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1. WO2020114758 - SWITCHED-MODE POWER SUPPLY HAVING COUPLED STEP-DOWN CONVERTER STAGES

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltnetzteil (400, 500, 600), mit:

einem von einer Eingangsspannung (VIN) gespeisten Eingangsschaltkreis

(401 );

einem mit dem Eingangsschaltkreis gekoppelten Ausgangsschaltkreis (402) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (VOUT); und

einem galvanischen Trennelement (103) zwischen dem Eingangsschaltkreis (401 ) und dem Ausgangsschaltkreis (402), welches ausgebildet ist, eine vorgegebene Sicherheitsanforderung bezüglich einer Isolation zwischen der Eingangsspannung (VIN) und der Ausgangsspannung (VOUT) einzuhalten,

wobei der Eingangsschaltkreis (401 ) zwei gekoppelte Tiefsetzerstufen (403) umfasst, von denen eine erste Tiefsetzerstufe (404) in der positiven

Eingangsspannung (+VIN) und eine zweite Tiefsetzerstufe (405) in der negativen Eingangsspannung (-VIN), die dem galvanischen Trennelement (103) vorgeschaltet sind.

2. Schaltnetzteil (400, 500, 600) nach Anspruch 1 ,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (403) ausgebildet sind, einen

Spannungsabfall der Eingangsspannung (VIN) ZU bewirken und damit eine

Isolationsspannung (Visi , Vis2, Visß) über dem galvanischen Trennelement (103) herabzusetzen.

3. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (603) jeweils eine Spule (L1 1 ) umfassen, welche auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind.

4. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 3,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (603) jeweils einen Leistungsschalter (S11 , S12), eine Freilaufdiode (D1 1 , D12) und die über den gemeinsamen Kern gekoppelten Spulen (L1 1 ) umfassen.

5. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 4,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (603) über ein Ansteuersignal (604) gemeinsam ansteuerbar sind.

6. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 5,

wobei der Eingangsschaltkreis (601 ) einen Impulsübertrager (Tr1 1 ) oder eine Treiberschaltung umfasst, welche ausgebildet sind, das Ansteuersignal (604) der beiden Tiefsetzerstufen (603) an ein Bezugspotential der beiden Leistungsschalter (S11 , S12) anzupassen.

7. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 5 oder 6,

wobei der Eingangsschaltkreis (601 ) eine Ansteuerschaltung (201 ) umfasst, welche ausgebildet ist, das Ansteuersignal (604) zu erzeugen,

wobei ein Bezugspotential (605) der Ansteuerschaltung (201 ) mit einem Mittelabgriff (606) zwischen den beiden Tiefsetzerstufen (603) verbunden ist.

8. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 7,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (603) eingangsseitig über zwei in Reihe geschaltete Eingangskondensatoren (C1 1 , C12) miteinander gekoppelt sind, deren Mittelabgriff (606) den Mittelabgriff (606) zwischen den beiden Tiefsetzerstufen (603) bildet.

9. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 8,

wobei die beiden Eingangskondensatoren (C11 , C12) zwischen der positiven Eingangsspannung (+VIN) und der negativen Eingangsspannung (-VIN) in Reihe geschaltet sind.

10. Schaltnetzteil (600) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

wobei die beiden Tiefsetzerstufen (603) ausgangsseitig über einen einzelnen Ausgangskondensator (C13) miteinander gekoppelt sind.

1 1. Schaltnetzteil (600) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

wobei das galvanische Trennelement (103) einen Transformator (Tr1 ) umfasst, der über einen Leistungsschalter (S3) durch die Ansteuerschaltung (201 ) ansteuerbar ist.

12. Schaltnetzteil (600) nach Anspruch 11 ,

wobei der Eingangsschaltkreis (601 ) einen zwischen die Ansteuerschaltung (201 ) und den Leistungsschalter (S3) geschalteten Transformator (Tr2) umfasst, welcher die Ansteuerschaltung (201 ) von dem Leistungsschalter (S3) galvanisch trennt.

13. Schaltnetzteil (600) nach einem der Ansprüche 7 bis 12,

wobei das galvanische Trennelement (103) ein Rückkopplungselement (OC1 ) zur Regelung des Eingangsschaltkreises (601 ) umfasst, insbesondere einen Optokoppler (OC1 ) oder einen magnetischen Koppler, welches durch eine sekundärseitige Regelung (202) ansteuerbar ist.

14. Schaltnetzteil (400, 500, 600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches an der positiven Eingangsspannung (+VIN) oder an der negativen

Eingangsspannung (-VIN) geerdet ist.

15. Verfahren (700) zum Herabsetzen der Isolationsanforderung an ein

Schaltnetzteil (400, 500, 600) mit einem von einer Eingangsspannung (VIN) gespeisten Eingangsschaltkreis (401 ); einem mit dem Eingangsschaltkreis (401 ) gekoppelten Ausgangsschaltkreis (402) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (VOUT); und einem galvanischen Trennelement (103) zwischen dem

Eingangsschaltkreis (401 ) und dem Ausgangsschaltkreis (402), welches ausgebildet ist, eine vorgegebene Sicherheitsanforderung bezüglich einer Isolation zwischen der Eingangsspannung (VIN) und der Ausgangsspannung (VOUT) einzuhalten, mit den folgenden Schritten:

Schalten (701 ) zweier gekoppelter Tiefsetzerstufen (403) in den

Eingangsschaltkreis (401 ) des Schaltnetzteils (400, 500, 600), von denen eine erste Tiefsetzerstufe (404) in der positiven Eingangsspannung (+VIN) und eine zweite Tiefsetzerstufe (405) in der negativen Eingangsspannung (-VIN) dem galvanischen Trennelement (103) vorgeschaltet wird.