AT524793B1 - Konverter mit begrenztem Tastverhältnis - Google Patents
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Abstract
Konverter, bestehend aus einem ersten Klemmenpaar, gebildet aus einer ersten (1) und einer zweiten Klemme (2), einem zweiten Klemmenpaar, bestehend aus einer dritten (3) und einer vierten Klemme (4), einem ersten (S1) und einem zweiten Schalter (S2), die als aktive (elektronische), passive, strombidirektionale, spannungsbidirektionale oder als AC-Schalter ausgeführt sind, einem ersten (C1) und einem zweiten Kondensator (C2), einer ersten (L1) und einer zweiten Spule (L2). Der Konverter stellt je nach unterschiedlicher Ausformung durch die verwendeten Schalter, der entsprechenden Ansteuerung und der Lage von Ein- und Ausgang einen tiefsetzenden, hochsetzenden oder hoch-tiefsetzenden uni- oder bidirektionalen DC/DC Konverter, einen Gleich- oder Wechselrichter, oder einen AC/AC Wandler dar. Auch können beide Spulen miteinander magnetisch verkoppelt werden. Durch eingangsseitiges Parallelschalten zweier oder mehrerer Konverter und versetzte Taktung kann der Eingangsstrom geformt werden.
Description
KONVERTER MIT BEGRENZTEM TASTVERHÄLTNIS
[0001] Die Erfindung betrifft Konverter, bestehend aus einem ersten Klemmenpaar, gebildet aus einer ersten (1) und einer zweiten Klemme (2), einem zweiten Klemmenpaar, bestehend aus einer dritten (3) und einer vierten Klemme (4), einem ersten (S1) und einem zweiten elektronischen Schalter (S2), die als Diode, elektronische, strombidirektionale, spannungsbidirektionale oder als AC-Schalter ausgeführt sind, einem ersten (C1) und einem zweiten Kondensator (C2), einer ersten (L1) und einer zweiten Spule (L2).
[0002] Die hier vorgestellte Konverterstruktur eignet sich je nach der Ausgestaltung als DC/DC Wandler, Gleich- oder Wechselrichter oder als AC/AC Wandler. Zum Stand der Technik werden die folgenden Patentschriften bzw. eine Anmeldung angeführt.
[0003] AT 412377 B (HIMMELSTOSS FELIX DIPL ING DR) 25. Januar 2005 (25.01.2005) zeigt hochdynamische veränderbare Stromquellen mit limitiertem Tastverhältnis. Bei diesen Schaltungen fehlt gegenüber der gegenständlichen Erfindung ein zweiter Kondensator.
[0004] AT 412920 B (HIMMELSTOSS FELIX DIPL ING DR) 25. August 2005 (25.08.2005) zeigt Wandlerschaltungen zur Umformung von Gleich-, Wechsel- oder Mischspannungen in Gleich-, Wechsel- oder Mischspannungen mit Hilfe eines Paars spannungsbidirektionaler Schalter. Dabei ist Im Gegensatz zur gegenständlichen Erfindung ein Kondensator parallel zu den Ausgangsklemmen.
[0005] In AT 514027 A2 (HIMMELSTOSS FELIX DIPL ING DR) 15. September 2014 (15.09.2014) sind verschiedene Schaltungen zur Erzeugung von Stromimpulsen mit hoher Flankensteilheit, die besonders zur Ansteuerung von Laser- oder UV-Dioden zur Desinfektion geeignet sind, dargestellt. Diese speziellen Konverterstrukturen unterscheiden sich topologisch von den Strukturen der gegenständlichen Erfindung.
[0006] Zusammenfassend unterscheiden sich alle obigen Topologien von der gegenständlichen Erfindung. Durch den zweiten Kondensator zwischen Eingang und Ausgang verändert sich die Form des Eingangsstroms des Konverters. Der zweite Kondensator stellt einen Energiespeicher dar und führt auch zu einer Glättung der Ausgangsspannung.
[0007] Die Erfindung wird an Hand von Bildern beschrieben.
[0008] Fig. 1 stellt die Grundstruktur dar,
[0009] die Fig. 2 und Fig. 3 stellen DC/DC Wandler dar,
[0010] Fig. 4 sind Wechselrichter,
[0011] Fig. 5 Gleichrichter, oder man kann die Schaltungen in Fig. 4 und Fig. 5 auch als bidirektionale DC/DC Wandler interpretieren und
[0012] Fig.6 stellt AC/AC Wandler dar.
[0013] Alle konkreten Ausformungen sind beispielhaft mit MOSFETs gezeichnet, aber keineswegs auf diese Schaltelemente beschränkt. Man beachte, dass MOSFETs eine Bodydiode implizit haben, die und der MOSFET dadurch einen strombidirektionalen Schalter bildet. Bei Verwendung von IGBTs ist jeweils eine Diode antiparallel zu schalten um die Strombidirektionalität zu erzielen.
[0014] Fig. 1 zeigt die Grundstruktur gezeichnet mit symbolischen Schaltern. Die Schalter takten dabei gegengleich. Entweder leitet im Betrieb S1 oder S2.
[0015] Fig. 2 und Fig. 3 stellen DC/DC Wandler dar, die alle einen begrenzten Tastverhältnisbereich haben.
[0016] Fig. 2.a zeigt eine Ausformung, bei der S1 als aktiver Schalter gezeichnet ist. Mit dem
Tastverhältnis d, das ist die Einschaltzeit des aktiven Schalters zur Periodendauer und unter der Annahme idealer Bauteile, lässt sich das Spannungsübersetzungsverhältnis im eingeschwungenen Zustand bestimmen. Die Berechnung soll zum besseren Verständnis der nachfolgenden Formeln kurz skizziert werden. Im eingeschwungenem Zustand muss der Mittelwert der Spulenspannungen null sein. Daher lässt sich das Spannung-Zeit Gleichgewicht für die beiden Spulen anschreiben gemäß U,d = |—Uc41 — U2|(1—d) Uc1d = |—Uc21(1 — d) [0017] Zusätzlich erkennt man aus dem Kirchhoffschen Maschengesetz Uc2 = Ur + U. [0018] Dies führt zu dem Spannungsübersetzungsverhältnis von _U, _2d-1 “UL 1-d [0019] Man beachte, dass das Spannungsübersetzungsverhältnis auf Werte größer gleich 0,5 und (natürlich kleiner eins) eingeschränkt ist. Die Ausgangsspannung ist je nach dem verwende-
ten Tastverhältnis größer oder kleiner als die Eingangsspannung. Mit dieser Ausgestaltung der allgemeinen Struktur nach Fig.1 kann man einen invertierenden Hoch-Tiefsetzsteller realisieren.
‚d>0.5.
[0020] Die Ausformung Fig. 2.b ergibt einen Hochsetzsteller mit begrenztem Tastverhältnis. Wie man leicht erkennen kann, stellt sich der Mittelwert der Kondensatorspannung an C1 auf die Ausgangsspannung ein. Es ergibt sich weiter
z_ 170 405 U, 1-—2d’ ; [0021] Fig. 2.c zeigt einen Tiefsetzsteller. Das Spannungsübersetzungsverhältnis ergibt sich zu 2 _ 2071 4 >05 U, do [0022] Fig. 2.d ergibt einen Hoch-Tiefsetzsteller mit dem Spannungsübersetzungsverhältnis = 72 = d < 0.5 U, 1-—2d’ ;
[0023] In Fig. 3 sind weitere DC/DC Konverter dargestellt, bei denen die Polarität des aktiven und des passiven Schalters vertauscht ist. Natürlich ändert sich damit auch die Polarität der Spannungen an den Klemmenpaaren. Die Spannungsübersetzungsverhältnisse entsprechen denen der Schaltungen gemäß Fig. 2.
[0024] Betrachtet man die Schaltungen gemäß Fig. 2.a und Fig. 2.c so erkennt man, dass die Spannungen auf der Eingangsseite in die gleiche Richtung zeigen, aber auf der Lastseite in unterschiedliche Richtung. Weiters erkennt man, dass an der Position, bei der in Fig. 2.a ein Transistor eingebaut ist, bei Fig.2.c eine Diode geschaltet ist und ebenso, dass an der Position, bei der in Fig. 2.a eine Diode eingebaut ist, bei Fig.2.c ein Transistor geschaltet ist. Daher kann man die zwei Schaltungen entsprechend Fig.4.a kombinieren. Die Schaltung ermöglicht nun das Erzeugen einer positiven wie einer negativen Spannung in Bezug zur Eingangsspannung. Man kann ebenso durch entsprechende Ansteuerung der Transistoren eine Wechsel- oder Mischspannung (DC Spannung mit überlagerter Wechselspannung) erzeugen. Analog kann man aus den Schaltungen Fig.3.a und 3.c für eine umgekehrte Polarität der Eingangsspannung eine Ausgangsspannung in beide Richtungen erzeugen (Fig.4.b).
[0025] Betrachtet man die Schaltungen gemäß Fig. 2.0 und Fig. 2.d so erkennt man, dass die Spannung auf der Eingangsseite in unterschiedliche Richtungen zeigt, aber auf der Lastseite in gleiche Richtung. Weiters erkennt man, dass an der Position, bei der in Fig. 2.b ein Transistor eingebaut ist, bei Fig.2.d eine Diode geschaltet ist und ebenso, dass an der Position, bei der in
Fig. 2.0 eine Diode eingebaut ist, bei Fig.2.d ein Transistor geschaltet ist. Daher kann man die zwei Schaltungen entsprechend Fig.5.a kombinieren. Die Schaltung ermöglicht nun das Erzeugen von Gleichspannung aus einer positiven wie einer negativen Spannung am Eingang. Man kann ebenso durch entsprechende Ansteuerung der Transistoren eine Gleichspannung aus einer Wechsel- oder Mischspannung (DC Spannung mit überlagerter Wechselspannung) erzeugen. Analog kann man aus den Schaltungen Fig.3.b und 3.d eine Schaltung kombinieren, die für eine Eingangsspannung beliebiger Polarität eine Ausgangsspannung in umgekehrter Richtung als bei der Schaltung nach Fig.5.a erzeugt (Fig.5.b).
[0026] Ersetzt man die beiden Schalter in Fig. 1 durch AC-Schalter, so kann man beliebige Eingangsspannungen entweder an das Klemmenpaar (1, 2) oder das Klemmenpaar (3, 4) anlegen und am entsprechendem anderen Klemmenpaar die Last anschalten. Damit lassen sich dann Gleich-, Wechsel- oder Mischspannungen erzeugen unabhängig von der Form der Eingangsspannung. In Fig.6.a ist der AC Schalter aus zwei antiseriellen MOSFETs gebildet. Wird der AC Schalter z.B. mit IGBTs realisiert, muss natürlich eine antiparallele Diode vorhanden sein (Fig. 6.b). Es sei hier angemerkt, dass es neuerdings fertige Halbleiterschalter mit zwei Steuereingängen als Bauteil erhältlich sind.
[0027] Durch die Lage des Kondensators zwischen Eingang und Ausgang verändert sich der Eingangsstrom der Schaltung gegenüber einem Konverter mit beschränktem Tastverhältnis bei dem dieser Kondensator parallel zum Ausgang geschaltet ist. Da auch die Spannungen an den Spulen die gleichen Verläufe zeigen, kann man die beiden Spulen auf einen gemeinsamen Kern aufbringen und durch diese magnetische Kopplung nur ein magnetisches Bauelement verwenden.
[0028] Um eventuelle Rückspeisung innerhalb der Taktperiode zu vermeiden, kann man mehrere Konverter kombinieren und versetzt takten.
[0029] Die Aufgabe Konverter zur Umformung einer Spannung in eine andere zu realisieren wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass an die erste Klemme (1) je ein Anschluss des zweiten Schalters (S2), der ersten Spule (L1) und des zweiten Kondensators (C2) geschaltet sind, an dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2) je ein Anschluss der zweiten Spule (L2) und des ersten Kondensators (C1) geschaltet sind, an dem zweiten Anschluss der ersten Spule (L1) der zweite Anschluss des ersten Kondensators (C1) und der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) geschaltet sind, an den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (C2) der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) und die dritte Klemme (3) geschaltet sind und an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (S1) die zweite (2) und die vierte Klemme (4) geschaltet sind.
[0030] Es lassen sich daraus verschiedene Realisierungen generieren. So dadurch, dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch ein Diode gebildet wird, deren Kathode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.a), oder dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch ein Diode gebildet wird, wobei die Anode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.c), oder dass an die dritte Klemme (3) der positive Pol und an die vierte Klemme (4) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode Schalter gebildet wird, deren Kathode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.b), oder dass an die vierte Klemme (4) der positive Pol und an
die dritte Klemme (3) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Anode mit der vierten Klemme (4) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.d).
[0031] Weiters durch Umpolen der Polarität der Schaltelemente, so dass an die erste Klemme (1) der negative Pol und an die zweite Klemme (2) der positive Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des elektronischen Schalters ist, und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode gebildet wird, deren Anode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.a), oder dass an die zweite Klemme (2) der positive Pol und an die erste Klemme (1) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Kathode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.c), oder dass an die vierte Klemme (4) der positive Pol und an die dritte Klemme (3) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode gebildet wird, deren Anode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.b), oder dass an die dritte Klemme (3) der positive Pol und an die vierte Klemme (4) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Kathode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.d).
[0032] Man kann auch eine bipolare Ausgangsspannung erzeugen, dadurch dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.4.a), oder dass an die erste Klemme (1) der negative Pol und an die zweite Klemme (2) der positive Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.4.b).
[0033] Um aus einer bipolaren Eingangsspannung eine unipolare Ausgangsspannung zu gewinnen, muss man die Konverterschaltung so gestalten, dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) eine Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der zweite Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.5.a), oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) eine Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der ne-
gative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.5.b).
[0034] Die größte Flexibilität erreicht man dadurch, dass an die erste Klemme (1) und an die zweite Klemme (2) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch AC-Schalter gebildet werden (Fig.6a), oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist und der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch AC-Schalter gebildet werden.
[0035] Eine für spezielle Nischenanwendungen sinnvolle Struktur erhält man dadurch, dass an die erste Klemme (1) und an die zweite Klemme (2) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch spannungsbidirektionale Schalter gebildet werden, oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, und der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch spannungsbidirektionale Schalter gebildet werden. Ein spannungsbidirektionaler Schalter wäre dabei z.B. eine Serienschaltung einer Diode mit einem elektronischen Schalter oder ein GTO.
[0036] Ein besonderes interessantes Verhalten der Konverter ergibt sich, wenn die erste (L1) und die zweite Spule (L2) magnetisch gekoppelt sind. Dadurch benötigt man nur ein magnetisches Bauelement.
[0037] Um den Einfluss der Zuleitungsinduktivität zu vermeiden, ist es sinnvoll, dass parallel zu den Klemmen (1, 2) oder (3, 4) an denen die Eingangsspannung angeschaltet ist ein Kondensator oder eine Kombination von Kondensatoren geschaltet ist.
[0038] Die Schaltungen können weiter dadurch verbessert werden, dass parallel zu den Schaltern (S1, S2) Snubber Netzwerke geschaltet sind oder Vorrichtungen zur Erzielung von ZCS oder ZVS der Schalter (S1, S2) vorgesehen sind.
Claims (10)
1. Konverter, bestehend aus einem ersten Klemmenpaar, gebildet aus einer ersten (1) und einer zweiten Klemme (2), einem zweiten Klemmenpaar, bestehend aus einer dritten (3) und einer vierten Klemme (4), einem ersten (S1) und einem zweiten Schalter (S2), die als Diode, elektronische, strombidirektionale, spannungsbidirektionale oder als AC-Schalter ausgeführt sind, einem ersten (C1) und einem zweiten Kondensator (C2), einer ersten (L1) und einer zweiten Spule (L2) dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) je ein Anschluss des zweiten Schalters (S2), der ersten Spule (L1) und des zweiten Kondensators (C2) geschaltet sind, an dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (S2) je ein Anschluss der zweiten Spule (L2) und des ersten Kondensators (C1) geschaltet sind, an dem zweiten Anschluss der ersten Spule (L1) der zweite Anschluss des ersten Kondensators (C1) und der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) geschaltet sind, an den zweiten Anschluss des zweiten Kondensators (C2) der zweite Anschluss der zweiten Spule (L2) und die dritte Klemme (3) geschaltet sind und an den zweiten Anschluss des ersten Schalters (S1) die zweite (2) und die vierte Klemme (4) geschaltet sind.
2. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode gebildet wird, deren Kathode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.a), oder dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Anode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.c), oder dass an die dritte Klemme (3) der positive Pol und an die vierte Klemme (4) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode gebildet wird, deren Kathode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.b), oder dass an die vierte Klemme (4) der positive Pol und an die dritte Klemme (3) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Anode mit der vierten Klemme (4) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.2.d).
3. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) der negative Pol und an die zweite Klemme (2) der positive Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des elektronischen Schalters ist, und der zweite Schalter (S2) durch eine Diode gebildet wird, deren Anode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.a), oder dass an die zweite Klemme (2) der positive Pol und an die erste Klemme (1) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Kathode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, deren negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.c), oder dass an die vierte Klemme (4) der positive Pol und an die dritte Klemme (3) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten
Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des elektronischen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) durch einen passiven Schalter gebildet wird, dessen Anode mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.b), oder dass an die dritte Klemme (3) der positive Pol und an die vierte Klemme (4) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch eine Diode gebildet wird, wobei die Kathode mit der zweiten Klemme (2) verbunden ist und der zweite Schalter (S2) durch einen elektronischen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.3.d).
4. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) der positive Pol und an die zweite Klemme (2) der negative Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der positive Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.4.a), oder dass an die erste Klemme (1) der negative Pol und an die zweite Klemme (2) der positive Pol der Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.4.b).
5. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) eine Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der zweite Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen positiver Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.5.a), oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) eine Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, der erste Schalter (S1) durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, wobei der erste Anschluss des ersten Schalters (S1) der negative Anschluss des strombidirektionalen Schalters ist und der zweite Schalter (S2) ebenfalls durch einen strombidirektionalen Schalter gebildet wird, dessen negativer Anschluss mit der ersten Klemme (1) verbunden ist (Fig.5.b).
6. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) und an die zweite Klemme (2) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch AC-Schalter gebildet werden (Fig.6a), oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist und der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch AC-Schalter gebildet werden.
7. Konverter gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Klemme (1) und an die zweite Klemme (2) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der dritten (3) und der vierten Klemme (4) die Last angeschlossen ist, der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch spannungsbidirektionale Schalter gebildet werden oder dass an die dritte Klemme (3) und an die vierte Klemme (4) die Eingangsspannung (U1) angeschlossen ist, zwischen der ersten (1) und der zweiten Klemme (2) die Last angeschlossen ist, und der erste (S1) und der zweite Schalter (S2) durch spannungsbidirektionale Schalter gebildet werden.
8. Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die erste (L1) und die zweite Spule (L2) magnetisch gekoppelt sind.
9. Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Klemmen (1, 2) oder (3, 4) an denen die Eingangsspannung angeschaltet ist ein Kondensator oder eine Kombination von Kondensatoren geschaltet ist.
10. Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Schaltern (S1, S2) Snubber Netzwerke geschaltet sind oder Vorrichtungen zur Erzielung von ZCS oder ZVS der Schalter (S1, S2) vorgesehen sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA95/2021A AT524793B1 (de) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | Konverter mit begrenztem Tastverhältnis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA95/2021A AT524793B1 (de) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | Konverter mit begrenztem Tastverhältnis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT524793A4 AT524793A4 (de) | 2022-09-15 |
| AT524793B1 true AT524793B1 (de) | 2022-09-15 |
Family
ID=83230831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA95/2021A AT524793B1 (de) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | Konverter mit begrenztem Tastverhältnis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT524793B1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT527695A1 (de) * | 2023-11-03 | 2025-05-15 | Felix Himmelstoss Dipl Ing Dr | Gleichspannungswandler mit drei Zuständen und begrenztem Tastverhältnis |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT412377B (de) * | 2001-07-02 | 2005-01-25 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Hochdynamische veränderbare stromquellen |
| AT412920B (de) * | 2003-01-07 | 2005-08-25 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Schaltungen zur umformung von wechsel-, gleich oder mischspannungen in wechsel-, gleich oder mischspannungen (ac/ac konverter) |
| AT514027A2 (de) * | 2013-03-07 | 2014-09-15 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Verfahren zur Gewinnung von Konverterstrukturen für die Erzeugung von Strompulsen mit hoher Flankensteilheit |
-
2021
- 2021-05-14 AT ATA95/2021A patent/AT524793B1/de active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT412377B (de) * | 2001-07-02 | 2005-01-25 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Hochdynamische veränderbare stromquellen |
| AT412920B (de) * | 2003-01-07 | 2005-08-25 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Schaltungen zur umformung von wechsel-, gleich oder mischspannungen in wechsel-, gleich oder mischspannungen (ac/ac konverter) |
| AT514027A2 (de) * | 2013-03-07 | 2014-09-15 | Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss | Verfahren zur Gewinnung von Konverterstrukturen für die Erzeugung von Strompulsen mit hoher Flankensteilheit |
Cited By (1)
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| AT527695A1 (de) * | 2023-11-03 | 2025-05-15 | Felix Himmelstoss Dipl Ing Dr | Gleichspannungswandler mit drei Zuständen und begrenztem Tastverhältnis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT524793A4 (de) | 2022-09-15 |
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