Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung. Die Schaltungsanordnung weist mindestens eine Eingangsstufe und mindestens einen Gleichrichter auf. Die Eingangsstufe ist an die Eingangswechselspannung anschließbar und mit der Eingangsstufe ist mindestens eine Zwischenkreisspannung erzeugbar. Aus der Zwischenkreisspannung ist mit dem Gleichrichter mindestens eine erste Gleichspannung und mindestens eine zweite Gleichspannung erzeugbar.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Schaltungsanordnung zum Testen von elektrischen Energiespeichern.

Elektronische Schaltungen und Baugruppen werden häufig mit Gleichspannung betrieben. Meist werden mehrere unterschiedliche Potenziale gleichzeitig benötigt. Damit eine Versorgung aus dem Wechselspannungsnetz möglich ist, muss die bereitgestellte Wechselspannung (Eingangswechselspannung) mit einer Schaltungsanordnung zunächst in eine entsprechende Ausgangsgleichspannung umgewandelt werden.

Bekannte Schaltungsanordnungen umfassen üblicherweise einen eingangsseitigen AC/DC-Wandler mit einer einzelnen, meist relativ hohen Gleichspannung am Ausgang, der so genannten Busspannung, aus der ein nachgeschalteter DC/DC-Wandler die von den einzelnen Baugruppen benötigten Gleichspannungen erzeugt. Die Komplexität derartiger Topologien ist zum Teil recht hoch und/oder es sind Komponenten enthalten, die am Ausgang erhebliche Störungen erzeugen. Zudem ist es für spezielle Anwendungen, z. B. das Testen von elektrischen Energiespeichern, erforderlich, dass auch negative Ausgangsspannungen erzeugbar sind.

Für viele elektronische Geräte, darunter auch Testgeräte zum Testen von elektrischen Energiespeichern, gelten zudem gesetzliche Sicherheitsanforderungen, wonach eine galvanische Trennung der Versorgungsseite aus dem Niederspannungsnetz von externen Anschlüssen vorzusehen ist (z. B. DIN EN 61010 (Ausgabedatum 2020-03): Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte). Es ist grundsätzlich bekannt, die galvanische Trennung am Eingangswandler, dem AC/DC-Wandler, mittels integriertem oder vorgeschaltetem Transformator zu realisieren. Die galvanische Trennung kann aber auch im DC/DC-Wandler erfolgen. Dazu werden meist ausgangsseitige DC/DC-Wandler verwendet, welche allerdings durch hohe Leistungen sehr teuer werden. Weiter ist bekannt, die galvanische T rennung vom Transformator beim Netzanschluss zu benutzen. Auch ist es möglich, dass AC-seitig ein zusätzlicher, separater Transformator vorgesehen ist.

DE 102014013039 A1 offenbart beispielsweise eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer elektrischen Spannung zwischen einem Hochvoltkreis und einem Niedervoltkreis mit einem galvanisch getrennten Gleichspannungswandler und einem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler, welche derart verbunden sind, dass der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler eine von dem Hochvoltkreis bereitgestellte Hochvoltgleichspannung in eine erste Gleichspannung wandelt und der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler die erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung wandelt.

US 2015/375628 A1 offenbart eine Ladevorrichtung mit galvanischer Trennung für ein Elektrofahrzeug mit einem umkehrbaren AC/DC-Wandler, der es ermöglicht, zwei Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungen mit Strom zu versorgen.

Auch aus US 2013/162032 A1 , US 2013/175990 A1 und DE 10 2017 208360 A1 sind Ladevorrichtungen mit galvanischer Trennung für ein Elektrofahrzeug bekannt, wobei jeweils mehrere Wandler vorgesehen sind.

DE 10 2012 212 291 A1 offenbart eine Vorrichtung zum elektrischen Gleichstrom- Schnellladen oder Entladen von Energiespeichereinrichtungen, aufweisend ein an ein elektrisches Versorgungsnetz gekoppeltes AC/DC-Konverter-Modul und ein an das AC/DC-Konverter-Modul elektrisch gekoppeltes DC/DC-Steller-Modul, wobei das DC/DC-Steller-Modul ein DC/DC-Tiefsetz-Steller-Modul ohne galvanische Trennung und zur galvanischen Trennung ein DC/DC-Resonanzwandler-Modul aufweist.

Wie erläutert, werden Testgeräte bzw. Testeinrichtungen zum Testen von elektrischen Energiespeichern ebenfalls mit Gleichspannung betrieben. Hier besteht somit insbesondere auch ein Bedarf an einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung. Als elektrische Energiespeicher werden mobile oder stationäre Vorrichtungen oder elektrische Anlagen bezeichnet, die dazu dienen, elektrische Energie zu speichern und im Bedarfsfall wieder abzugeben. Derartige Energiespeicher basieren auf chemischen oder physikalischen Effekten und werden in der Praxis oft als Akkus oder Kondensatoren ausgeführt. Die Eigenschaften von elektrischen Energiespeichern werden durch Testgeräte bestimmt. Die Tests beruhen im Wesentlichen darauf, dem Energiespeicher elektrische Energie zuzuführen und wieder zu entnehmen. Die dabei gewonnenen Messwerte charakterisieren den Energiespeicher in seinen Eigenschaften.

Bekannt sind hier insbesondere Testsysteme, die durch zyklische Zuführung und Abführung von Gleichstrom die Energiespeicher schnell laden und entladen. Der Lade- und Entladevorgang erfolgt mit hohen Strömen und mit hoher Dynamik um Speichersysteme z. B. hinsichtlich ihrer Eignung für batterieelektrische Fahrzeuge (Battery Electric Vehicle BEV) zu untersuchen.

Die hierzu verwendete Leistungselektronik befindet sich üblicherweise zusammen mit der Messtechnik in einem integrierten Testgerät. Die Anforderungen an die Leistungselektronik sind, neben hohen elektrischen Strömen und hoher Dynamik, dass sich die Stromrichtung (Laden/Entladen) sehr schnell ändert. Aufgrund der teilweise niedrigen Spannung des Testobjekts ergibt sich im Hinblick auf die geforderte Dynamik, dass das Testgerät auch eine negative Ausgangsspannung bereitstellen können muss.

Es ist bereits bekannt einen Hochfrequenztransformator zu verwenden, der über aktive Komponenten angesteuert wird. Dabei erzeugen die aktiven Komponenten eine hochfrequente Wechselspannung, die auf der jeweils anderen Seite des Transformators mit wiederum aktiven Komponenten wieder gleichgerichtet wird.

Diese in der Literatur als „dual-active-bridge“ beschriebene Topologie betreibt einen galvanisch trennenden Hochfrequenztransformator so, dass über die aktive Steuerung der ein- und ausgangsseitigen Gleichrichter die Ausgangsspannung variiert werden kann. Jedoch schaltet diese Topologie die Ein- und Ausgangströme hart über die Schalttransistoren ein und aus. Dieses Schaltverhalten führt zu unerwünschten Störungen aufgrund von starken Schaltimpulsen. Die Störungen lassen sich zwar durch entsprechende Entstörungsmaßnahmen im statischen Betrieb in festen Arbeitspunkten beherrschen. Ein Testsystem arbeitet aber nicht in festen Arbeitspunkten. Auf- gründ der Dynamik der Tests ändert sich der Arbeitspunkt ständig. Dies ist ein bedeutender technischer Nachteil einer Topologie mit „dual-active-bridge“. Die auftretenden Störungen sind sowohl nachteilig für die Genauigkeit der Messungen als auch problematisch in der Entstörung.

Ausgehend von dem vorstehenden Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit der elektrische Energiespeicher testbar sind und mit der aus einer Eingangswechselspannung mindestens eine insbesondere auch negative Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Demnach weist die Schaltungsanordnung zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung mindestens eine Eingangsstufe und mindestens einen Gleichrichter auf. Die Eingangsstufe ist an die Eingangswechselspannung anschließbar und mit der Eingangsstufe ist eine Zwischenkreisspannung erzeugbar. Mit dem Gleichrichter ist aus der Zwischenkreisspannung mindestens eine erste Gleichspannung und mindestens eine zweite Gleichspannung erzeugbar.

Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter zur Erzeugung der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung mindestens eine doppelt resonante Stufe aufweist.

Die Zwischenkreisspannung bezeichnet die Spannung in der von der Wechseleingangsspannung verschiedenen, zwischengeschalteten Spannungsebene vor dem Gleichrichter. Bei der Schaltungsanordnung erfolgt die Spannungswandlung damit in einem mehrstufigen Prozess.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, dass eine Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist oder mehrere unterschiedliche Ausgangsgleichspannungen erzeugbar sind, die sich über das Übersetzungsverhältnis automatisch einstellen. Dabei sorgt die doppelt resonante Stufe aufgrund des Schaltens im Nullpunkt für ein sehr gutes EMV- und Störverhalten ohne Spannungsspitzen. Zudem ermöglicht die doppelt resonante Stufe eine kleine Bauform zur galvanischen T rennung, die wenig Platz benötigt und wenig Masse hat.

Eine erste Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass der Gleichrichter als LLC-Resonanzwandler ausgebildet ist. Hierunter wird verstanden, dass transformatorprimärseitig ein Serie-Schwingkreis aus dem Transformator, einer Induktivität und einem zusätzlichen Kondensator zusammen geschaltet ist, der eine sinusförmige Welle (anstatt Rechteckimpulsen) erzeugt. Dieser Serie-Schwingkreis wird auch als Resonanztank bezeichnet.

Bevorzugt weist der LLC-Resonanzwandler mindestens zwei schaltungstechnisch an sich bekannte Resonanzwandler-Stufen auf. Jede Resonanzwandler-Stufe weist einen mit der Primärseite jeweils eines Transformators verbundenen Resonanztank auf, wobei jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen zum Erzeugen der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung miteinander verschaltet sind.

Die mindestens eine doppelt resonante Stufe ist aus jeweils zwei Resonanzwandler- Stufen gebildet und weist demnach vorzugsweise jeweils eine erste LLC-Stufe und eine dazu parallele zweite LLC-Stufe auf. Die LLC-Stufen umfassen jeweils zumindest den Resonanztank mit dem Transformator und einer sekundärseitigen Wandler-Topologie.

Vorzugsweise sind mindestens zwei doppelt resonante Stufen vorhanden. Bevorzugt sind 3 bis 64 doppelt resonante Stufen vorhanden. Insbesondere sind 6 doppelt resonante Stufen vorhanden. Es ist auch vorgesehen, dass mehr als 64 doppelt resonante Stufen angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste LLC-Stufe einen ersten Kondensator, eine erste Induktivität und einen ersten Transformator auf. Die zweite LLC-Stufe weist einen zweiten Kondensator, eine zweite Induktivität und einen zweiten Transformator auf. Das Grundprinzip dieses Resonanzwandlers beruht darauf, dass die primäre Treiberwicklung des ersten Wandlertrafos zusammen mit dem ersten Kondensator und der ersten Induktivität einen ersten LC-Serienschwingkreis bildet, und die primäre Treiberwicklung des zweiten Wandlertrafos zusammen mit dem zweiten Kondensator und der zweiten Induktivität einen zweiten LC-Serienschwingkreis bildet. Dabei ist bevorzugt, dass der Gleichrichter bzw. der LLC-Resonanzwandler zumindest eine mit der Zwischenkreisspannung gespeiste Front-End-H-Brücke zum Gleichrichten der Eingangswechselspannung sowie die zumindest eine doppelt resonante Stufe aufweist. Die Wechselstromseite der H-Brücke ist über die Reihenschaltung aus erstem Kondensator und erster Induktivität der ersten LLC-Stufe mit der Primärseite des ersten T ransformators verbunden und über die Reihenschaltung aus zweitem Kondensator und zweiter Induktivität der zweiten LLC-Stufe mit der Primärseite des zweiten Transformators verbunden. Auf diese Weise ist die gleichgerichtete Eingangswechselspannung jeweils am ersten und zweiten Transformator übertragbar.

Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators so verschaltet sind, dass mit der ersten LLC-Stufe die erste Gleichspannung erzeugbar ist, und dass mit der zweiten LLC- Stufe die zweite Gleichspannung erzeugbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Gleichrichters weist die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators jeweils eine Vollbrückengleichrichterschaltung auf. Vorzugsweise weisen die Vollbrückengleichrichterschaltungen als Schaltelemente jeweils vier Transistoren auf, die in an sich bekannter Weise zum Erzeugen der ersten bzw. der zweiten Gleichspannung mit der jeweiligen Sekundärwicklung verbunden sind.

Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltung des Gleichrichters weist der erste und/oder der zweite Transformator eine Mehrfachwicklung, bevorzugt eine in Serie geschaltete Mehrfachfachwicklung, insbesondere Zweifachwicklung, auf der Sekundärseite auf. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators jeweils eine Halbbrückengleichrichterschaltung mit jeweils zwei Transistoren aufweist, die in an sich bekannter Weise zum Erzeugen der ersten bzw. der zweiten Gleichspannung mit der jeweiligen Sekundärwicklung verbunden sind.

Eine zweite Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht ebenfalls einen Gleichrichter mit mindestens zwei Resonanzwandler-Stufen vor. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung ist lediglich der Serie-Schwingkreis aus Transformator, Induktivität und Kondensator auf der Sekundärseite des Transformators ausgebildet und nicht auf der Primärseite. Analog zur ersten Ausgestaltung weist jede Resonanzwandler-Stufe somit einen mit der Sekundärseite jeweils eines Transformators verbundenen Resonanztank und eine an sich bekannte Wandler-Topologie auf. Jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen sind zum Erzeugen der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung miteinander verschaltet. Die mindestens eine doppelt resonante Stufe der zweiten Ausgestaltung ist damit aus jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen gebildet und weist vorzugsweise jeweils eine erste LLC-Stufe und eine zweite LLC-Stufe auf.

Eine dritte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht ebenfalls einen Gleichrichter mit mindestens zwei Resonanzwandler-Stufen vor. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen zweiten Ausgestaltung ist lediglich ein Transformator mit sekundärseitiger Mehrfachwicklung vorgesehen, wobei der jeweilige Serie-Schwingkreis mit der ersten bzw. zweiten Sekundärwicklung gekoppelt ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass dem Gleichrichter mindestens ein Gleichspannungswandler nachgeschaltet ist. Der Gleichspannungswandler ist derart angeordnet und mit dem Gleichrichter bzw. mit dessen Ausgängen verbunden, dass aus der ersten und zweiten Gleichspannung mindestens eine variierbare Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist.

Vorzugsweise ist der Gleichspannungswandler so ausgebildet und eingerichtet, dass die Ausgangsgleichspannung zwischen einem Wert der negativen ersten Gleichspannung und der positiven zweiten Gleichspannung variierbar ist, z. B. zwischen -10 V bis 20 V.

Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass die Ausgangsspannung umpolbar ist, d.h. es ist eine negative Ausgangsspannung erzeugbar, z. B. von -10 V, welche das Testen von Speicherzellen, z. B. die eine Spannung von 2 V bis 7 V aufweisen, ermöglicht.

Bevorzugt ist der Gleichspannungswandler als Buck Boost Stufe oder als linear geregelte Ausgangsstufe oder als Buck Stufe ausgebildet, wobei vorzugsweise jede doppelt resonante Stufe mindestens eine Buck Boost Stufe oder mindestens eine linear geregelte Ausgangsstufe oder mindestens eine Buck Stufe aufweist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Schaltungsanordnung und damit auch die galvanische Trennung bidirektional arbeiten und ein hohes dynamisches Regelverhalten aufweisen, sowohl für die Strom- und Leistungsdynamik als auch für die Richtung des Energieflusses (Laden/Entladen).

Bidirektional bedeutet, dass beispielsweise einem Testobjekt entnommene Energie zurückgewinnend wieder in das Versorgungsnetz einspeisbar ist. So können insbesondere auch größere Energiespeichersysteme getestet werden, ohne die entnommene Energie als Verlustenergie freizusetzen.

Im Fall eines als Buck Boost Stufe ausgeführten Gleichspannungswandlers ist zudem bevorzugt, dass die Buck Boost Stufe über ein erstes Schaltelement, insbesondere einen ersten Transistor, mit der ersten Gleichspannung und über ein zweites Schaltelement, insbesondere einen zweiten Transistor, mit der zweiten Gleichspannung verbunden ist. Die Ausgangsgleichspannung wird dann über zumindest einen in Reihe zu zumindest einer Speicherdrossel geschalteten Kondensator bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Speicherdrossel zusätzlich in Reihe mit einem Strom-Messshunt geschaltet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Regelung von Ausgangsstrom und Ausgangsspannung. Bei der Speicherdrossel handelt es sich um eine Spule zum Speichern von Energie. Bei dem Strom-Messshunt handelt es sich um einen niederohmigen elektrischen Messwiderstand.

Vorzugsweise liegt die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung jeweils unter 100 V, insbesondere unter 50 V, bevorzugt unter 20 V, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 10 V bis 20 V.

Vorzugsweise liegt die Eingangswechselspannung zwischen 100 V und 690 V.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsstufe derart ausgebildet und eingerichtet, dass eine Zwischenkreisspannung von 300 V bis 1200 V, vorzugsweise von 800 V, erzeugbar ist.

Des Weiteren ist die Eingangsstufe vorzugsweise als Leistungsfaktor-Controller ausgebildet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Versorgungsnetz weniger stark belastet und es entstehen auch weniger Blindstrom und Netzstromoberwellen, die eine unzulässige Verzerrung der Netzspannung verursachen können. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Testen von elektrischen Energiespeichern anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Merkmalsinhalt des Anspruchs 16 dadurch gelöst, dass die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zum Testen von elektrischen Energiespeichern verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann zum Testen von einem einzelnen Energiespeicher oder zum Testen von mehreren bzw. einer Vielzahl von parallel an die Schaltungsanordnung angeschlossenen Energiespeichern verwendet werden.

Vorzugsweise weist der Energiespeicher mindestens eine Primärbatterie, mindestens eine Sekundärbatterie, mindestens eine Einzelzelle, mindestens eine Halbzelle oder mindestens einen Superkondensator auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 2 den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels mit zusätzlichem Gleichspannungswandler;

Fig. 3 den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels mit mehreren doppelt resonanten Stufen;

Fig. 4 den Schaltplan eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit Halbbrückengleichrichtern;

Fig. 5 den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit sekundärseitigem Resonanztank;

Fig. 6 den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit lediglich einem Transformator und sekundärseitigem Resonanztank. In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.

Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung 3. Die Schaltungsanordnung 1 weist mindestens eine Eingangsstufe 4 und mindestens einen Gleichrichter 5 auf.

Die Eingangsstufe 4 ist an die Eingangswechselspannung 3 angeschlossen und dient zur Bereitstellung einer Zwischenkreisspannung für den Gleichrichter 5. Bei der Eingangsstufe 4 handelt es sich vorzugsweise um ein bidirektionales AC/DC-Netzteil, z.B. eine 10 kW Leistungsfaktorkorrektur-Stufe (PFC-Stufe) 12 mit parallelem Ausgangskondensator, welche die Zwischenkreisspannung von etwa 800 V zur Verfügung stellt.

An den Ausgang der Eingangsstufe 4 bzw. an deren Ausgangskondensator ist der Gleichrichter 5 angeschlossen. Der Gleichrichter 5 weist eine Front-End-H-Brücke H1 sowie eine doppelt resonante Wandlerstufe 8 auf.

Die H-Brücke H1 ist eingangsseitig mit dem Ausgang der Eingangsstufe 4 verbunden. Die H-Brücke H1 ist in üblicher Weise ausgeführt. Es sind vier Transistoren Q1 -Q4 vorhanden. Transistoren Q1 und Q2 liegen mit ihren Drain Anschlüssen an einem ersten Ausgang der Eingangsstufe 4 an. Transistoren Q3 und Q4 liegen mit ihren Source Anschlüssen an einem zweiten Ausgang der Eingangsstufe 4 an. Source von Q1 und Q2 sind jeweils mit Drain von Q3 und Q4 verbunden.

Die doppelt resonante Wandlerstufe 8 weist eine galvanisch getrennte erste und zweite LLC-Stufe 9a, 9b mit einer sekundärseitigen ersten Ausgangs-H-Brücke H2 und zweiten Ausgangs-H-Brücke H3 auf. Die LLC-Stufen 9a, 9b weisen jeweils primärseitig an der positiven Polarität eines Transformators T1 , T2 einen Resonanztank aus einem in Reihe geschaltetem Kondensator C1 , C2 und einer Induktivität L1 , L2 auf. Der Resonanztank ist jeweils mit den eingansseitigen Transistoren Q1 und Q3 der H-Brücke H1 verbunden und die negative Polarität des Transformators T1 , T2 ist jeweils mit den Transistoren Q2 und Q4 der H- Brücke H1 verbunden.

Auf der Sekundärseite des T ransformators T1 , T2 ist die erste Ausgangs-H-Brücke H2 bzw. die zweite Ausgangs-H-Brücke H3 vorgesehen. Die Ausgangs-H-Brücken H2, H3 sind in an sich bekannter Weise eines Vollbrückengleichrichters ausgeführt. Es sind jeweils vier Transistoren Q1 -Q4 vorhanden. An der positiven Polarität des Transformators T1 , T2 liegen jeweils die Transistoren Q1 mit Source und Q3 mit Drain an. Die negative Polarität ist mit Source von Transistor Q2 und Drain von Transistor Q4 verbunden. Die Drain Anschlüsse von Q1 und Q2 sind miteinander sowie mit jeweils einem Ausgangskondensator verbunden. Die Drain Anschlüsse von Q3 und Q4 sind ebenfalls miteinander und mit dem zweiten Ende des jeweiligen Ausgangskondensators verbunden.

Es versteht sich, dass die mit Q1 -Q4 bezeichneten Transistoren in den H-Brücken H1 , H2, H3 jeweils identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Vorzugsweise werden die Transistoren Q1 -Q4 nach der Höhe der individuellen Zwischenkreisspannung ausgewählt. Hiermit wird eine Wirkungsgradoptimierung der einzelnen H-Brü- cken H1 , H2, H3 erzielt, was für den Thermalhaushalt und die Baugröße des Geräts vorteilhaft ist.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung 1. Die Schaltungsanordnung 1 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 , wobei gemäß Fig. 2 am Ausgang der Gleichrichterstufe 5 ein zusätzlicher Gleichspannungswandler 10 in Form einer Buck Boost Stufe 11 vorgesehen ist. Zum Aufbau der Eingangsstufe 4 und des Gleichrichters 5 wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.

Die Buck Boost Stufe 11 weist zwei als Transistoren ausgebildete Schaltelemente Q7 und Q8 sowie eine Speicherdrossel L3, einen Messshunt R1 und einen Ausgangskondensator C3 auf. An einen ersten Ausgangsanschluss des Gleichrichters 5 ist der Transistor Q7 mit Drain angeschlossen. An den zweiten Ausgangsanschluss des Gleichrichters 5 ist der Transistor Q8 mit Source angeschlossen. Source des Transistors Q7 und Drain des Transistors Q8 sind miteinander und über die Speicherdrossel L3 und den hierzu in Reihe geschalteten Messshunt R1 mit einem ersten Ausgangsanschluss der Buck Boost Stufe 11 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss der Buck Boost Stufe 11 ist zwischen den beiden Ausgangskondensatoren des Gleichrichters 5 angeschlossen. Der Buck-Boost Kondensator C3 ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen der Buck Boost Stufe 11 angeschlossen.

Fig. 3 zeigt den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung 1 , die im Wesentlichen gemäß Fig. 2 ausgebildet ist, wobei jedoch zwei doppelt resonante Stufen 8a, 8b vorgesehen sind. Dementsprechend weist die Schaltungsanordnung 1 nach dieser Ausführung auch zwei Buck Boost Stufen 11 auf, wobei jeweils eine Buck Boost Stufe 11 an einer doppelt resonanten Stufe 8a, 8b angeschlossen ist. Zu den Details der elektrischen Verschaltung wird auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 verwiesen. Die beiden doppelt resonanten Stufen 8a, 8b sind genauso aufgebaut und mit der H-Brücke H1 verbunden wie vorstehend zu Fig. 2 für die eine doppelt resonante Stufe 8 beschrieben.

Mit der ersten doppelt resonanten Stufe 8a ist eine erste und zweite Gleichspannung 6a, 7a erzeugbar. Mit der zweiten doppelt resonanten Stufe 8b sind davon unabhängig eine weitere erste und zweite Gleichspannung 6b, 7b erzeugbar. Mit den anschließenden Buck Boost Stufen 11 sind analog zu vorstehender Erläuterung jeweils zwei voneinander unabhängige Ausgangsspannungen 2a, 2b erzeugbar.

Fig. 4 zeigt den Schaltplan eines weiteren, alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 . Die Schaltungsanordnung 1 gemäß dieser Alternative weist wie in Fig. 1 eine Eingangsstufe 4 sowie einen Gleichrichter 5 auf. Die Eingangsstufe 4 entspricht der Eingangsstufe 4 in Fig. 1 .

Der Gleichrichter 5 unterscheidet sich vom Gleichrichter 5 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 dadurch, dass auf der Sekundärseite der Transformatoren anstelle der beiden Vollbrückengleichrichter zwei Halbbrückengleichrichter vorgesehen sind. Ein erster Transformator T3 und ein zweiter Transformator T4 weisen auf der Sekundärseite jeweils eine in Serie geschaltete Zweifachwicklung auf, welche auf jede Seite mit einem ersten und zweiten Transistor Q5, Q6 verbunden ist.

Der Halbbrückengleichrichter ist in an sich bekannter Weise ausgeführt, d. h. am ersten Ende des Transformators T3, T4 bzw. an der positiven Polarität der ersten Wicklung liegt jeweils der Source-Anschluss des ersten Transistors Q5 an. Am zweiten Ende des Transformators T3, T4 bzw. an der negativen Polarität der zweiten Wicklung liegt jeweils der Source-Anschluss des zweiten Transistors Q6 an. Drain des ersten Transistors Q5 ist mit Drain des zweiten Transistors Q6 sowie mit einem Ausgangskondensator verbunden. Der andere Anschluss des Ausgangskondensators ist zwischen der ersten und zweiten Wicklung an den Transformator T3 bzw. T4 angeschlossen. An den Ausgangskondensatoren liegt die erste bzw. die zweite Ausgangsgleichspannung 6a, 7a an.

Fig. 5 zeigt den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1. Diese Schaltungsanordnung 1 weist wie in Fig. 1 eine Eingangsstufe 4 und einen Gleichrichter 5 mit einer doppelt resonanten Stufe 8 auf. Die Eingangsstufe 4 entspricht der Eingangsstufe 4 aus Fig. 1. Der Gleichrichter 5 unterscheidet sich von dem des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass sich der Resonanztank 9a, 9b der jeweiligen doppelt resonanten Stufe 8 auf der Sekundärseite des Transformators T1 , T2 befindet.

Die Ausführung gemäß Fig. 5 ist mit dem Gleichspannungswandler 10, insbesondere der Buck Boost Stufe 11 , gemäß Fig. 2 und/oder mit mehreren doppelt resonanten Stufen kombinierbar und/oder als Halbbrückengleichrichter gemäß Fig. 4 ausführbar.

Fig. 6 zeigt den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 . Im Unterschied zu Fig. 1 - 5 ist hier nur ein Transformator T5 vorgesehen. Die Resonanztanks 9a, 9b befinden sich wie in Fig. 5 auf der Sekundärseite. Der Transformator T5 weist zwei Sekundärwicklungen zur Speisung der Resonanztanks 9a und 9b auf. Im Übrigen ist die Schaltung wie in Fig. 5 ausgeführt. Die Gleichspannungen 6a und 7a sind individuell über die Windungszahlen der beiden Sekundärwicklungen einstellbar. Bezuqszeichen:

1 Schaltungsanordnung

2, 2a, 2b Ausgangsgleichspannung

3 Eingangswechselspannung

4 Eingangsstufe

5 Gleichrichter

6a, 6b erste Gleichspannung

7a, 7b zweite Gleichspannung

8, 8a, 8b doppelt resonante Stufe

9a erste LLC-Stufe

9b zweite LLC-Stufe

10, 10a, 10b Gleichspannungswandler

11 Buck Boost Stufe

12 PFC-Eingangsstufe

C Kapazität

L Induktivität

H H-Brücke

Q Transistor

R Widerstand

T Transformator