510152025303540455055[0001] Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, der nach dem Schaltreglerprinzip arbeitet.[0002] Derartige Gleichspannungswandler erzeugen prinzipbedingt unerwünschte hochfrequente Wechselströme,diedem aufgenommenen Gleichstrom überlagert sind. Um eine speisende Gleichspannungsquellevor diesen Störungenzu schützen, muß ein Filter, bestehend aus Drosseln und Kondensatoren, zwischen speisende Quelle und Gleichspan-nungswandler geschaltet werden.Durch die gute Dämpfungvon mehrstufigen L-C Filtern können die Störströme auf akzeptable Wertefürdie speisendeQuelle abgeschwächt werden.[0003] Bei allen Anwendungen und speziell beim Einsatz in der Luft- und Raumfahrt sind die voluminösen Drosselnund Kondensatoren unerwünscht, da siedie Baugröl3e und vorallem das GewichtderStromversorgungssysteme in dieHöhe treiben.[0004] DieGB 904,482 betrifft einen elektrischen Filtermit Kondensatoren, welcherfür Gleichstromkreise bereitgestelltwird. Die GB 904,482 beschreibtdie Verwendung eines elektrischen Filters, wobei die Kondensatoren in Reihemit einerGleichspannungsquelle geschaltet sind und zwarso, dass die Gleichspannung, welchevon den Kondensatoren aufge-nommen wird, kleiner ist als die Spannung, welche aufden gesamten Filter angewendet wird.[0005] Die US 5,668,708 betrifft einen Gleichstromversorger mit einem niedrigen Welligkeitslevel fürden Ausgabe-strom. Die US 5,668,708 beschreibt einen Stormversorger, welcher eine Endstufe mit einem Filter enthält. Der beschrie-bene Stromversorger enthält weiterhin in seiner Endstufe einen Welligkeitsausscheider, welcherein Mittel zur Messungdes Welligkeitsstroms enthält, der durch den Filter fließt. Ein Stromvon gleicher Größe, aber unterschiedlicher Polaritätwird in den Ausgabestrom des Stromversorgers eingebracht, um wirksam die Welligkeit zu neutralisieren.[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, das Volumen der Drosseln zu verringern, ohne die Dämpfungskennlinie desFilters soweit zu verändern, daß der wirksame Schutz gegen hochfrequente Störungen verlorengeht. Diese Aufgabewird durch die Merkmale des Anspruchs1 gelöst.[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhandvon Figuren näher erläutert. Es zeigen:Fig.1Fig.2Fig.3Fig.4Fig.5Fig.6Fig.7Fig.8Fig.9Fig. 10einen zum Stand der Technik gehörenden L-C L-C filter,einen L-C L-C Filter der ein Beispiel fürdie Lösung ist,den Störstrom eines Gleichspannungswandlers,das Frequenzspektrum des Wandler Störstromes,eine technische Ausführung des erfindungsgemässen Filters,die Dämpfungskurve (logaritmische Darstellung) des erfindungsgemässen Filters,die Dämpfungskurve (lineare Darstellung) des erfindungsgemässen Filters,eine technische Ausführung eines zum 'Stand der Technik’ gehörenden Filters,die Dämpfungskurve (logaritmische Darstellung) des Filters von Fig.8 unddie Dämpfungskurve (lineare Darstellung) des zum ’Stand der Technik’ gehörenden Filters.[0009] Fig.1 zeigt die Standardkonfiguration eines herkömmlichen L-C L-C Filters. Der unerwünschte Störstrom L 1wirdvon der StörspannungUc1 (Wechselspannungsanteil) durch die Drossel L1 getrieben. Der GleichspannungsanteilvonUc1ist für die folgenden Betrachtungen nicht relevant und wird deshalb nicht weiter erwähnt. Reduziert man dieInduktivitäten von L1 und L2, um Volumen und Masse einzusparen, so wird die StörspannungUc1 und somit auch derStörstrom L 1 größer und ist nicht mehr akzeptabel fürdie speisende Quelle.[0010] Ein Beispielfürdie Lösung dieses Problemsderdas Verständnisder Erfindung erleichtert ist in Fig.2 dargestellt.In Reihe zu C1 ist eine Hilfswechselspannungsquelle U H geschaltet. U H ist die gleiche Wechselspannungsamplitudewiedie StörspannungU1bei 180° Phasendrehung.[0011] Durch die Gegenphasigkeit heben sich die beiden Spannungen gegenseitig auf, und die stromtreibende Wech-selspannungskomponenteam Eingangvon L1 (Anschluß A) wird zu null, und somit wird auch der Störstrom L 1 zu null.[0012] Die komplette Auslöschung von I L 1 funktioniert natürlich nur ideal unter der Annahme, daß der Gleichspan-nungswandler nur eine feste Störfrequenz ohne Oberwellen erzeugt.[0013] Der tatsächliche Störstrom eines Gleichspannungswandlers ist in Fig.3 dargestellt. In Fig.4 ist der dreieck-förmige Strom mittels einer Fourier Analyse als Frequenzspektrum dargestellt. Die Grundwelle liegt bei 50 kHz/1A unddie stärkste Oberweite bei150 kHz/0,1 A.[0014] Mitdem Prinzip der gegenphasigen Ein kopplung einer50 kHz Hilfsspannung kann nurdie Grundwelle ausge-löscht werden. Zur Dämpfung der Oberwellen ist nach wievorein mehrstufiges L-C Filter noMendig.[0015] Da die Oberwellen nur noch kleine Amplituden bei hohen Frequenzen aufweisen, sinddie benötigten Drosselnwesentlich kleiner als bei einem konventionellen Filter, das für die 50 kHz Grundwelle ausgelegt werden muß.[0016] In Fig.5 ist die technische Realisierung des neuen und - zum Verlgeich in Fig.8 - des zum Stand der Technik2
