Pulsbreite von Pi Radiant verringert die dritte Oberschwingungskomponente drastisch, wohingegen die Grundkomponente nur um eine kleine Größe verringert wird. Diese Spannungen werden an der Primär- oder Sekundärseite des Transformators gemessen (oder angelegt). Bei verschiedenen Ausführungsformen können die positive und die negative Seite der Spannungswelle symmetrisch sein. 6a represents the variation of the basic component 603 with the normalized voltage magnitude on the vertical axis 602 as a function of the variation of the width of the pulse ( 563 ) over the angles from 0 to + pi radians (horizontal axis 601 ). 6b represents the variation of the third harmonic component 604 with the normalized voltage magnitude on the vertical axis 612 as a function of the variation of the width of the pulse ( 563 ) over the angles from 0 to + pi radians (horizontal axis 611 ). A relatively small reduction in the pulse width of Pi radians drastically reduces the third harmonic component, whereas the fundamental component is only reduced by a small amount. These voltages are measured (or applied) on the primary or secondary side of the transformer. In various embodiments, the positive and negative sides of the voltage wave may be symmetrical.

7a veranschaulicht eine schematische Schaltung eines Mehrpegelwechselrichters für eine Primärschaltung 710 gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung. Diese Dreipegeltopologie der Primärschaltung kann zum Erzielen einer größeren Flexibilität verwendet werden, um vollständig unabhängige Grund- und andere Oberschwingungskomponenten zu erzeugen. 7b stellt ein Beispiel einer Wellenform dar, die mit einer Schaltung von 7a erzeugt werden kann. 7a illustrates a schematic circuit of a multi-level inverter for a primary circuit 710 according to some embodiments of the invention. This three-level topology of the primary circuit can be used to achieve greater flexibility to produce fully independent fundamental and other harmonic components. 7b FIG. 12 illustrates an example of a waveform associated with a circuit of FIG 7a can be generated.

Die Primärschaltung 710 umfasst 8 Schalter 781 bis 788 die, zusammen mit den 4 Klemmdioden, in einer Mehrpegelwechselrichterkonfiguration, in diesem Fall einem Dreipegelwandler, geschaltet sind. Der Eingang 701 des Wechselrichters ist eine Spannung Vi, was Vi/2 über jeden der Kondensatoren bei 704 und 705 annimmt. Die Schalter können in eine Konfiguration von Zuständen (ein oder aus) gesetzt werden, was ermöglicht, dass sich die Spannung 790 an den Pegeln 0, +Vi/2, +Vi, -Vi/2 und -Vi befindet. Die Spannung 790 erzeugt den Strom an der Primärwicklung 722 des Transistors 720. 7a stellt MOSFETs (mit optional integrierten Dioden) als Schalter dar, die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und andere Arten von Schaltern können verwendet werden.The primary circuit 710 includes 8 switches 781 to 788 which, together with the 4 clamp diodes, are connected in a multi-level inverter configuration, in this case a three-level converter. The entrance 701 of the inverter is a voltage Vi, which adds Vi / 2 over each of the capacitors 704 and 705 accepts. The switches can be set in a configuration of states (on or off), which allows the voltage to be set 790 at the levels 0, + Vi / 2, + Vi, -Vi / 2 and -Vi. The voltage 790 generates the current at the primary winding 722 of the transistor 720 , 7a illustrates MOSFETs (with optional integrated diodes) as switches, but the invention is not so limited and other types of switches may be used.

Die Schaltung von 7a kann wie in der folgenden Sequenz erläutert angesteuert werden. In jedem Schritt werden nur die Transistoren, die eingeschaltet sind, erwähnt, alle anderen Transistoren werden ausgeschaltet sein. Die Startkonfiguration ist die Spannung 790 als null, zum Beispiel mit den Transistoren 783, 785, 784 und 786 eingeschaltet. In einem ersten Schritt sind die Transistoren 781, 783, 784 und 785 eingeschaltet, die Spannung 790 beträgt +Vi/2. In einem zweiten Schritt sind die Transistoren 781, 783, 786 und 788 eingeschaltet, die Spannung 790 beträgt +Vi. In einem dritten Schritt wird der erste Schritt wiederholt. In einem vierten Schritt sind die Transistoren 783, 785, 784 und 786 eingeschaltet, die Spannung 790 beträgt 0. Mit dieser Sequenz ist es möglich, die Form der Impulse 763 und 764, wie in 7b dargestellt, zu erzeugen.The circuit of 7a can be addressed as explained in the following sequence. In each step, only the transistors that are turned on are mentioned, all other transistors will be off. The startup configuration is the voltage 790 as zero, for example with the transistors 783 . 785 . 784 and 786 switched on. In a first step are the transistors 781 . 783 . 784 and 785 switched on, the voltage 790 is + Vi / 2. In a second step are the transistors 781 . 783 . 786 and 788 switched on, the voltage 790 is + Vi. In a third step, the first step is repeated. In a fourth step are the transistors 783 . 785 . 784 and 786 switched on, the voltage 790 is 0. With this sequence it is possible to change the shape of the pulses 763 and 764 , as in 7b shown to produce.

Die Schaltung von 7a kann auch wie in der folgenden Sequenz erläutert angesteuert werden. In jedem Schritt werden nur die Transistoren, die eingeschaltet sind, erwähnt, alle anderen Transistoren werden ausgeschaltet sein. Die Startkonfiguration ist mit der Spannung 790 als null, zum Beispiel mit den Transistoren 783, 785, 784 und 786 eingeschaltet. In einem ersten Schritt sind die Transistoren 783, 785, 786 und 788 eingeschaltet, die Spannung 790 beträgt - Vi/2. In einem zweiten Schritt sind die Transistoren 781, 783, 786 und 788 eingeschaltet, die Spannung 790 beträgt -Vi. In einem dritten Schritt wird der erste Schritt wiederholt. In einem vierten Schritt sind die Transistoren 783, 785, 784 und 786, die Spannung 790 beträgt 0. Mit dieser Sequenz ist es möglich, die Form der Impulse 773 und 774, wie in 7b dargestellt, zu erzeugen.The circuit of 7a can also be controlled as explained in the following sequence. In each step, only the transistors that are turned on are mentioned, all other transistors will be off. The starting configuration is with the voltage 790 as zero, for example with the transistors 783 . 785 . 784 and 786 switched on. In a first step are the transistors 783 . 785 . 786 and 788 switched on, the voltage 790 is - Vi / 2. In a second step are the transistors 781 . 783 . 786 and 788 switched on, the voltage 790 is -Vi. In a third step, the first step is repeated. In a fourth step are the transistors 783 . 785 . 784 and 786 , the voltage 790 is 0. With this sequence it is possible to change the shape of the pulses 773 and 774 , as in 7b shown to produce.

Die Ansteuersequenzen für die Impulse 763, 764 und 773, 774 können zum Ansteuern des DC-DC-Wandlers kontinuierlich abwechselnd wiederholt werden. Mit diesem Ansteuerverfahren können die Größe der Grundkomponente und die Größe der dritten Oberschwingungskomponenten der primären AC-Welle unabhängig gesteuert werden.The driving sequences for the pulses 763 . 764 and 773 . 774 can be repeated continuously to drive the DC-DC converter continuously. With this driving method, the magnitude of the fundamental component and the magnitude of the third harmonic components of the primary AC wave can be independently controlled.

Bei verschiedenen Ausführungsformen, zum Beispiel in Verbindung mit den 5a und 7a, wird zur Veranschaulichung erläutert, wobei die Primärschaltung durch eine Eingangs-DC-Spannung mit Leistung versorgt wird und zum Erzeugen einer primären AC-Welle konfiguriert ist. Die Primärschaltung kann auch zum Empfangen einer primären Ausgangs-AC-Welle von der Primärwicklung des Transformators konfiguriert sein, wobei mindestens eine der Sekundärschaltungen konfiguriert ist, durch eine Eingangs-DC-Spannung mit Leistung versorgt zu werden, und ferner zum Erzeugen einer sekundären AC-Welle konfiguriert ist, die an die Sekundäre des Transformators angelegt wird. Der DC-DC-Wandler und die Primärschaltung und die Sekundärschaltungen können auch zum Umschalten von einem Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus konfiguriert sein. Somit kann in einem System, das den DC-DC-Wandler verwendet, Leistung von einem DC-Bus zu einem anderen DC-Bus gerichtet werden, zum Beispiel mit unterschiedlichen DC-Spannungen.In various embodiments, for example in connection with the 5a and 7a is illustratively explained wherein the primary circuit is powered by an input DC voltage and is configured to generate a primary AC wave. The primary circuit may also be configured to receive a primary output AC wave from the primary winding of the transformer, wherein at least one of the secondary circuits is configured to be powered by an input DC voltage, and further to generate a secondary AC voltage. Shaft is applied to the secondary of the transformer. The DC-DC converter and the primary circuit and the secondary circuits may also be configured to switch from one operating mode to another operating mode. Thus, in a system using the DC-DC converter, power may be directed from one DC bus to another DC bus, for example at different DC voltages.

Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers 100, 200, 300, 400. Das Verfahren kann mit-Leistung-Versorgen von mindestens einer der Sekundärschaltungen mit einer Eingangs-DC-Spannung beinhalten. Zum Beispiel ein mit-Leistung-Versorgen der ersten Sekundärschaltung mit einer Eingangs-DC-Spannung und/oder ein mit-Leistung-Versorgen der zweiten Sekundärschaltung mit einer Eingangs-DC-Spannung, wobei sich die Eingangs-DC-Spannung für die erste und die zweite Sekundärschaltung voneinander unterscheiden können. Das Verfahren kann Ansteuern von mindestens einer der mindestens einen mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen beinhalten, um eine AC-Welle zum mit-Leistung-Versorgen des Transformators zu erzeugen. Das Verfahren kann ferner Ansteuern der Primärschaltung 110, 210, 310, 410, 510, 710 und/oder Ansteuern von mindestens einer der nicht mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen beinhalten, um eine DC-Spannung zu erzeugen. Beispielsweise kann die Primärschaltung zum Gleichrichten der Ausgangs-AC-Welle vom Transformator in eine primäre Ausgangs-DC-Spannung angesteuert werden.Various embodiments relate to a method of operating a DC-DC converter 100 . 200 . 300 . 400 , The method may include powering at least one of the secondary circuits with an input DC voltage. For example, co-powering the first secondary circuit with an input DC voltage and / or co-powering the second secondary circuit with an input DC voltage, wherein the input DC voltage for the first and second the second secondary circuit can differ from each other. The method may include driving at least one of the at least one powered secondary circuits to generate an AC wave for powering the transformer. The method may further drive the primary circuit 110 . 210 . 310 . 410 . 510 . 710 and / or driving at least one of the non-powered secondary circuits to generate a DC voltage. For example, the primary circuit can be driven to rectify the output AC wave from the transformer into a primary output DC voltage.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler in Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeuganwendungen, verwendet werden, zum Beispiel in hybriden Elektrofahrzeugen oder Vollelektrofahrzeugen. Der DC-DC-Wandler kann zum Transferieren von Leistung zwischen zwei, drei oder mehr unterschiedlichen Bussen mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden, zum Beispiel zum Transferieren von Leistung von einem Zwischenbus (z. B. mit einer Spannung zwischen dem Bordnetzbus und dem Hauptbatteriebus, z. B. mit 48 V) zum Bordnetzbus (z. B. mit nominal 12 V) und umgekehrt, vom 48-V-Bus zum Hauptbatteriebus (z. B. mit 380 V) und umgekehrt oder vom Bordnetzbus zum Hauptbatteriebus und umgekehrt. Die Erfindung ermöglicht eine vollständig gesteuerte Spannungsvariation, da sowohl die Bordnetzbusspannung als auch die Hauptbatteriebusspannung variieren.In various embodiments, the DC-DC converter may be used in vehicles, such as automotive applications, for example, in hybrid electric vehicles or all-electric vehicles. The DC-DC converter can be used to transfer power between two, three, or more different buses of different voltages, for example, to transfer power from an intermediate bus (eg, with a voltage between the onboard power bus and the main battery bus, e.g. 48 V) to the on-board network bus (eg with nominal 12 V) and vice versa, from the 48 V bus to the main battery bus (eg with 380 V) and vice versa or from the wiring system bus to the main battery bus and vice versa. The invention allows a fully controlled voltage variation, since both the on-board bus voltage and the main battery bus voltage vary.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler in photovoltaischen (pv) Systemen verwendet werden, zum Beispiel in Heim-pv-Speichersystemen.In various embodiments, the DC-DC converter may be used in photovoltaic (PV) systems, for example in home PV storage systems.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler bei einer generischen Leistungsversorgung, bei der mehr als eine unabhängige Ausgangsspannung benötigt wird, verwendet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der DC-DC-Wandler in einem Elektrorollerladegerät und einem Elektrofahrzeugladegerät oder -wandler zum Transferieren von Energie von einer Hochspannungsbatterie zu DC-Bussen oder Batterien mit niedriger Spannung (12 V und 48 V) oder umgekehrt verwendet werden.In various embodiments, the DC-DC converter may be used in a generic power supply where more than one independent output voltage is needed. In various embodiments, the DC-DC converter in an electric scooter charger and an EV vehicle charger or converter may be used to transfer energy from a high voltage battery to DC buses or low voltage batteries ( 12 V and 48 V) or vice versa.

Claims (15)

DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400), der Folgendes umfasst: eine Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710), die zum Arbeiten bei einer AC-Welle konfiguriert ist, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst; einen Transformator (120, 220, 320, 420, 520, 720) mit einer Primärseite (328, 428) und einer Sekundärseite (329, 429), wobei die Primärseite (328, 428) elektrisch mit der Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710) zum Übertragen der AC-Welle gekoppelt ist; Sekundärschaltungen, die mindestens eine erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430), die zum Arbeiten bei einer ersten DC-Spannung konfiguriert ist, und eine zweite Sekundärschaltung (140), die zum Arbeiten bei einer zweiten DC-Spannung konfiguriert ist, umfassen, wobei die erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) elektrisch mit der Sekundärseite (329, 429) des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) gekoppelt ist und zum Arbeiten bei der ersten Frequenz konfiguriert ist, wobei die zweite Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) elektrisch mit der Sekundärseite (329, 429) des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) gekoppelt ist und zum Arbeiten bei der zweiten Frequenz konfiguriert ist, und wobei sich die erste Frequenz und die zweite Frequenz voneinander unterscheiden.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) comprising: a primary circuit (110, 210, 310, 410, 510, 710) configured to operate on an AC wave comprising at least a first component having a first frequency and a second component having a second frequency; a transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) having a primary side (328, 428) and a secondary side (329, 429), the primary side (328, 428) electrically connected to the primary circuit (110, 210, 310 , 410, 510, 710) for transmitting the AC wave is coupled; Secondary circuits comprising at least a first secondary circuit (130, 230, 330, 430) configured to operate at a first DC voltage and a second secondary circuit (140) configured to operate at a second DC voltage . wherein the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) is electrically coupled to the secondary side (329, 429) of the transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) and is configured to operate at the first frequency. wherein the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) is electrically coupled to the secondary side (329, 429) of the transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) and configured to operate at the second frequency, and wherein the first frequency and the second frequency differ from each other. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, wobei die erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) zum Resonieren an einer ersten Resonanzfrequenz konfiguriert ist und die zweite Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) zum Resonieren an einer zweiten Resonanzfrequenz, die eine dritte Oberschwingung der ersten Resonanzfrequenz ist, konfiguriert ist.DC-DC converter (100, 200, 300, 400) after Claim 1 wherein the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) is configured to resonate at a first resonant frequency and the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) resonates at a second resonant frequency which is a third harmonic of the first resonant frequency , is configured. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710) zum Empfangen einer DC-Eingabe konfiguriert ist, um die AC-Welle zu erzeugen, und wobei: - die erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) zum Erzeugen einer ersten DC-Spannung konfiguriert ist und/oder - die zweite Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) zum Erzeugen der zweiten DC-Spannung konfiguriert istA DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the Primary circuit (110, 210, 310, 410, 510, 710) configured to receive a DC input to generate the AC wave, and wherein: - the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) for generating a first DC voltage is configured and / or - the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) is configured to generate the second DC voltage DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (510) zum Erzeugen der AC-Welle in Form einer Sequenz von Impulsen (563, 573) konfiguriert ist.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary circuit (510) for generating the AC wave is configured in the form of a sequence of pulses (563, 573). DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (510, 710) zum Steuern einer Form (565, 766, 768, 564, 571, 765, 767, 775, 777) der Impulse konfiguriert ist.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary circuit (510, 710) for controlling a shape (565, 766, 768, 564, 571, 765, 767, 775, 777 ) of the pulses is configured. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primär- und Sekundärschaltungen (510, 710) zum Steuern einer Breite (565, 766, 768) der Impulse konfiguriert sind.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary and secondary circuits (510, 710) are configured to control a width (565, 766, 768) of the pulses. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510) zum Steuern einer Frequenz der AC-Welle konfiguriert ist.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary circuit (110, 210, 310, 410, 510) is configured to control a frequency of the AC wave. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510) eine H-Brückenschaltung oder einen Halbbrücken-Wechselrichter umfasst.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary circuit (110, 210, 310, 410, 510) comprises an H-bridge circuit or a half-bridge inverter. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärschaltung (710) einen Mehrpegelwechselrichter umfasst.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary circuit (710) comprises a multi-level inverter. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Primärseite des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) eine Primärwicklung umfasst und die Primärschaltung elektrisch mit der Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein the primary side of the transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) comprises a primary winding and the primary circuit is electrically connected to the primary winding of the transformer is coupled. DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Sekundärseite des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) eine erste Sekundärwicklung (324, 424) und eine zweite Sekundärwicklung (326, 426) umfasst und wobei die erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) elektrisch mit der ersten Sekundärwicklung (324, 424) gekoppelt ist und wobei die zweite Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) elektrisch mit der zweiten Sekundärwicklung (326, 426) gekoppelt ist.DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein the secondary side of the transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) comprises a first secondary winding (324, 424) and a second secondary winding (326, 426) and wherein the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) is electrically coupled to the first secondary winding (324, 424) and wherein the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) is electrically coupled to the second secondary winding (326, 426). DC-DC-Wandler (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine der Sekundärschaltungen zum Empfangen einer DC-Eingabe konfiguriert ist und wobei: - die Sekundärschaltungen, die nicht zum Empfangen einer DC-Eingabe konfiguriert sind, und/oder - die Primärschaltung zum Erzeugen einer DC-Ausgabe konfiguriert ist bzw. sind.A DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the secondary circuits is configured to receive a DC input, and wherein: the secondary circuits which are not configured to receive a DC input, and / or - The primary circuit is configured to generate a DC output or are. Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 11, das Folgendes umfasst: - mit-Leistung-Versorgen der Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710); - Ansteuern der Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710) zum Erzeugen einer AC-Welle, die mindestens eine erste Komponente mit einer ersten Frequenz und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz umfasst; - mit-Leistung-Versorgen der Primärseite (328, 428) des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) mit der AC-Welle; - Gleichrichten der Ausgabe der ersten Sekundärwicklung (324, 424) mit der ersten Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) in die erste DC-Spannung; wobei die Ausgabe der ersten Sekundärwicklung (324, 424) bei der ersten Frequenz liegt; - Gleichrichten der Ausgabe der zweiten Sekundärwicklung (326, 426) mit der zweiten Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) in die zweite DC-Spannung; wobei die Ausgabe der zweiten Sekundärwicklung (326, 426) bei der zweiten Frequenz liegt.Method for operating a DC-DC converter (100, 200, 300, 400) after Claim 11 comprising: - powering the primary circuit (110, 210, 310, 410, 510, 710); - driving the primary circuit (110, 210, 310, 410, 510, 710) to generate an AC wave comprising at least a first component at a first frequency and a second component at a second frequency; - powering the primary side (328, 428) of the transformer (120, 220, 320, 420, 520, 720) with the AC wave; - rectifying the output of the first secondary winding (324, 424) with the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) into the first DC voltage; wherein the output of the first secondary winding (324, 424) is at the first frequency; - rectifying the output of the second secondary winding (326, 426) with the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) into the second DC voltage; wherein the output of the second secondary winding (326, 426) is at the second frequency. Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers (100, 200, 300, 400) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1, 11 bis 13, das Folgendes umfasst: - mit-Leistung-Versorgen von mindestens einer der Sekundärschaltungen, - Ansteuern von mindestens einer der mindestens einen mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen, um eine AC-Welle zum Versorgen des Transformators mit Leistung zu erzeugen, - Ansteuern der Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710) und/oder Ansteuern von mindestens einer der nicht mit Leistung versorgten Sekundärschaltungen, um eine DC-Spannung zu erzeugen.Method for operating a DC-DC converter (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding Claims 1 . 11 to 13 power supply comprising: - powering at least one of the secondary circuits, - driving at least one of the at least one powered secondary circuits to generate an AC wave for powering the transformer, - driving the primary circuit (110 , 210, 310, 410, 510, 710) and / or driving at least one of the non-powered secondary circuits to produce a DC voltage. Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Wandlers (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 14, wobei: - Versorgen der ersten Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) und/oder der zweiten Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) mit Leistung; - Ansteuern der ersten Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) und/oder der zweiten Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440), so dass: falls mit Leistung versorgt, die erste Sekundärschaltung (130, 230, 330, 430) angesteuert wird, um eine erste sekundäre AC-Welle zu erzeugen und die erste Sekundärwicklung (324, 424) des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) mit der ersten sekundären AC-Welle mit Leistung zu versorgen; und/oder, falls mit Leistung versorgt, die zweite Sekundärschaltung (140, 240, 340, 440) angesteuert wird, um eine zweite sekundäre AC-Welle zu erzeugen und die zweite Sekundärwicklung (326, 426) des Transformators (120, 220, 320, 420, 520, 720) mit der zweiten sekundären AC-Welle mit Leistung zu versorgen; - Ansteuern der Primärschaltung (110, 210, 310, 410, 510, 710) und/oder Ansteuern von mindestens einer der nicht mit Leistung versorgtenMethod for operating a DC-DC converter (100, 200, 300, 400) after Claim 14 wherein: supplying the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) and / or the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) with power; - Driving the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) and / or the second secondary circuit (140, 240, 340, 440), so that: if energized, the first secondary circuit (130, 230, 330, 430) is driven to generate a first secondary AC wave and the first secondary winding (324, 424) of the transformer (120, 220, 320, 420, 520 , 720) to power with the first secondary AC wave; and / or, if powered, driving the second secondary circuit (140, 240, 340, 440) to generate a second secondary AC wave and the second secondary winding (326, 426) of the transformer (120, 220, 320 , 420, 520, 720) to power the second secondary AC wave; - Driving the primary circuit (110, 210, 310, 410, 510, 710) and / or driving of at least one of the non-powered
DE102018200457.9A 2018-01-12 2018-01-12 DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER Pending DE102018200457A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018200457.9A DE102018200457A1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER
PCT/EP2018/082335 WO2019137681A1 (en) 2018-01-12 2018-11-23 Dc-dc converter and method for operating a dc-dc converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018200457.9A DE102018200457A1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018200457A1 true DE102018200457A1 (en) 2019-07-18

Family

ID=64457005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018200457.9A Pending DE102018200457A1 (en) 2018-01-12 2018-01-12 DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018200457A1 (en)
WO (1) WO2019137681A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020214699A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Electrical network in a motor vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10118040A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-17 Philips Corp Intellectual Pty DC-DC converter
GB2484970B (en) * 2010-10-28 2012-11-07 Eltek Valere As Series resonant DC/DC converter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019137681A1 (en) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016218304B3 (en) Device for voltage conversion, traction network and method for charging a battery
DE102006012164B4 (en) Circuit arrangement for generating an alternating voltage or an alternating current
DE102010031615A1 (en) Charger with galvanic isolation and various operating modes
DE102010043556A1 (en) Apparatus and method for commutating inductor currents using a matrix inverter
DE102008034357A1 (en) Voltage connection control of a DC / AC boost converter system
DE102016112465B4 (en) power supply system
DE102018006409A1 (en) Energy converter for energy technology coupling a DC electrical system with an AC or DC power source
WO2020064432A1 (en) Charging circuit for a vehicle-side stored electrical energy source
DE102019119561A1 (en) DC / DC CONVERTER WITH GREAT REINFORCEMENT FOR ELECTRIFIED VEHICLES
WO2021032413A1 (en) Battery system for a motor vehicle having a switching unit for heating the battery cells, method for operating the battery system, and motor vehicle
DE102015220309A1 (en) CHARGER FOR ONE VEHICLE
DE102010060508B4 (en) Voltage converter with a storage choke with a winding and a storage choke with two windings
EP2807738B1 (en) Multicell converter
EP2586646A2 (en) Electrical power supply assembly for drive units, for operating a rail vehicle on electrical supply networks
DE102016109316A1 (en) RESONANCE CONVERTER SYSTEM
DE102021208773B3 (en) Traction network for an electric vehicle and charging method
DE102014205652A1 (en) Modulation method for boost converter operation of a push-pull converter
WO2020064429A1 (en) Charging circuit for a vehicle-side electrical energy store
DE102022209013B3 (en) Cost-optimized vehicle charging circuit with single-phase feedback function
DE102014203404A1 (en) Converter circuit and method of operating the same
DE102018200457A1 (en) DC-DC CONVERTER AND METHOD FOR OPERATING A DC-DC CONVERTER
DE102008034671B4 (en) Discontinuous pulse width modulation for a double-sided inverter system
DE102018005382A1 (en) Method and device for controlling at least two energy converters connected to a common DC voltage intermediate circuit and system herewith
DE102014212930B3 (en) Device for providing an electrical voltage and drive arrangement and method
WO2013186006A2 (en) Multicell converter

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed