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Die Erfindung betrifft eine Filterschaltung zum Glätten einer Spannung sowie eine Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben.
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Bisher wurden verschiedene Arten von Schaltnetzteilen vorgeschlagen und in der Praxis verwendet. Viele derselben sind vom Typ, wie er in der
7 dargestellt ist (entsprechend einem Teil Teil der
1 im Dokument
JP000H11122911A ), bei dem eine Gleichspannung Vin von einer Batterie (nicht dargestellt) durch einen Schaltvorgang einer Schaltstufe
102 geschaltet wird, die mit einer Eingangswicklung eines Spannungswandlungstransformators
104 verbunden ist, wobei eine durch den Schaltvorgang erhaltene Eingangs-Wechselspannung an die Eingangswicklung desselben geliefert wird und eine als Ergebnis der Wandlung durch denselben erhaltene Ausgangswechselspannung an einer Ausgangswicklung desselben abgegeben wird. Eine an der Ausgangswicklung entsprechend dem Schaltvorgang durch die Schaltstufe
102 auftretende Spannung wird durch eine Gleichrichterspannung
105 gleichgerichtet, die gleichgerichtete Spannung wird durch eine Glättungsschaltung
101 in eine Ausgangsgleichspannung Vout gewandelt, und die geglättete Spannung wird ausgegeben.
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Bei einem Schaltnetzteil dieser Art ist in vielen Fällen die Glättungsschaltung 101 so konfiguriert, dass eine Glattungsfilterschaltung 101A zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichterschaltung 105 sowie eine Störsignale verringernde Filterschaltung 101B zum Verringern von Storsignalen seriell angebracht werden. Die Filterschaltungen 101A und 101B verfügen im Wesentlichen über Induktivitäten L101 bzw. L102 und Kapazitäten C101 bzw. C102. Um das Funktionsvermögen der Induktivitäten zu verbessern und die Herstellung derselben zu erleichtern, werden im Allgemeinen Magnetkerne 100A bzw. 100B in den Induktivitäten L101 bzw. L102 angebracht. Dadurch steigen die Induktivitätswerte an, so dass eine Welligkeit der Ausgangsspannung von der Gleichrichterschaltung 105 und dergleichen ausreichend unterdrückt werden kann. Indessen müssen die Magnetkerne 100A und 100B in den zwei Stufen gesondert für die Filterschaltungen 101A und 101B angebracht werden, so dass der durch sie belegte Raum auf der Leiterplatte groß ist und der Nachteil besteht, dass es schwierig ist, die Größe der Schaltung zu verringern.
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Die
US 4 422 056 A zeigt einen mehrbeinigen Transformatorkern fur einen Mehrstufen -Kondensatorfilter.
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Die
US 4 876 638 A offenbart eine geräuscharme Stromversorgungsschaltung zum Erzeugen einer geregelten Ausgangsspannung.
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Die
EP 0 654 886 A1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung aus einer weitgehend sinusförmigen Eingangswechselspannung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filterschaltung mit verringerter Anzahl von Magnetkernen auf einer Leiterplatte und mit verkleinertem durch die Magnetkerne eingenommenem Raum sowie eine Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben zu schaffen.
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Diese Aufgabe ist durch die Filterschaltung gemaß dem beigefügten Anspruch 1 und die Spannungsversorgungseinheit gemäß dem beigefügten Anspruch 2 gelöst.
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”Auf solche Weise, dass die Magnetflüsse, die durch den in der Außenschenkelspule fließenden Strom in den mehreren Außenschenkelspulen erzeugt werden im Mittelschenkelteil einander aufheben” bedeutet, dass die physikalischen Eigenschaften der Kombination eines der Außenschenkelspulenteile und des Außenschenkelteils, um den der Außenschenkelspulenteil gewickelt ist, und der Kombination des anderen Außenschenkelspulenteils und des anderen Außenschenkelteils, um den der andere Außenschenkelspulenteil gewickelt ist, in Bezug auf den Mittelschenkel gleich sind.
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”Dieselbe Polaritatsrichtung” gibt an, das die Richtungen der in den Außenschenkelteilen erzeugten Magnetflüsse aufgrund der in den Außenschenkelspulenteilen fließenden Ströme gleich gemacht sind.
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Um bei diesem Arbeitsmodus die physikalischen Eigenschaften der Kombination des ersten Außenschenkelspulenteils und des Außenschenkelteils, um den der erste Außenschenkelspulenteil gewickelt ist, und der Kombination des zweiten Außenschenkelspulenteils und des Außenschenkelteils, um den der zweite Außenschenkelspulenteil gewickelt ist, dadurch in Bezug auf die Mittelschenkelspule gleich zu machen, dass die Anzahl der Wicklungen des ersten Außenschenkelspulenteils und die Anzahl der Wicklungen des zweiten Außenschenkelspulenteils gleich gemacht werden, ist es eine Vorbedingung, dass der Außenschenkelteil, um den der erste Außenschenkelspulenteil gewunden ist, und der Außenschenkelteil, um den der zweite Außenschenkelspulenteil gewunden ist, aus demselben Material bestehen und uber dieselbe Form und dieselbe Größe verfugen.
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Bei der Filterschaltung gemäß der Erfindung und der Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben heben die in den mehreren Außenschenkelteilen erzeugten Magnetflüsse im Mittelschenkelteil einander aufgrund von in der Außenschenkelspule fließenden Strömen einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Außenschenkelspule in die Mittelschenkelspule induziert wird. Indessen sind die physikalischen Eigenschaften der Kombination einer der Außenschenkelspulenteile und eines der Außenschenkelteile, um die der Außenschenkelspulenteil gewunden ist, und der Kombination des anderen Außenschenkelspulenteils und des anderen Außenschenkelteils, um den der andere Außenschenkelspulenteil gewunden ist, in Bezug auf die Mittelschenkelspule gleich. Demgemäß heben in den mehreren Außenschenkelteilen erzeugte Magnetflüsse in den Außenschenkelteilen aufgrund der in der Mittelschenkelspule fließenden Strome einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Mittelschenkelspule zu den Außenschenkelspulen induziert wird. Demgemäß besteht keine Moglichkeit, dass die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspulen einander beeinflussen, da sie auf einen gemeinsamen Magnetkern gewickelt sind.
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Bei der Filterschaltung gemäß der Erfindung und der Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung derselben beeinflussen die erste und die zweite Induktivität einander nicht, so dass keine Möglichkeit besteht, dass die Funktionen des ersten und des zweiten Filterteils beeinträchtigt werden.
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Bei dieser Konfiguration können zwei Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise benötigt werden, durch einen gemeinsamen Magnetkern ersetzt werden. Im Ergebnis kann die Anzahl der Magnetkerne und der von ihnen belegte Raum verringert werden. Damit kann auch die Größe einer Filterschaltung mit zweistufiger Konfiguration verkleinert werden.
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Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden, durch Figuren veranschaulichten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung vollstandiger ersichtlich werden.
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1A und 1B sind Schaltbilder, die die Konfiguration einer Filterschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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2 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs von Magnetflüssen in einem Magnetbauteil in der 1.
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3 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Modifizierung eines Magnetkerns in der 1 zeigt.
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4 ist ein Schaltbild, das die Konfiguration einer Spannungsversorgungseinheit bei einem Anwendungsbeispiel des Magnetbauteils in der 1 zeigt.
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5A bis 5E sind Schaltbilder von Schaltstufen.
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6A bis 6C sind Schaltbilder von Gleichrichterspannungsschaltungen
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7 ist ein Schaltbild, das die Konfiguration einer herkommlichen Filterschaltung zeigt.
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Während die 1A eine schematische Konfiguration einer Filterschaltung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, zeigt die 1B ein Magnetbauteil 20 in dieser Schaltung genauer. Die Filterschaltung 1 verfugt über das Magnetbauteil 20 sowie Kapazitäten C1 und Kapazitäten C2. Das Magnetbauteil 20 verfügt über einen Magnetkern 10, eine Mittelschenkelspule (erste Induktivität) 11 und eine Außenschenkelspule (zweite Induktivität) 12.
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Der Magnetkern 10 verfügt über einen Mittelschenkel 10A und einen Außenschenkel 10B. Der Außenschenkel 10B verfügt über einen ersten Außenschenkelteil 10B-1, der gemeinsam mit dem Mittelschenkel 10A eine erste Magnetpfadschleife 10C-1 bildet, und einen zweiten Außenschenkelteil 10B-2, der gemeinsam mit dem Mittelschenkel 10A eine zweite Magnetpfadschleife 10C-2 bildet. Bei dieser Ausführungsform ist davon ausgegangen, dass der erste und der zweite Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 aus demselben Material bestehen und über dieselbe Form und dieselbe Größe verfügen.
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Die Mittelschenkelspule 11 ist um den Mittelschenkel 10A des Magnetkerns 10 gewunden, und es ist z. B. eine als Induktivität fungierende Spule. Ein Ende der Mittelschenkelspule 11 ist mit einem Eingangsanschluss T1 verbunden, und ihr anderes Ende mit einem Ende der Außenschenkelspule 12 und der Kapazitat C1 verbunden.
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Die Außenschenkelspule 12 ist um den Außenschenkel 10B des Magnetkerns 10 gewickelt, und sie ist beispielsweise eine als Induktivität fungierende Einzelspule. Ein Ende der Außenschenkelspule 12 ist mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 verbunden, während ihr anderes Ende mit einem Ausgangsanschluss T3 und der Kapazität C2 verbunden ist.
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Die Kapazität C1 ist mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und einer Leitung verbunden, die einen Eingangsanschluss T2 und einen Ausgangsanschluss T4 verbindet, und die Kapazität C2 ist mit dem anderen Ende der Außenschenkelspule 12 und einer Leitung verbunden, die den Eingangsanschluss T2 und den Ausgangsanschluss T4 verbindet.
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Die Mittelschenkelspule 11 und die Kapazität C1 konfigurieren einen ersten Filterteil 1A, und sie verfügen beispielsweise über die Funktion des Glättens einer an den Eingangsanschlüssen T1 und T2 eingegebenen Spannung. Andererseits konfigurieren die Außenschenkelspule 12 und die Kapazität C2 einen zweiten Filterteil 1B, und sie verfügen beispielsweise über die Funktion des Verringerns von Störsignalen, wie sie in der Spannung enthalten sind, die vom ersten Filterteil 1A in der Vorstufe geliefert wird.
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Wie es in der 18 dargestellt ist, besteht die Außenschenkelspule 12 aus einem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und einem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2, und sie ist kontinuierlich um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 und den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 des Magnetkerns 10 gewunden. Genauer gesagt, ist der erste Außenschenkelspulenteil 12-1 um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 einer ersten Magnetpfadschleife 10C-1 gewunden, und der zweite Außenschenkelspulenteil 12-2 ist um den zweiten Außenschenkelteil 12B-2 einer zweiten Magnetpfadschleife 10C-2 gewunden. Die Wicklungsrichtungen des ersten und des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 haben dieselbe Polarität, und die Anzahl der Wicklungen des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und diejenige des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 sind gleich. ”Dieselbe Polarität” bedeutet, dass die Richtungen der Magnetflüsse, wie sie im ersten Außenschenkelteil 10B-1 und im zweiten Außenschenkelteil 10B-2 durch die im ersten und zweiten Außenschenkelspulenteil 12-1 bzw. 12-2 fließenden Ströme erzeugt werden, gleich sind.
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Da der erste und der zweite Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 aus demselben Material bestehen und sie über dieselbe Form und Größe verfügen, und da die Wicklungsanzahlen und die Wicklungsrichtungen des ersten und des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 gleich sind, wie oben beschrieben, sind die physikalische Eigenschaft (nachfolgend als erste physikalische Eigenschaft bezeichnet) der Kombination des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und des ersten Außenschenkelteils 10B-1, um den der erste Außenschenkelspulenteil 12-1 gewunden ist, und die physikalische Eigenschaft (nachfolgend als zweite physikalische Eigenschaft bezeichnet) der Kombination des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 und des zweiten Außenschenkelteils 10B-2, um den der zweite Außenschenkelspulenteil 12-2 gewunden ist, in Bezug auf die Mittelschenkelspule 11 gleich.
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Hinsichtlich der Konfiguration, dass die erste und die zweite physikalische Eigenschaft in Bezug auf die Mittelschenkelspule 11 ”gleich” sind, besteht keine Beschränkung auf die obige Konfiguration. Das Material, die Form, die Große und dergleichen des Außenschenkelteils 10B-1 und des Außenschenkelteils 10B-2 konnen voneinander verschieden sein. In diesem Fall ist es erforderlich, die Anzahl der Wicklungen oder dergleichen im ersten und zweiten Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 geeignet einzustellen.
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Solange die erste und die zweite physikalische Eigenschaft in Bezug auf die Mittelschenkelspule 11 gleich sind, kann ein Betriebsmodus verwendet werden, bei dem die Wicklungsrichtungen des ersten und des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-1 und 12-2 voneinander verschieden sind. Beispielsweise kann ein anderer Modus verwendet werden, bei dem die Wicklungsposition des ersten Außenschenkelspulenteils 12-1 und diejenige des zweiten Außenschenkelspulenteils 12-2 nicht liniensymmetrisch in Bezug auf die Mittelachse X in der Erstreckungsrichtung der Mittelschenkelspule 11, als Bezugsgröße, sind.
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Nun wird die Wirkung der Filterschaltung mit einer solchen Konfiguration beschrieben. In dieser Filterschaltung wird beispielsweise die an den Eingangsanschlüssen T1 und T2 eingegebene Spannung durch den ersten Filterteil 1A geglättet, in der Ausgangsspannung desselben enthaltene Störsignale werden durch den zweiten Filterteil 1B verringert, und an den Ausgangsanschlüssen T3 und T4 wird eine Gleichspannung ausgegeben.
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Dabei heben sich, im Magnetbauteil 20 der Filterschaltung, wie es in der 2 dargestellt ist, ein im ersten Außenschenkelteil 10B-1 erzeugter Magnetfluss Φ1 und ein im zweiten Außenschenkelteil 10B-2 erzeugter Magnetfluss Φ2, aufgrund des in der Außenschenkelspule 12 fließenden Stroms, im Mittelschenkel 10A einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Außenschenkelspule 12 in die Mittelschenkelspule 11 induziert wird. Indessen heben sich auch Magnetflüsse Φ3 und Φ4, wie sie in Magnetpfadschleifen, die durch den ersten und den zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 konfiguriert sind, durch in der Mittelschenkelspule 11 erzeugte Ströme erzeugt werden, einander ebenfalls auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Mittelschenkelspule in die Außenschenkelspule induziert wird. Demgemäß besteht keine Möglichkeit, dass die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspule einen Einfluss aufeinander haben, obwohl sie auf den gemeinsamen Magnetkern gewunden sind.
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In der Filterschaltung 1 gemaß dieser Ausfuhrungsform beeinflussen die Mittelschenkelspule 11 und die Außenschenkelspule 12 einander nicht, so dass keine Moglichkeit besteht, dass die Funktionen des ersten Filterteils 1A mit der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 und des zweiten Filterteils 1B mit der Außenschenkelspule 12 und der Kapazität C2 beeinträchtigt sind. Demgemäß kann ein Magnetkern gemeinsam anstelle zweier Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise erforderlich waren, verwendet werden. Im Ergebnis können die Anzahl der Magnetkerne und der von ihnen eingenommene Raum verkleinert werden. Daher kann eine Filterschaltung durch Verringern der Anzahl der Magnetkerne und des von ihnen eingenommenen Raums miniaturisiert werden, während dennoch eine zweistufige Konfiguration vorliegt.
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Wie es in der 3 dargestellt ist, kann im Mittelschenkelteil 10A des Magnetkerns 10 ein Luftspalt g vorhanden sein. Wenn der Luftspalt g vergrößert wird, ist, im Vergleich zum Fall, bei dem kein oder ein kleiner Luftspalt vorhanden ist, die magnetische Kopplung zwischen dem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und dem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2, die um den Außenschenkelspule 10B gewickelt sind, verstärkt. Andererseits ist dann, wenn der Luftspalt g klein ist, im Vergleich zum Fall, bei dem er groß ist, die magnetische Kopplung zwischen den genannten beiden Außenschenkelspulenteilen geschwächt.
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Anwendungsbeispiele
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Die in der 4 veranschaulichte Spannungsversorgungseinheit unter Verwendung der Filterschaltung 1 der oben stehenden Ausführungsform fungiert als Gleichspannungswandler zum Wandeln einer hohen Eingangsgleichspannung Vin, wie sie beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie (nicht dargestellt) geliefert wird, in eine Ausgangsgleichspannung Vout, die niedriger als die Eingangsgleichspannung Vin ist, um sie beispielsweise an eine Niederspannungsbatterie (nicht dargestellt) zu liefern. Die Spannungsversorgung ist vom Vorwärtstyp, wie dies spater beschrieben wird.
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Die Spannungsversorgungseinheit verfugt uber einen Transformator 4, eine auf der Primarseite desselben vorhandene Schaltstufe 2, eine Treiberschaltung 3 und einen Glättungskondensator C3 zum Ansteuern der Schaltstufe 2 sowie eine Gleichrichterspannungsschaltung 5 und die Filterschaltung 1 auf der Sekundärseite des Transformators 4. Die beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie ausgegebene Eingangsgleichspannung Vin wird zwischen dem Eingangsanschluss T5 einer primärseitigen Hochspannungsleitung L1H und den Eingangsanschluss einer primärseitigen Niederspannungsleitung L1L angelegt. Die beispielsweise an eine Niederspannungsbatterie zu liefernde Ausgangsgleichspannung Vout wird zwischen dem Ausgangsanschluss T7 einer Ausgangsleitung LO und dem Ausgangsanschluss T8 einer Masseleitung LG ausgegeben.
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Der Transformator 4 wird dadurch erhalten, dass ein Transformatorwicklungssatz vom Typ mit 1 Eingang und 1 Ausgang mit einer Primärwicklung 4-1, deren Windungsanzahl Na ist, und einer Sekundärwicklung 4-2, 4-3, deren Wicklungsanzahl Nb ist, um den Magnetkern 10 gewunden wird. Der Transformator 4 senkt eine von der Schaltstufe 2 gelieferte Eingangswechselspannung ab, und er gibt an der Sekundarwicklung 4-2, 4-3 eine Ausgangswechselspannung aus. Das Ausmaß des Spannungsabfalls in diesem Fall ist durch das Verhaltnis Nb/Na zwischen der Wicklungsanzahl der Primärwicklung 4-1 und der Wicklungsanzahl der Sekundarwicklung 4-2, 4-3 gegeben.
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Die Schaltstufe 2 ist eine einphasige Inverterschaltung zum Wandeln der beispielsweise von einer Hochspannungsbatterie ausgegebenen Eingangsgleichspannung Vin in eine einphasige Wechselspannung mit beinahe rechteckigem Signalverlauf. Die Schaltstufe 2 ist eine solche vom Typ mit Vollbrücke, die durch eine Vollbruckenverbindung von vier Schaltelementen S1, S2, S3 und S4 erhalten wird, die durch von der Treiberschaltung 3 gelieferte Schaltsignale (nicht dargestellt) angesteuert werden. Als Schaltelemente werden beispielsweise MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet.
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Das Schaltelement S1 ist zwischen der primärseitigen Hochspannungsleitung L1H und einem Ende der Primärwicklung 4-1 des Transformators 4 vorhanden, und das Schaltelement S2 ist zwischen dem anderen Ende der Primärwicklung 4-1 und der primärseitigen Niederspannungsleitung L1L vorhanden. Das Schaltelement S3 ist zwischen der primärseitigen Spannungsleitung L1H und dem anderen Ende der Primarwicklung 4-1 vorhanden, und das Schaltelement S4 ist zwischen einem Ende der Primärwicklung 4-1 und der primärseitigen Niederspannungsleitung L1L vorhanden.
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Wenn in der Schaltstufe 2 die Schaltelemente S1 und S2 eingeschaltet werden, läuft der Strom durch den ersten Strompfad, der sich von der primärseitigen Hochspannungsleitung L1H aus erstreckt, durch das Schaltelement S1, die Primärwicklung 4-1 und das Schaltelement S2 zur primärseitigen Niederspannungsleitung L1L. Andererseits läuft, wenn die Schaltelemente S3 und S4 eingeschaltet sind, der Strom durch einen zweiten Strompfad, der sich von der primärseitigen Hochspannungsleitung L1H durch das Schaltelement S3, die Primärwicklungen 4-1 und das Schaltelement S4 zur primärseitigen Niederspannungsleitung L1L erstreckt.
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Die Gleichrichterspannungsschaltung 5 ist eine solche vom Typ mit Mittelabgriff mit einem Paar von Dioden D1 und D2. Anode der Diode D1 ist mit einem Ende einer Sekundärwicklung 4-3 verbunden, und die Anode der Diode D2 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung 4-2 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung 4-2 und das andere Ende der Sekundärwicklung 4-3 sind mit der Ausgangsleitung LO verbunden. Nachfolgend wird der Verbindungspunkt als Verbindungspunkt C bezeichnet. Die Kathoden der Dioden D1 und D2 sind miteinander verbunden, und sie sind auch mit der Masseleitung LG verbunden. Jede Diode im Paar von Dioden D1 und D2 richtet eine jeweilige Halbwellenperiode der Ausgangswechselspannung des Transformators 4 gleich.
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Die Filterschaltung 1 ist dadurch konfiguriert, dass eine Filterschaltung zur Glättung (erster Filterteil 1A), die dadurch konfiguriert ist, dass die Mittelschenkelspule 11 als Drossel und die Kapazität C1 als Glättungskondensator enthalten sind, und eine Filterschaltung zum Verringern von Störsignalen (zweiter Filterteil 1B), die dadurch konfiguriert ist, dass die Außenschenkelspule 12 als Drossel und die Kapazitat C2 als Glättungskondensator enthalten sind, seriell angeordnet sind.
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Die Mittelschenkelspule 11 ist um den Mittelschenkel 10A des Magnetkerns 10 gewunden. Andererseits besteht die Außenschenkelspule 12 aus dem ersten Außenschenkelspulenteil 12-1 und dem zweiten Außenschenkelspulenteil 12-2, wie es in der 1B dargestellt ist. Die Außenschenkelspule 12 ist kontinuierlich um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 und den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 des Magnetkerns 10 gewunden. Genauer gesagt, sind der erste und der zweite Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 um den ersten Außenschenkelteil 10B-1 der ersten Magnetpfadschleife 10C-1 und um den zweiten Außenschenkelteil 10B-2 der zweiten Magnetpfadschleife 10C-2 so gewunden, dass ihre Wicklungsrichtungen derselben Polaritätsrichtung entsprechen und außerdem ihre Wicklungszahlen einander gleich sind. Der erste und der zweite Außenschenkelspulenteil 12-1 und 12-2 sind miteinander in Reihe geschaltet.
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In der Filterschaltung zum Glätten ist die Mittelschenkelspule 11 so angeordnet, dass sie in die Ausgangsleitung LO eingefuhrt wird, wobei eines ihrer Enden mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 4-2 und dem anderen Ende der Sekundärwicklung 4-3 verbunden wird und das andere Ende mit einem Ende der Außenschenkelspule 12 verbunden wird. Die Kapazitat C1 wird zwischen einem Ende der Außenschenkelspule 12 und den Ausgangsanschluss T4 der Masseleitung LG geschaltet.
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In der Filterschaltung zum Verringern von Störsignalen wird die Außenschenkelspule 12 so angeordnet, dass sie in die Ausgangsleitung LO eingeführt wird, eines ihrer Enden ist mit dem anderen Ende der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Ausgangsanschluss T7 der Ausgangsleitung LO verbunden. Die Kapazität C2 ist zwischen den Ausgangsanschluss T7 der Ausgangsleitung LO und dem Ausgangsanschluss T8 der Masseleitung LG geschaltet.
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Die Filterschaltung 1 glättet die durch das Paar von Dioden D1 und D2 gleichgerichtete Spannung zum Erzeugen einer Gleichspannung, sie verringert in der Gleichspannung enthaltene Störsignale zum Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung Vout1 und liefert diese von den Ausgangsanschlüssen T7 und T8 beispielsweise an eine Niederspannungsbatterie.
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In der Spannungsversorgungseinheit des Anwendungsbeispiels, wie es in der 2 dargestellt ist, heben die Magnetflüsse Φ1, Φ2, wie sie im ersten und zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 durch den in der Außenschenkelspule 12 fließenden Strom erzeugt werden, im Mittelschenkel 10A einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Außenschenkelspule 12 in die Mittelschenkelspule 11 induziert wird. Indessen heben auch die Magnetflüsse Φ3, Φ4, wie sie in den Magnetpfadschleifen, die durch den ersten und zweiten Außenschenkelteil 10B-1 und 10B-2 gebildet werden, durch die in der Mittelschenkelspule 11 fließenden Ströme erzeugt werden, in den Magnetpfadschleifen ebenfalls einander auf, so dass im Wesentlichen keine Spannung von der Mittelschenkelspule zur Außenschenkelspule induziert wird. Demgemäß existiert keine Möglichkeit dass die Mittelschenkelspule und die Außenschenkelspule einander beeinflussen, da sie um den gemeinsamen Magnetkern 10 gewunden sind.
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Bei der Spannungsversorgungseinheit des Anwendungsbeispiels beeinflussen die Mittelschenkelspule 11 und die Außenschenkelspule 12 einander nicht, so dass keine Möglichkeit besteht, dass die Funktionen des ersten Filterteils 1A mit der Mittelschenkelspule 11 und der Kapazität C1 und der zweite Filterteil 1B mit der Außenschenkelspule 12 und der Kapazität C2 beeinträchtigt werden. Demgemäß kann ein einzelner Magnetkern anstelle zweier Magnetkerne, wie sie herkömmlicherweise erforderlich waren, gemeinsam genutzt werden. Im Ergebnis können die Anzahl der Magnetkerne und der durch sie eingenommene Raum verkleinert werden. Daher kann die Spannungsversorgungseinheit miniaturisiert werden, während sie über eine Glättungsschaltung mit zweistufiger Konfiguration verfügt.
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Die beschriebenen Ausführungsformen können auf vielfaltige Weise abgewandelt werden, so dass zwar bei der beschriebenen Spannungsversorgungseinheit die Schaltstufe 2 vom Vollbrückentyp ist, dass sie jedoch auch, wie es in den 5A bis 5C dargestellt ist, vom Vorwärtstyp, 2-1, vom Vorwärtstyp mit Rückstellwicklung, 2-2, vom Doppelvorwartstyp, 2-3, vom Gegentakttyp, 2-4, vom Halbbruckentyp, 2-5, oder dergleichen sein kann. Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform eine Gleichrichterspannungsschaltung vom Typ mit Mittelabgriff verwendet ist, können beispielsweise, wie es in den 6A bis 6C dargestellt ist, eine Gleichrichterspannungsschaltung vom Vorwärtstyp, 5-5, vom Stromverdopplertyp, 5-2, vom Vollbrückentyp, 5-3, oder dergleichen verwendet werden.