Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Pulsbreitenmodulationssignals, nachfolgend als „PWM-Signal“ bezeichnet (PWM - puls width modulation), das von einem ersten Zustand mit einer ersten vorgegebenen Periodendauer in einen zweiten Zustand mit einer zweiten vorgegebenen Periodendauer wechselt, wobei im ersten und im zweiten Zustand das PWM-Signal ein gleiches vorgegebenes Tastverhältnis aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Erzeugen eines derartigen PWM-Signals und eine Anordnung mit einer solchen Vorrichtung.

Ein PWM-Signal ist ein periodisches Digitalsignal, das innerhalb einer Periodendauer zunächst einen ersten, dann für den Rest der Periodendauer einen zweiten Zustand einnimmt. Das Zeitverhältnis, mit dem die beiden Zustände innerhalb einer Periodendauer eingenommen werden, wird auch als „Tastverhältnis“ bezeichnet. PWM-Signale werden benutzt, um mit einer digital angesteuerten Schaltung einen gemittelten analogen Ausgangswert einer Schaltung digital variieren zu können, indem das Tastverhältnis des PWM-Signals variiert wird.

Die Technik der Pulsbreitenmodulation wird beispielsweise bei Digital-zu-Ana- log-Wandlern eingesetzt, bei Spannungswandlern (Hochsetzstellern, Tiefsetzstellern), Stromstellern, bei Eingangsstufen zur Leistungsfaktoranpassung von Schaltnetzteilen (PFC - Power Factor Correction) oder auch bei Umrichtern, z.

B. Wechselrichtern.

Bei Schaltungen, die ein PWM-Verfahren nutzen, erfolgt die Mittelung eines Ausgangssignals, beispielsweise einer Ausgangsspannung oder eines Ausgangsstroms, z. B. durch Kondensatoren und/oder Spulen, deren Dimensionierung zusammen mit Widerständen der Anordnung (z.B. parasitären Widerständen von Spulen oder Lastwiderständen) eine Zeitkonstante der Glättung definieren. Die Periodendauer des PWM-Signals wird i. d. R. deutlich kleiner gewählt als die Zeitkonstante, üblicherweise um mehr als einen Faktor 100 kleiner.

Beim Betrieb einer Anordnung, die ein PWM-Verfahren nutzt, kann störende elektromagnetische und/oder Audio-Emission auftreten, deren Spektrum unter- anderem durch die PWM-Periodendauer beeinflussbar ist. Durch eine Veränderung der PWM-Periodendauer im Betrieb kann eine spektrale Dichte der unerwünschten Störstrahlung verringert werden. Ein solches Verfahren ist auch als „Frequenzspreizung“ bekannt und beispielsweise in den Druckschriften DE 11 2017 004 964 T5 oder DE 10 2018 117 014 A1 beschrieben.

Wenn in einem PWM-Verfahren eine Periodendauer geändert wird, also verkürzt oder verlängert wird, führt der Wechsel der Periodendauer bei gleichem Tastverhältnis für die kürzere und die längere Periodendauer zu einer Veränderung des Mittelwerts des Ausgangssignals durch den Wechsel. Üblicherweise weisen Anordnungen, die ein PWM-Verfahren nutzen, eine Regelung für den Mittelwert ihres Ausgangssignals auf, die nach einer erfolgten Änderung der Periodendauer diesen Effekt durch Ausregeln wieder kompensiert. Nichtsdestotrotz führt der Wechsel zu zumindest temporär abweichenden Ausgangswerten. Zudem bedingt jede Störung eines Regelkreises insbesondere auf eine wie hier vorliegende sprunghafte Änderung die Gefahr von Überschwingern und sich anschließenden Einschwingvorgängen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines PWM-Signals sowie eine Anordnung, die dieses PWM-Signal nutzt, zu schaffen, bei denen die Auswirkungen einer Änderung der Periodendauer des PWM-Signals verringert ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung und eine Anordnung mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines PWM-Signals der eingangs genannten Art, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand ein Zwischenzustand für die Dauer von zumindest einer Periodendauer eingenommen wird, in dem das PWM-Signal ein geändertes Tastverhältnis aufweist, das sich von dem Tastverhältnis im ersten und zweiten Zustand unterscheidet und/oder eine geänderte Periodendauer aufweist, die sich von der ersten vorgegebenen Periodendauer und von der zweiten vorgegebenen Periodendauer unterscheidet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass beim Wechsel vom ersten in den zweiten Zustand der Zwischenzustand mit dem geänderten Tastverhältnis und/oder einer geänderte Periodendauer eingefügt wird, wodurch die Änderung des Mittelwerts, die die Änderung der Periodendauer zur Folge hätte, vorausschauend ausgeglichen wird. So bleibt eine Auswirkung der Änderung der Periodendauer zeitlich auf die Dauer des Zwischenzustands beschränkt. Nach diesem Zwischenzustand, der vorzugsweise nur eine Periodendauer lang ist, weist das PWM-Signal die gewünschten geänderten Eigenschaften, also die zweite Periodendauer und das ursprüngliche Tastverhältnis auf und der Mittelwert eines Ausgangssignals befindet sich bereits wieder auf dem gewünschten Wert, den er vor der Änderung innehatte und braucht nicht ausgeregelt werden. Das Ausgangssignal wird dabei gesteuert von dem Pulsbreitenmodulationssignal erzeugt und ändert sich in der Regel zumindest näherungsweise linear mit fortschreitender Zeit. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal näherungsweise linear ansteigt, wenn das PWM-Signal in einem seiner beiden digitalen Zustände ist, und näherungsweise linear abfällt, wenn das PWM-Signal in dem anderen seiner beiden digitalen Zustände ist. Das Ausgangssignal hat dann einen sägezahnartigen Verlauf, wobei sein Mittelwert von dem Tastverhältnis des PWM-Signals abhängt.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem Zwischenzustand das Tastverhältnis unverändert gegenüber dem Tastverhältnis im ersten und zweiten Zustand ist, wobei die Kompensation des Mittelwerts des Ausgangssignals dann über eine Periodendauer im Zwischenzustand erfolgt, die von der ersten und der zweiten Periodendauer abweicht.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Zwischenzustand eine Periode der zweiten Periodendauer andauert. In dem Fall erfolgt der Wechsel zu einer anderen Periodendauer bereits im Zwischenzustand, wobei die Kompensation des Mittelwerts des Ausgangssignals über ein geändertes Tastverhältnis erfolgt. Dabei wird das geänderte Tastverhältnis kleiner als das vor bzw. nach dem Zwischenzustand eingestellte Tastverhältnis gewählt, wenn die erste Periodendauer länger als die zweite Periodendauer ist, und größer, wenn die erste Periodendauer kürzer als die zweite Periodendauer ist.

Es wird angemerkt, dass im Rahmen der Anmeldung „gleich“ (z.B. zwischen Tastverhältnissen) nicht mathematisch exakt zu verstehen ist. Häufig ist der Vorrichtung, die das PWM-Signal erzeugt, ein Regler vorgeschaltet, der über das Tastverhältnis die Höhe des Ausgangssignals ausregelt. Es ist daher denkbar, dass sich das Tastverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Zustand in einer praktischen Umsetzung des Verfahrens durch die Änderung der Vorgabe des Reglers geringfügig ändert. Innerhalb von wenigen Periodenlängen des PWM-Signals wird eine solche Änderung klein gegenüber den Änderungen sein, die aus dem anmeldungsgemäßen Verfahren für das Tastverhältnis im Zwischenzustand herrühren.

Optimale Kompensation ergibt sich, wenn die folgende Bedingung für das geänderte Tastverhältnis im Zwischenzustand erfüllt wird: wobei Ti und T2 die erste bzw. zweite Periodendauer angeben und d und d‘ das Tastverhältnis bzw. das geänderte Tastverhältnis. Dieser Berechnung liegt die Annahme zugrunde, dass sich das Ausgangssignal zumindest näherungsweise linear mit fortschreitender Zeit ändert, was in vielen Anwendungsfällen gegeben ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird innerhalb des Zwischenzustands mindestens ein Messzeitpunkt für eine Messung des Ausgangssignals zu Regelzwecken bereitgestellt.

Dabei kann bevorzugt der Einfluss auf den Regelkreis weiter minimiert werden, indem das Ausgangssignal, das für einen Regelkreis genutzt wird, zu geeigneten Zeitpunkten innerhalb des Zwischenzustands eingelesen wird. Insbesondere kann der Zeitpunkt der Messungen während des Zwischenzustands so gewählt werden, dass zu dem Messzeitpunkt das Ausgangssignal gerade den gewünschten Mittelwert innehat. Durch eine derartige vorausschauende Wahl des Messzeitpunkts werden Regelabweichungen weiter minimiert. Wieder unter der Annahme, dass sich das Ausgangssignal zumindest näherungsweise linear mit fortschreitender Zeit ändert, gilt vorteilhaft für geeignete Zeitpunkte tma, tmb:

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu eingerichtet, ein PWM-Signal gemäß einem derartigen Verfahren zu erzeugen. Eine erfindungsgemäße Anordnung weist eine solche Vorrichtung zum Erzeugen eines derartigen PWM-Sig- nals auf. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile. Beispielsweise ist die getaktete Schaltung ein Spannungswandler, ein Umrichter und/oder eine PFC-Stufe eines Schaltnetzteils. Vorteilhaft wird die getaktete Schaltung in einem nicht-lückenden Betrieb betrieben, wenn das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Anordnung mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals;

Fig. 2 ein Diagramm mit Signalverläufen einer Anordnung nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Darstellung von Zeitverläufen von Signalen einer anwendungsgemäßen Anordnung; und

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer weiteren Anordnung mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines PWM-Signals.

In Fig. 1 ist als ein erstes Beispiel einer Anordnung, in der ein PWM-Signal eingesetzt wird, ein Stromsteller 1 gezeigt, der von einer Vorrichtung 10 zur Erzeugung eines PWM-Signals, nachfolgend als „PWM-Generator 10“ bezeichnet, angesteuert wird.

Der Stromsteller 1 wird an Eingangsanschlüssen 2 mit einer Eingangsspannung Uin beaufschlagt. An Ausgangsanschlüssen 3 ist der Stromsteller mit einer hier induktiven Last 4 verbunden. Die induktive Last 4 kann beispielsweise eine Spule 6 eines elektromagnetisch betätigten Ventils sein, wobei der Stromsteller 1 eingesetzt wird, um einen Laststrom lout, der durch die Spule fließt, auf einen gewünschten Wert einzustellen. Der Ausgangsstrom lout stellt somit ein analoges Ausgangssignal dar, das in seiner Höhe vom Stromsteller 1 variiert werden kann.

Dazu weist der Stromsteller 1 einen Halbleiterschalter 5 auf, dem die Spule 6 nachgeschaltet ist. Weiter ist eine Diode 7 in bekannter Weise als Freilaufdiode in den Stromsteller 1 eingebunden, um einen Stromfluss durch die Spule 6 auch bei geöffnetem Halbleiterschalter 5 zu ermöglichen. Falls von dem Stromsteller 1 eine nicht-induktive Last 4 versorgt werden soll, kann eine separate Spule innerhalb des Stromstellers angeordnet sein. Der Aufbau des Stromstellers entspräche dann dem eines Tiefsetzstellers.

Der Halbleiterschalter 5, der beispielsweise ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) oder ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder ein Bipolar-Transistor sein kann, wird von dem PWM-Generator 10 über eine PWM-Signalleitung 11 durch ein PWM-Signal angesteuert. Die Ansteuerung ist in der Figur 1 rein schematisch dargestellt.

Der in der Figur 1 dargestellte Stromsteller 1 wird beispielhaft auf einen konstanten Ausgangsstrom lout geregelt. Dazu ist eine Rückkopplungsleitung 12 vorgesehen, die die Höhe des Ausgangsstroms lout an einen Regelkreis 13 weiterleitet, der an einem Regelausgang 14 dem PWM-Generator 10 ein einzustellendes Tastverhältnis d vorgibt. Gemessen wird der Ausgangsstrom lout durch einen Strommesssensor 8, der hier beispielhaft durch einen Shunt-Widerstand gebildet ist.

Der Stromsteller 1 bzw. die in Figur 1 gezeigte Anordnung stellt lediglich ein Beispiel für eine Schaltung dar, in der ein PWM-Signal zur Variation einer Ausgangsgröße, hier des Ausgangsstroms lout, genutzt wird.

Das nachfolgend näher erläuterte anmeldungsgemäße Verfahren kann auch für andere Anordnungen, z.B. sonstige Spannungswandler, Umrichter, und Schaltnetzteile, dabei insbesondere für PFC-Stufen, eingesetzt werden. Figur 4 zeigt weiter unten eine Anwendung des anmeldungsgemäßen Verfahrens für ein Schaltnetzteil mit einer PFC-Stufe.

Der PWM-Generator 10 ist dazu eingerichtet, auf der PWM-Signalleitung 11 das PWM-Signal, das zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 5 eingesetzt wird, selbstständig nach vorgegebenen Regeln in seiner Periodendauer zu variieren, wodurch Störemissionen auf einen größeren Frequenzbereich verteilt werden und entsprechend die Störsignaldichte abgesenkt werden kann. Dazu kann beispielsweise ein Wechsel der Periodendauer nach jeweils einer bestimmten, ggf. auch zufällig aus einem Bereich ausgewählten Anzahl von Perioden, innerhalb eines gewissen, ggf. ebenfalls zufällig aus einem Bereich ausgewählten Bereich an Periodendauern erfolgen. In alternativen Ausgestaltungen kann der PWM- Generator 10 die Änderung der Periodendauer nicht selbstständig, sondern über ein weiteres Eingangssignal angesteuert vornehmen. Figur 2 zeigt den Effekt eines Wechsels der Periodendauer eines PWM-Signals auf den Ausgangsstrom lout nach dem Stand der Technik.

In der Figur 2 sind dazu in einem schematischen Diagramm verschiedene Signalverläufe als Funktion einer Zeit t dargestellt. Im unteren Teil des Diagramms ist zunächst ein Zeitverlauf 30 eines PWM-Signals wiedergegeben, wobei zu einem Zeitpunkt t = 0 das PWM-Signal von einer ersten Periodendauer Ti zu einem PWM-Signal mit einer zweiten Periodendauer T2 wechselt. Links von der Y- Achse im Diagramm ist eine Periode mit der ersten Periodendauer Ti wiedergegeben und rechts von der Y-Achse sind zwei Perioden mit der zweiten Periodendauer T2 dargestellt.

Das PWM-Signal wechselt zwischen zwei Zuständen, z. B. logisch „1“ und logisch „0“, wobei im Zustand logisch „1“ im ersten Abschnitt einer jeden Periode der Halbleiterschalter 5 bei der Anordnung der Figur 1 durchgeschaltet ist und in dem jeweils verbleibenden Teil jeder Periode der Halbleiterschalter 5 nicht durchgeschaltet ist.

Im oberen Teil der Figur 2 ist in einem Zeitverlauf 31 wiedergegeben, wie sich der Ausgangsstrom lout z.B. der Schaltung gemäß Figur 1 sich dabei verändert: Er steigt im Wesentlichen linear an, wenn das PWM-Signal den Zustand logisch „1“ innehat und fällt im Wesentlichen linear ab, wenn das PWM-Signal den Zustand logisch „0“ einnimmt. Im Mittel wird sich damit an den Ausgangsanschlüssen 3 gemäß Figur 1 bei geeigneter Auslegung ein mittlerer Ausgangsstrom mit einem Zeitverlauf 32 einstellen.

Bedingt durch die Spule 6 ist der Zeitverlauf 31 des Ausgangsstroms lout nicht exakt linear, sondern weist in seinem Verlauf Anteile einer Exponentialkurve auf. Da die Zeitkonstante, die durch die Werte der Induktivität der Spule 6 und parasitäre Widerstände und/oder Kapazitäten (z.B. der Spule 6 selbst und des als Stromesssensor 8 eingesetzten Shunt-Widerstands) bestimmt ist, um einen Faktor » 1 größer ist als die Periodendauer Ti , lässt sich der Zeitverlauf 31 in guter Näherung durch Geradenabschnitte angeben.

Bedingt durch den Wechsel der Periodendauer zum Zeitpunkt t = 0 ändert sich der im Zeitverlauf 32 angegebene Mittelwert des Ausgangsstroms lout. Für den Zeitverlauf 32 ist dabei in der Figur 2 eine rechnerische Mittelung über jeweils eine Periode erfolgt, weswegen die Änderung hier sprunghaft bei der Zeit t = 0 erfolgt. In einer realen Umsetzung ändert sich der Mittelwert mit der zuvor für die Anordnung der Figur 1 genannten und durch die Spule 6 und die parasitären Widerstände und/oder Kapazitäten bestimmten Zeitkonstante. Nichtsdestotrotz ist der Mittelwert dauerhaft verschoben, was gemäß dem Stand der Technik durch die Regelung 13 dann ausgeglichen werden müsste.

Um diese dauerhaft und nur durch die Regelung 13 auszugleichende Änderung des Mittelwerts des Ausgangsstroms lout zu verhindern oder zu verringern, ist anmeldungsgemäß vorgesehen, zwischen dem ersten Zustand des PWM-Sig- nals mit der ersten Periodendauer T1 und dem zweiten Zustand des PWM-Sig- nals mit der zweiten Periodendauer T2 und dem Tastverhältnis d einen Zwischenzustand mindestens einer Periodendauer in den Signalverlauf einzufügen, wie in Figur 3 dargestellt ist.

Figur 3 gibt die Zeitverläufe 30 - 32 des PWM-Signals, des Ausgangsstroms lout und des Mittelwerts des Ausgangsstroms lout in gleicher Weise wie Figur 2 wieder.

Zum Zeitpunkt t = 0 wird nicht unmittelbar in den zweiten Zustand des PWM- Signals gewechselt, sondern ein Zwischenzustand eingenommen. Dieser hat im dargestellten Beispiel die Länge einer Periode der Periodendauer T2. Anders als im zweiten Zustand ist jedoch ein anderes Tastverhältnis als das eigentliche Tastverhältnis d gewählt, konkret ein Tastverhältnis d‘ = t‘ / T2.

Im vorliegenden Fall ist die Zeitdauer t‘, für die das PWM-Signal auf den Wert logisch „1“ gesetzt wird, kürzer als die entsprechende Zeitdauer t2 in den sich anschließenden Perioden. Auf diese Weise ist der Mittelwert des Ausgangsstroms lout in dieser Periode des Zwischenzustands höher als für Zeiten t < 0. Die sich beim Wechsel von dem Zwischenzustand in den zweiten Zustand erfolgenden Absenkung des Mittelwerts gleicht diesen Anstieg gerade aus, so dass dann wieder ein Mittelwert eingenommen wird, der dem Mittelwert zu Zeiten t < 0 entspricht. Die beim Wechsel der Periodendauer beim Stand der Technik eingefügte Anhebung oder Absenkung des Mittelwerts wird also durch die Zwischenperiode vorteilhaft kompensiert. Ein Vergleich mit Fig. 2 zeigt, dass zudem die Erhöhung des Mittelwerts des Ausgangsstroms lout in der Periode des Zwischenzustands kleiner ist als die sich dauerhaft einstellende Erhöhung ohne die erfindungsgemäße Kompensation.

Unter der Annahme, dass die Ausgangsstrom lout linear steigt bzw. fällt, wenn das PWM-Signal den ein oder anderen logischen Zustand annimmt, ergibt sich aus geometrischen Überlegungen für das dafür notwendige geänderte Tastverhältnis d‘ die folgende Gleichung:

Es wird angemerkt, dass für einen sich nicht abschnittsweise linear ändernden Ausgangsstrom lout im Einzelfall ebenfalls eine entsprechende Bedingung für das geänderte Tastverhältnis angegeben werden kann, mit dem Vorteil, dass der Mittelwert sich nicht dauerhaft ändert. Es wird weiter angemerkt, dass die Dauer des Zwischenzustands, die hier vorliegend eine Periode der zweiten Periodendauer beträgt, auch anders gewählt werden kann, wobei das geänderten Tastverhältnis d‘ dann auch ein anderes sein wird. Es ist dabei auch denkbar, die Dauer des Zwischenzustands gerade so zu wählen, dass das „geänderte“ Tastverhältnis d‘ genau dem Tastverhältnis d entspricht - sich das Tastverhältnis also während des gesamten Verfahrens nicht ändert.

Ein Vorteil des anmeldungsgemäßen Verfahrens liegt somit darin, dass eine Abweichung des Mittelwerts des Ausgangsstroms lout nur für den Zeitraum des Zwischenzustands des PWM-Signals vorliegt. Da die Zeitkonstante, mit der sich der Mittelwert des Ausgangsstroms lout in einer Schaltungsanordnung wie beispielsweise gemäß Figur 1 ändert, in der Regel viel größer ist als der Zeitraum des Zwischenzustands ist eine Störung des Regelkreises 13 minimal.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Einfluss auf den Regelkreis 13 weiter minimiert werden, indem das Ausgangssignal, hier im Beispiel der Ausgangsstrom lout, das für den Regelkreis 13 genutzt wird, zu geeigneten Zeitpunkten innerhalb des Zwischenzustands eingelesen wird. Der Regelkreis 13 ist häufig digital implementiert, so dass das Ausgangssignal zu bestimmten, diskreten Zeitpunkten gemessen und zu Regelzwecken verwendet wird. Wenn der Zeitpunkt der Messungen während des Zwischenzustands so gewählt wird, dass der Zeitverlauf 31 des Ausgangsstroms lout den eigentlich gewünschten Mittelwert des Ausgangsstroms lout schneidet, liegt keine durch die Änderung der PWM-Periodenlänge bedingte Regelabweichung vor.

Wie Figur 3 zeigt, liegt ein solcher Schnittpunkt zu den Zeiten tma bzw. tmb vor. Mathematisch sind diese beiden Messzeitpunkte tma bzw. tmb bei Annahme linearer Verläufe des Ausgangsstroms lout durch die folgenden Bedingungen definiert:

Wenn - gesteuert durch den PWM-Generator 10 - dem Regelkreis diese Zeitpunkte tma bzw. tmb als Messzeitpunkte für den Ausgangsstrom lout vorgegeben werden, wird der Regelkreis 13 während des eingefügten Zwischenzustands nicht gestört und es kommt zu keinerlei Regelabweichungen.

In Figur 4 ist ein Schaltnetzteil 20 gezeigt, das eine PFC-Stufe 21 aufweist. Diese PFC-Stufe 21 stellt ein weiteres Beispiel einer Anordnung dar, in der ein PWM- Signal eingesetzt wird, das von einer Vorrichtung 10 in einem anmeldungsgemäßen Verfahren erzeugt wird.

Der PFC-Stufe 21 ist ein Gleichrichter (auch AC/DC-Wandler genannt) vorgeschaltet, der eine eingangsseitig zugeführte Wechselspannung U~ in eine Gleichspannung umwandelt. Diese wird an Eingangsanschlüssen 2 der PFC- Stufe 21 zugeführt. Ausgangsseitig ist an Ausgangsanschlüssen 3 der PFC- Stufe 21 ein Spannungswandler 23 nachgeschaltet, der auch als DC/DC-Wand- ler bezeichnet wird. Dieser versorgt eine Last 4.

Die PFC-Stufe 21 vermindert durch Verzerrungen bedingte Blindleistungen, wodurch eine Eingruppierung von Störsignalen in das die Eingangswechselspannung U bereitstellen Netz verringert werden. Bezüglich ihres Grundaufbaus stellt die PFC-Stufe 21 einen stromgeregelten Wandler dar und ähnelt im Aufbau dem Stromsteller 1 der Figur 1.

Die PFC-Stufe 21 umfasst eine Serienschaltung einer Spule 6 und einer Diode 7, die zwischen einem der Eingangsanschlüssen 2 und einem der Ausgangsanschlüsse 3 angeordnet ist. Zwischen einem Mittelabgriff der Serienschaltung und dem anderen der Eingangsanschlüsse 2 bzw. Ausgangsanschlüsse 3 ist ein getaktetes Schaltorgan 5 angeordnet. Parallel zu den Ausgangsanschlüssen 3 ist ein Kondensator 9 geschaltet.

Wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird der Halbleiterschalter 5 über eine PWM-Signalleitung 11 von der Vorrichtung 10 getaktet angesteuert, bevorzugt in einem nicht-lückenden Betrieb. Weiter ist ein Stromsensor 8 vorhanden, der hier der Spule 6 nachgeordnet ist. Ein von dem Strommesssensor 8 gemessenes Signal wird über eine Rückkopplungsleitung 12 einem Regelkreis 13 zugeführt, an dessen Regelausgang 14 ein Tastverhältnis d ausgegeben wird, wobei die Vorrichtung 10 das PWM-Signal gemäß der Vorgabe des Wertes für das Tast- Verhältnis d erzeugt.

Dabei ist die Vorrichtung 10 dazu eingerichtet, eine Periodendauer des PWM- Signals selbstständig zu verändern, wie dieses auch im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 erläutert ist. Dadurch werden Störemissionen auf einen größeren Frequenzbereich verteilt und entsprechend die Störsignaldichte beim Betrieb des Schaltnetzteils 20 weiter gesenkt.

Bezugszeichenliste

1 Stromsteller

2 Eingangsanschlüsse

3 Ausgangsanschlüsse

4 Last

5 Halbleiterschalter

6 Spule

7 (Freilauf-) Diode

8 Strommesssensor

9 Kondensator

10 Vorrichtung (PWM-Generator)

11 PWM-Signalleitung

12 Rückkopplungsleitung

13 Regelkreis

14 Regelausgang

20 Schaltnetzteil

21 P FC-Stufe

22 Gleichrichter (AC/DC-Wandler)

23 Spannungswandler (DC/DC-Wandler)

30 Zeitverlauf des PWM-Signals

31 Zeitverlauf des Ausgangsstroms lout

32 Zeitverlauf des Mittelwerts des Ausgangsstroms lout

Uin Eingangsspannung lout Ausgangsstrom

Ti erste Periodendauer

T ₂ zweite Periodendauer ti erste Zeitdauer t ₂ erste Zeitdauer t‘ geänderte Zeitdauer d Tastverhältnis d‘ geändertes Tastverhältnis tma, tmb Messzeitpunkt