Gleichspannungsaufwärtswandler mit enstellbarer Spannungsverstärkung

摘要

Um große Eingangsströme aufnehmen und hohe Ausgangsspannungen aufrechterhalten zu können, sind sehr effiziente Gleichspannungswandler mit hohem Verstärkungsfaktor erforderlich, so z. B. bei der Stromerzeugung aus Photovoltaik- oder Brennstoffzellen, wo niedrige in hohe Gleichspannungen vor der Einspeisung in netzgekoppelte Umrichter gewandelt werden müssen, aber auch in unterbrechungsfreien Stromversorgungen, in Entladungslampen für Automobilscheinwerfer oder in Eingangsstufen der Stromversorgungen von Telekommunikationssystemen. Theoretisch können mit konventionellen Hochsetzstellern beliebig hohe Verstärkungen erzielt werden, jedoch nur mittels äußerst nahe bei 100% liegenden Tastverhältnissen, worunter wegen der entsprechend sehr kurzen Pausendauern der Schaltsignale die Effizienz solcher Wandler leidet. Diesen Nachteil vermeidet der erfindungsgemäße Aufwärtswandler, der die Eingangsspannung viel höher als quadratische und andere herkömmliche Wandler verstärkt und somit besonders gut zum Einsatz im Bereich erneuerbarer Energien geeignet ist. Er unterscheidet sich von herkömmlichen Gleichspannungsaufwärtswandlern dadurch, dass er den aktiven kreuzförmigen Schaltkreis 2 enthält und für kleine Tastverhältnisse höhere Spannungsverstärkungen mit einem einzigen Schalter als andere Wandler, z. B. quadratische, mit zweien realisiert. Sein Entwurf kombiniert drei aktive kreuzförmige Schaltkreise, und zwar einen eingangsseitigen Hochsetzsteller bestehend aus zwei Induktivitäten (L1, L2) und drei Dioden (D1, D2, D3), einen Schaltteil zusammengesetzt aus einem Schalter (Q), zwei Kapazitäten (C1, C2) und einer Diode (D4) sowie einen ausgangsseitigen Hochsetzsteller mit zwei Induktivitäten (L3, L4) und drei Dioden (D5, D6, D7). Indem das Tastverhältnis des Schaltsignals geeignet nahe bei 33% gewählt wird, kann jede gewünschte Verstärkung eingestellt werden. Schaltplan des erfindungsgemäßen Gleichspannungsaufwärtswandler mit einstellbarer Spannungsverstärkung