Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Dabei können derart elektrische Verbraucher LEDs aufweisen, insbesondere in Form von Strängen. Andererseits ist es von der Erfindung umfasst und beansprucht, diese elektrischen Verbraucher in Form von solchen elektrischen Verbrauchern vorzusehen, welche keine halbleiterbasierten Lampen, insbesondere keine LEDs aufweisen und vielmehr als Batterie- bzw. Akku realisiert sind (wobei dann die vorliegende Erfindung zur Ansteuerung einer Mehrzahl derartiger Batterien bzw. Akkus als Ladegerät ausgebildet ist), ergänzend oder alternativ die elektrischen Verbraucher Elektromotoren, aufweisen, wiederum alternativ eine Mehrzahl von jeweils einen Konstantstrom eingespeist aufweisenden Galvanikvorrichtungen.

Zum Stand der Technik soll zunächst auf die LED-Technologie Bezug genommen werden.

Insbesondere zum Zweck der Herstellung von lichtstarken Leuchten werden (Leistungs-) LEDs in Strangform als Reihenschaltung zusammengesetzt, um dann (auf einem geeigneten Träger gehalten) die kumulierte Lichtstärke abgeben zu können. Die Fig. 2 beschreibt eine derartige Anordnung, bei welcher ein erster Steuerknoten CH1 und ein zweiter Steuerknoten CH2 jeweils den Beschaltungspunkt für eine Reihenschaltung einer Mehrzahl von LEDs (hier jeweils 10 pro Strang) darstellen.

Die Notwendigkeit zum Erreichen einer gleichmäßigen Lichtleistung jeder LED führt dazu, dass diese in der beschriebenen Weise als Reihenschaltung angeordnet werden; ein typischer Spannungsabfall von ca. 3,2 V bei einer weißen LED führt dann dazu, dass pro Strang in der in Fig. 2 gezeigten Anordnung jeweils Spannungen von ca. 32 V anliegen. Vor dem Ziel, Sicherheitsgrenzen für Kleinspannungen nicht zu überschreiten, führt dies dazu, dass mehrere Stränge, etwa in der Fig. 2 gezeigten Art mit zwei Strängen, parallel geschaltet werden, wenn Größenordnungen von 15 bis 20 LEDs überschritten werden.

Allerdings führen Bauteiletoleranzen und andere fertigungsbedingte Abweichungen dazu, dass ohne gesonderte Maßnahmen Parallelschaltungen mehrerer Stränge Spannungsdifferenzen ausbilden, mit der Folge einer ungleichmäßigen Stromaufteilung auf die einzelnen Stränge. Dies führt in unerwünschter Weise zu ungleichmäßiger Helligkeit der jeweiligen LEDs sowie Nachteilen für die Lebensdauer der Leuchtmittel.

Entsprechend ist es aus dem Stand der Technik zum Erreichen einer gleichmäßigen Lichtausbeute parallel geschalteter Stränge mit jeweils mehreren LED-Leuchtmitteln üblich, jedem Strang eine Stromregelung vorzuschalten, welche den im Strang fließenden Strom (I1 in Strang 1, I2 in Strang 2 in Fig. 2) auf einen gemeinsamen Wert einstellt bzw. regelt.

Dies ist jedoch aufwändig, da für jeden Strang eine eigene Stromregeleinheit notwendig ist, so dass insbesondere im Bereich der Großserientechnik bzw. der Consumer-Anwendungen der Bedarf nach einer vereinfachten Stromregelung für eine Mehrzahl paralleler Stränge von als Reihenschaltung vorgesehener LED-Leuchtmittel besteht. Dieser prinzipielle Bedarf existiert zudem nicht nur für die lediglich für den Problemkontext herangezogenen LED-Leuchtmittel, vielmehr besteht dieser Bedarf für jegliche, typischerweise mit einem (geregelten) Konstantstrom beaufschlagte Verbraucher, wie etwa (zu ladende) Batterien bzw. Akkumulatoren, elektrische Motoren (insbesondere Schrittmotoren) oder Galvanikanlagen. Alle diese Verbraucher sowie weitere, typischerweise mit einem Konstantstrom betriebene elektrische Verbraucher werden im Weiteren als "elektrische Verbraucher" im Sinne der Erfindung betrachtet, wobei eine bevorzugte Realisierungsform der Erfindung halbleiterbasierte Leuchtmittel, insbesondere LEDs, von der Erfindung ausnimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern zu vereinfachen, insbesondere den konstruktiven bzw. Hardware-Aufwand zu vermindern, dabei gleichzeitig eine Schaltung bereitzustellen, welche in energieeffizienter Weise eine Beaufschlagung der Mehrzahl der elektrischen Verbraucher mit minimierter Verlustleistung ermöglicht

Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst; vorteilhafte Welterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In erfingdungsgemäß vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass sekundärseitig eines Haupttrafos (Transformatoreneinheit bzw. Vorschaltgerät) der primärseitig anliegende geregelte bzw. konstant gehaltene Gesamtstrom auf zwei individuelle Einzelströme aufgeteilt wird, bevorzugt ist, durch geeignete gleiche Ausgestaltung der Wicklungszahlen (Windungszahlen) der sekundärseitigen Wicklungen die Aufteilung in gleiche sekundärseitige Einzelströme vorzunehmen, wobei durch Anpassung des Übersefzungsverhältnisses auch eine abweichende Einstellung erfolgen kann.

Erfindungsgemäß ist nunmehr in jedem der sekundärseitigen Schaltungszweige ein Drosselpaar in der Art eines Stromtrafos vorgesehen, welches aus gegensinnig gewickelten, miteinander magnetisch zusammenwirkenden Drosseln besteht (welche z.B. auf einem gemeinsamen Drosselkern vorgesehen sind). Diesen Drosselspulen sind dann in Richtung auf den ersten bzw. zweiten Steuerknoten für die elektrischen Verbraucher (Fig. 2) Gleichrichtmittel, z.B. eine Diode zur Halbwellengleichrichtung, nachgeschaltet, wobei eine erste Drossel des Drosselpaares auf diese Weise mit dem ersten Steuerknoten und die (gegensinnig gewickelte) zweite Drosselspule des Paares über die Gleichrichtmittel mit dem zweiten Steuerknoten verbunden Ist. Entsprechend für den zweiten Schaltungszweig ist die erste Drossel mit dem ersten Steuerknoten, die zweite Drossel mit dem zweiten Steuerknoten, jeweils gleichgerichtet, verbunden, wobei die Drosseln so beschaltet sind, dass mit einem Steuerknoten verbundene Drosseln (also jeweils eine der beiden Paare) auch zueinander gegensinnig gewickelt sind.

Da zudem auch die Drosselpaare miteinander magnetisch gekoppelt sind, etwa auch (sämtlichst) auf dem gemeinsamen Drosselkern vorgesehen sind, wird in vorteilhafter Weise durch eine solche Vorrichtung erreicht, dass jedes Drosselpaar, in der Art eines Stromwandlers, für die Halbwellen den Strom aufteilt (wobei im bevorzugten Fall gleicher Windungs- bzw. Wicklungszahlen dieses Verhältnis 1:1 beträgt, während bei unterschiedlichen Windungszahlen sich die Ströme umgekehrt proportional zum Übersetzungsverhältnis im Drosselpaar verhalten).

Vorteilhaft führt die gegenpolige Ausgestaltung (d.h. die gegensinnigen Wicklungen der Einzeldrosseln eines Drosselpaares auf einem gemeinsamen Kern) dazu, dass sich über den Signalverlauf die magnetischen Flüsse der Wicklungen aufheben. Im Hinblick auf die beabsichtigte Stromregelung für eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern, etwa zur Ansteuerung der Steuerknoten CH1 bzw. CH2 (Fig. 2) und einer bauteile- bzw. toleranzbedingten Differenzspannung an diesen Strängen, führt dies vorteilhaft dazu, dass die von dem ersten bzw. zweiten Schaltungszweig in die Steuerknoten eingebrachten Ströme nach wie vor konstant bleiben, eine Differenzspannung zwischen CH1 und CH2 den Kern magnetisiert. Da jedoch bei einer folgenden Halbwelle eine entsprechend umgepolte Differenzspannung entsteht, findet für den Kern eine Ent- bzw. Ummagnetisierung statt.

Entsprechend ist zur Realisierung der Erfindung ein jeweiliges Drosselpaar mit einer zugehörigen absoluten Windungszahl pro Wicklung nach einer maximal auftretenden Differenzspannung zwischen den Strängen bzw. einer gewünschten maximalen Aussteuerung des Kerns (unter Berücksichtigung dessen Geometrie) auszulegen und auszugestalten.

In der erfindungsgemäßen Weiterbildung ermöglicht dies gar, dass ein Steuerknoten (bzw. ein zugehöriger elektrische Verbraucher) durch Schalten eines Masseschlusses kurzgeschlossen werden kann (der Strom erhöht sich dadurch nur um seinen hochfrequenten Anteil, der sonst von einem zugeordneten Siebkondensator kurzgeschlossen würde. Da jedoch in einem solchen Fall die vom Haupttrafo gelieferte Spannung nur halb so groß ist, wird, bezogen auf den Ausgangsstrom, dann auch nur die halbe Leistung verbraucht).

Zusätzlich vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Prinzip nicht auf das Vorsehen eines Drosselpaares für jeden Schaltungszweig bzw. für jeden Steuerknoten beschränkt: vielmehr lässt sich weiterbildungsgemäß und in der Art einer Kaskade das Ausgangssignal eines Drosselpaares verwenden, um wiederum geeignet zwei weitere Drosselpaare anzusteuern, so dass sich auf diese Weise die Anzahl der anzusteuernden Steuerknoten (und mithin daran vorgesehene elektrische Verbraucher) entsprechend erhöhen. Dies führt dazu, dass sich mit n-1 Teilertransformatoren (wobei ein derartiger Teilertransformator zwei Drosselpaare auf einem gemeinsamen Kern vorsieht) n elektrische Verbraucher mit jeweils konstantem (bzw. ideal vergleichmäßigtem) Steuerstrom beaufschlagen lassen.

Als Variante zu dieser kaskadierten Realisierungsform der Erfindung ist es vorgesehen, in der Art einer paarweisen Verkoppelung benachbarter Kanäle für jeweilige Steuerknoten eine Ausgestaltung vorzusehen, bei welcher der ersten sekundärseitigen Wicklung der Transformatoreneinheit eine erste Drossel einer ersten Drosselanordnung nachgeschaltet ist, die über Gleichrichtmittel mit dem ersten der Steuerknoten verbunden ist, sowie eine dritte Drossel der ersten Drosselanordnung nachgeschaltet ist, die über Gleichrichtmittel mit dem zweiten der Steuerknoten verbunden ist. Dagegen ist der zweiten sekundärseitigen Wicklung der Transformatoreneinheit eine zweite Drossel der ersten Drosselanordnung nachgeschaltet, die über Gleichrichtmittel mit dem ersten der Steuerknoten verbunden ist, sowie eine vierte Drossel der ersten Drosselanordnung nachgeschaltet, die über Gleichrichtmittel mit dem zweiten der Steuerknoten verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der zweiten und vierten Drossel jeweils eine zueinander gegensinnig gewickelte Drossel einer zweiten Drosselanordnung vorgeschaltet, wobei diese zweite Drosselanordnung mit den zwei Einzeldrosseln zwischen der ersten bzw. zweiten sekundärseitigen Wicklung und der ersten Drosselanordnung verschaltet ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft sind dabei die Drosseln der zweiten Drosselanordnung zueinander gegensinnig gewickelt, ebenso wie die mit einem jeweiligen der Steuerknoten verbundenen Drosseln der ersten Drosselanordnung zueinander gegensinnig gewickelt sind (also z.B. die erste Drossel und die zweite Drossel der ersten Drosselanordnung, die mit dem ersten Steuerknoten verbunden sind). Weiterhin erfindungsgemäß vorteilhaft sind die Drosseln der jeweiligen Drosselanordnungen untereinander magnetisch gekoppelt, besonders vorteilhaft auf einem gemeinsamen Drosselkern vorgesehen.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung dieser Variante der Erfindung ist es zudem möglich, die jeweiligen Steuerknoten (bzw. zugehörige Schaltungszweige, d.h. dem Steuerknoten vorgeschaltete Drosseln der ersten bzw. zweiten Drosselanordnung) gegeneinander galvanisch zu entkoppeln. Zu diesem Zweck weist die Transformatoreneinheit sekundärseitig eine Mehrzahl von ersten und zweiten Wicklungen auf, welche jeweils diesen Zweigen zugeordnet und voneinander getrennt bzw. gegeneinander isoliert sind.

Eine besonders günstige Variante der Erfindung sieht vor, dass sekundärseitig des Haupttransformators lediglich eine Wicklung vorhanden ist. Auch hier führt das Vorsehen eines (miteinander magnetisch gekoppelten) Drosselpaares in der beschriebenen Weise zu dem gewünschten Erfolg, allerdings ist bei einer derartigen vereinfachten (und unsymmetrischen) Topologie sicherzustellen, dass die durch Spannungsdifferenzen entstehende Magnetisierung des Kerns geeignet entmagnetisiert wird. Im Rahmen dieses Erfindungsaspekts ist daher vorteilhaft eine Entmagnetisierungseinheit mit Hilfswicklung vorgesehen, welche, weiter bevorzugt mit Hilfe eines (Brücken-) Gleichrichters, oder diese Hilfswicklung mit Mittenanzapfung und einer Zweiweggleichrichtung, zu einem Entmagnetisierungspotential, die Entmagnetisierung des Kerns bewirkt, welche im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch die abwechselnden Halbwellen bei Gegentaktkonfiguration bzw. Mittenanzapfung der Sekundärwicklung bewirkt wurde.

Im Rahmen der Erfindung ist es dabei bevorzugt, die Mehrzahl der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucher nicht als LEDs zu realisieren, vielmehr als elektrische Verbraucher nur solche Verbraucher vorzusehen, welche keine halbleiterbasierten Lampen bzw. Leuchtmittel, insbesondere keine LED, aufweisen. Dabei ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, als Mehrzahl der elektrischen Verbraucher eine Mehrzahl von (aufladbaren) Batterien bzw. Akkumulatoren vorzusehen, wobei in diesem Fall die erfindungsgemäße Vorrichtung als Ladegerät realisiert sein kann. Alternativ ist es im Rahmen bevorzugter Realisierungsformen der Erfindung vorgesehen, die Mehrzahl der elektrischen Verbraucher in Form einer Mehrzahl von (elektrische) Motoren, insbesondere Schrittmotoren, vorzusehen, welche in der erfindungsgemäßen Weise mit einem Konstantstrom beaufschlagt werden. Weiter erfindungsgemäß ist es im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung vorgesehen, die Mehrzahl der elektrischen Verbraucher als Vorrichtungen zur Galvanik bzw. galvanischen Behandlung von Werkstücken auszugestalten, welche jeweils in der erfindungsgemäßen Weise mit den Konstantstrom beaufschlagt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1:

ein schematisches Schaltbild der Vorrichtung zur Ansteuerung einer Mehrzahl von elektrische Verbrauchern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2:

ein schematisches Schaltbild zum Verdeutlichen zweier parallel zueinander vorgesehener elektrischen Verbraucher;

Fig. 3:

eine Modifikation des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 durch eine einem der beiden Steuerknoten zugeordnete Kurzschluss- bzw. Dimmeinheit;

Fig. 4:

eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 in ein kaskadiertes, zweistufiges System aus Drosselpaaren zum Ansteuern von vier elektrischen Verbrauchern;

Fig. 5:

eine Variante der Erfindung mit lediglich einer sekundärseitigen Wicklung des Haupttransformators, wobei das dem ersten bzw. zweiten Steuerknoten zugeordnete Drosselpaar zusätzlich mit einer Hilfswicklung zur Entmagnetisierung zusammenwirkt;

Fig. 6:

eine Ausführungsform der Erfindung als Variante zur Fig. 4, bei welcher, anstelle eines kaskadierten Systems, eine paarweise Verkopplung von benachbarten Kanälen vorgenommen wird und

Fig. 7

eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 6, bei welcher für einen jeweiligen Kanal eines Steuerknotens eigene erste bzw. zweite sekundärseitige Wicklungen des (Haupt-)transformators vorgesehen sind, um die damit gebildeten Schaltungszweige voneinander zu trennen.

Die Fig. 1 verdeutlicht die wesentlichen Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Sekundärseitig eines Haupttrafos 10 ist ein Paar von Sekundärwicklungen 12, 14 gebildet, die über eine Mittelanzapfung 13 miteinander verbunden sind und Schaltungszweige 16 bzw. 18 ausbilden. Im oberen Schaltungszweig 16 ist ein Drosselpaar 20, bestehend aus einem Paar von gegensinnig zueinander gewickelten, auf einem gemeinsamen Kern vorgesehenen Drosseln 24, 26 vorgesehen (die Punkte im Schaltbild zeigen in ansonsten bekannter Weise den Wicklungssinn). Entsprechend ist für den zweiten Schaltungszweig 18 ein Drosselpaar 22, bestehend aus den zueinander gegensinnig gewickelten Einzeldrosseln 28, 30, vorgesehen; im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei im Hinblick auf die Wicklungszahl identischen Sekundärwicklungen 12, 14 sowie gleicher Wicklungszahl der Drosseln 24 bis 30 liegt insoweit eine symmetrische Anordnung vor. Sämtliche der Einzeldrosseln 24, 26, 28, 30 sind mittels eines gemeinsamen Drosselkerns gebildet und wirken insoweit magnetisch zusammen.

Wie die Darstellung der Fig. 1 weiter verdeutlicht, ist ein Ausgang (Pol) der Drossel 24 über eine Gleichrichterdiode 32 mit dem ersten Steuerknoten CH1 (Fig. 2) verbunden, wobei dieser Steuerknoten über einen Siebkondensator 40 auf Masse (GND) liegt. Die zweite Drossel 26 des ersten Drosselpaares 20 ist über eine zugeordnete Gleichrichterdiode 36 zum Steuerknoten CH2 geführt; auch dieser liegt über einen Siebkondensator 42 hochfrequenzmäßig auf Masse.

Analog und symmetrisch zum ersten Drosselpaar 20 sind die Einzeldrosseln 28, 30 des zweiten Drosselpaares 22 über Gleichrichterdioden (Gleichrichtmittel) 34, 38 zu den Steuerknoten CH1 bzw. CH2 geführt. Dabei zeigt sich aus der Darstellung der Fig. 1, dass die zu einem Steuerknoten geführten Einzeldrosseln (etwa 24, 28 für CH1) auch zueinander gegensinnig gewickelt sind (gleichermaßen die Einzeldrosseln 26, 30 im Hinblick auf CH2).

Im Betrieb wird die gezeigte Vorrichtung primärseitig mit einem geregelten bzw. konstanten Primärstrom versorgt (in der Art eines üblichen Vorschaltgeräts), wobei dieser Primärstrom dann abwechselnd, je nachdem welche Halbwelle vorliegt, in den Sekundärwicklungen 12, 14, bzw. in den gebildeten Zweigen 16, 18 fließt. Die jeweiligen Drosselpaare 20 bzw. 22 wirken dann in der Art eines Stromtrafos dergestalt, dass sich der Strom im Zweig 16 auf die Drossel 24, 26 aufteilt (bei angenommenem Wicklungsverhältnis 1:1). Durch die gegenseitige Polung heben sich die magnetischen Flüsse der Wicklungen auf. Entsprechendes gilt für das Drosselpaar 22 im Zweig 18. Vorteilhaft ergibt sich, dass eine Differenzspannung von CH1 zu CH2 (jeweils bezogen auf Masse) zwar eine Magnetisierung des Kerns bewirkt, diese jedoch bei einer folgenden, umgepolten Halbwelle wieder kompensiert bzw. aufgehoben wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Frequenz des eingeprägten Stroms im Bereich zwischen ca. 100 und 200 kHz (denkbar ist ein Bereich zwischen 30 und 500 kHz) und einer maximalen Spannung an CH1 bzw. CH2 im Bereich zwischen ca. 40 und 50 V (entsprechend üblicherweise 10 bis 15 LED pro Strang) weisen die Drosseln 24 bis 30 typische Wicklungszahlen von einigen wenigen bis zu hunderten auf; die Siebkapazitäten 40 bzw. 42 liegen im Bereich von 1 µF bis 10mF.

In Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist es möglich, Wicklungszahlen (Windungszahlen) der Drosseln zu modifizieren, wobei die Wicklungszahlen für die jeweiligen Halbwellen zu einem Steuerknoten gleich sein müssen, d.h. Wicklungszahl der Drossel 24 = Wicklungszahl der Drossel 28 und Wicklungszahl der Drossel 26 = Wicklungszahl der Drossel 30. Das Verhältnis dieser Wicklungszahlen zueinander legt dann das Verhältnis fest, in welchem sich die Ströme in die Steuerknoten verhalten, d.h. Wicklungsverhältnis Drossel 24 : Wicklungsverhältnis Drossel 26 = I2 (in CH2): I1 (in CH1).

Die Fig. 3 verdeutlicht eine bevorzugte und vorteilhafte Modifikation des Ausführungsbeispiels der Fig. 1. Bei ansonsten gleichen Komponenten ist den Drosseln 26 bzw. 28 für den Knoten CH2 eine Kurzschlusseinheit nachgeschaltet, bestehend im Wesentlichen aus einem FET 50 als an seinem Gate 52 angesteuertem Schaltelement, wobei Entkoppeldioden 54, 56 den Drosselausgängen zugeordnet sind.

Eine z.B. getaktete bzw. periodische und/oder modulierte Ansteuerung des Gate-Anschlusses 52 ermöglicht dann das Dimmen des an CH2 angeschlossenen LED-Strangs dadurch, dass entsprechend der Einschaltzeit des FET 50 ein Kurzschluss nach Masse erfolgt und dieser nach Masse abgeleitete Teil des Stromes nicht mehr für den CH2 zur Verfügung steht.

Auch ermöglicht der Transistor 50 eine Spannungsregelung, etwa dadurch, dass der Transistor 50 durch sein Schaltverhalten gezielt das Lade- bzw. Entladeverhalten des Kondensators 42 (etwa zwischen zwei Stellwerten) beeinflusst.

Ändert man zudem die Modulation bzw. ein Tastverhältnis Ein : Aus am Schalteingang 52 des Transistors 50, lässt sich der Strangstrom (hier I2 zu CH2) zwischen 0 und 100 % vorgegebenem Nennwert geeignet einstellen. Der Strom im anderen Strang (CH1) bleibt bei dieser Konfiguration unverändert, solange der vom Haupttrafo 10 gelieferte Strom konstant bleibt.

Wird in Variation des Prinzips der Figur 3, der Siebkondensator auf die (nicht gezeigte) Primärseite des Haupttransformators verlegt, ist sekundärseitig eine schaltungstechnische Vereinfachung möglich, nämlich das Entfernen der Kondensatoren, wobei dann der Kurzschlussschalter (Transistor 50) auch ohne die gezeigten Entkoppeldioden (54, 56) direkt mit dem Ausgang verbunden werden kann.

Die Fig. 4 verdeutlicht eine weitere Modifikation in Form einer Kaskade.

Hier sind zusätzliche Drosselpaare 60, 62, 64, 66 vorgesehen, wobei (in kaskadierter Fortsetzung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1) die Drosselpaare 20, 22 auf einem gemeinsamen Kern sitzen, ebenso wie die Drosselpaare 60, 62 einen gemeinsamen Kern aufweisen und die Drosselpaare 64, 66 einen gemeinsamen Kern aufweisen. Wiederum sind die Einzeldrosseln der Drosselpaare 60 bis 66 gegensinnig gewickelt, und im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist jedem der Stränge (damit Steuerknoten CH1 bis CH4) eine eigene Kurzschlussschaltung gemäß Fig. 3 zugeordnet, sodass größtmögliche Flexibilität bei Beschaltung bzw. Modulation der Gate-Anschlüsse 70 bis 76 besteht.

Begreift man die Drosselpaare 20, 22 sowie 60, 62 und 64, 66 jeweils als Teilertrafo, lässt sich so mit einer Gesamtanzahl von drei Teilertrafos eine Stromregelung für insgesamt vier Stränge bzw. Steuerknoten realisieren, in der Verallgemeinerung eine Realisierung von n Strängen durch n - 1 Teilertrafos.

Das gezeigte Prinzip ist mit beliebigen Gegentakt-Hauptwandlerschaltungen möglich, eingeschlossen Halbbrücke, Vollbrücke, Resonanzwandler, M-Schaltung usw.

Werden etwa, exemplarisch für einen Ausgang, die jeweils zugehörigen Dioden umgepolt, liegt am entsprechenden Steuerknoten eine negative Ausgangsspannung bzw. es fließt ein negativer Ausgangsstrom. Im Betrag entspricht dieser Strom dem positiven Strom und lässt sich, wie oben beschrieben, durch das Vorgeben entsprechender Übersetzungsverhältnisse einstellen. Sind etwa für den Steuerknoten CH4 (Fig. 4) die Dioden (70, 72) umgepolt, ist entsprechend CH4 im Hinblick auf Strom und Spannung negativ. Entsprechend wäre die Polarität der Entkoppeldioden (74, 76) für den Schalttransistor (50) in diesem Zweig umzukehren, wobei dieser Kurzschlusschalter dann als P-Kanal-Transistor zu realisieren wäre.

Fließt hier beispielsweise während der positiven Halbwelle ein Strom durch die obere Wicklung (64), dann fließt auch der gleiche Strom durch die untere Wicklung des Paares (66), nur in umgekehrter Richtung. Da diese beiden Wicklungen den gleichen Wicklungssinn aufweisen, die Ströme jetzt aber zueinander entgegengesetzt sind, gilt das oben beschriebene Prinzip. In der vorangehenden Teilerstufe (Wicklungen 20 bzw. 22) addieren sich die magnetischen Flüsse in den Wicklungen 20 (untere Wicklung) und 22 (untere Wicklung), Wickelsinn und Ströme entgegengesetzt und schaffen erfindungsgemäß vorteilhaft den Ausgleich/Balance mit dem Strom in der Wicklung 20 (oben).

Es folgt, dass auch in diesem Fall eines umgepolten Ausgangs die absolute Stromaufteilung in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise erhalten bleibt.

Die Fig. 5 verdeutlicht eine weitere Modifikation des Grundprinzips der Fig. 1; in weiterer Vereinfachung erfolgt jedoch eine Abkehr vom Gegentaktprinzip der Fig. 1 (bei welcher vorteilhaft beide Halbwellen des Haupttrafosignals genutzt und insbesondere auch zur Entmagnetisierung verwendet werden konnten). Im weiter vereinfachten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 weist die Sekundärseite lediglich eine Wicklung 80 auf, welcher ein Drosselpaar (gegensinnig gewickelt) 82, 84 auf einem gemeinsamen Kern nachgeschaltet ist und wiederum über Gleichrichterdioden 32, 34 an die Steuerknoten CH1, CH2 geführt ist. Wiederum sorgen Siebkondensatoren 40, 42 für einen hochfrequenzmäßigen Masseschluss.

Da jedoch durch die Eintakt-Realisierung der Fig. 5 und potentiell ungleichmäßige Spannungen an CH1 bzw. CH2 eine Magnetisierung des Drosselkerns erfolgt (welche nicht, wie bei der vorbeschriebenen Gegentaktschaltung, in der entgegengesetzt gepolten Halbwelle entmagnetisiert werden würde), ist in Form einer Hilfswicklung 86, verbunden mit einem Brückengleichrichter 88 und einem Siebkondensator 90 zu einem Hilfspotential U_hilf eine Entmagnetisierung realisiert.

Die Entmagnetisierungswicklung 86 kann (bei entsprechender Isolierung) auch auf die Primärseite zurückspeisen.

Das gezeigte Prinzip der Fig. 5 funktioniert sowohl bei Eintakt-Fluss- als auch bei Sperrwandlern. Lediglich bei allen Arten von Flusswandlern (auch Gegentakt) sitzt zwischen dem Gleichrichter und dem Siebkondensator noch eine Drossel mit Entmagnetisierungsdiode. Auch ist die Ausführungsform der Fig. 5 mittels der Regelung bzw. Dimmung der Fig. 3 weiterbildbar.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Realisierungsform der Erfindung, welche, gegenüber der kaskadierten Ausbildung der Erfindung gemäß Fig. 4, eine Variante durch Verkopplung von benachbarten Kanälen darstellen.

Konkret weist die Transformatoreneinheit 10 wiederum sekundärseitig zwei Wicklungen 12 bzw. 14 auf, welche einen gemeinsamen Abgriff nach GND besitzen.

Wie sich aus dem Schaltbild der Fig. 6 ergibt, führt jede der Wicklungen 12, 14 zu einem der vier Steuerknoten CH1 bis CH4, welche wiederum, analog zur vorbeschriebenen Weise, eine Stromteilung bzw. Strombegrenzung für bevorzugt dort anschließbare (nicht gezeigte) elektrische Verbraucher anbieten. Genauer gesagt ist im Hinblick auf den Steuerknoten CH1, über Dioden D1 als Gleichrichtmittel, ein Drosselpaar 70 (im Schaltbild bezeichnet als TR3-A sowie TR3-B) vorgeschaltet, welches auf einem gemeinsamen Kern sitzt und zueinander gegensinnig gewickelt ist. Zwei weitere Einzeldrosseln eines Drosselpaares 72 (im Schaltbild TR3-C sowie TR3-D) sind Bestandteil derselben Drosselanordnung, sitzen auf demselben Kern und bilden insoweit Teil eines auf den zweiten Steuerknoten CH2 (wiederum über Gleichrichtmittel D2) gerichteten Zweigs. Dem Drosselpaar 72 ist ein Drosselpaar 80 einer zweiten Drosselanordnung vorgeschaltet, wobei eine erste Drossel TR2-A zur ersten sekundärseitigen Wicklung 12 und eine zweite Drossel TR2-B des Paares 80 zur zweiten Wicklung 14 führt.

Im Hinblick auf eine weitere Drosselanordnung bestehend aus Drosselpaaren 74 (für den dritten Steuerknoten CH3) sowie 76 (für den vierten Steuerknoten CH4) ist das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 (bezogen auf die erste Drosselanordnung mit den Paaren 70, 72) symmetrisch ausgebildet; wiederum sitzen die Drosselpaare 74, 76 auf einem gemeinsamen Kern. Dem Drosselpaar 74 sind jeweils Drosseln eines Drosselpaares 82 vorgeschaltet, wobei das Drosselpaar 82, zusammen mit dem Drosselpaar 80, eine vorstehend beschriebene eigene Drosselanordnung (wiederum auf einem gemeinsamen Kern) ausbildet.

Die jeweiligen Drosselanordnungen 70, 72, ferner 74, 76 sowie 80, 82 weisen ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf. Dies führt dazu, dass etwa ein Strom I1 zum ersten Steuerknoten CH1 gleich dem Strom I2 zum zweiten Steuerknoten CH2 ist. Entsprechend sind die weiteren Drosselanordnungen ausgestaltet, wobei entsprechend die Drosselanordnung (Transformator) 80, 82 dafür sorgt, dass I2 = I3 ist, und die Drosselanordnung 74, 76 (Transformator) dafür sorgt, dass I3 = I4 gilt.

Im Ergebnis gilt I1=I2=I3=I4, so dass jeder Ausgangsstrom in einen der Steuerknoten CHi (i=1 bis 4) ein Viertel des vom Haupttransformator 10 (bzw. seiner primärseitigen Regelung) vorgegebenen Wertes ausweist.

Aus der Betrachtung des Schaltbilds zur Fig. 6 zeigt sich, dass der Transformator mit den Drosselpaaren 80, 82 prinzipiell wirkt wie die Drosselanordnung mit den Drosselpaaren 20, 22 im Ausführungsbeispiel der Fig. 4. Grundsätzlich sind dabei Wicklungen, die mit gleicher Phasenlage des Eingangssignals arbeiten (also in Fig. 6 etwa die jeweils oberen oder die unteren Einzeldrossel der Paare 80, 82) mit zueinander entgegengesetztem Wicklungssinn gebildet. Dies gilt gleichermaßen für Einzelwicklungen, die auf einen gemeinsamen Steuerknoten führen, also etwa für die Einzeldrosseln des Paares 70, 72 usw.

Auch das Schaltungsprinzip des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 lässt sich auf beliebig viele Kanäle erweitern; analog zum vorbeschriebenen Prinzip sind für n Ausgangskanäle wiederum n-1 Teilertransformatoren (also Drosselanordnungen im oben beschriebenen Sinne) erforderlich, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4. Gleichermaßen ist es möglich, das Erfindungsprinzip der Fig. 6 kanalweise über zusätzliche Enkoppeldioden sowie einen Kurzschlussschalter (Bezugszeichen 50, 52 in Fig. 4) individuell zu dimmen.

Soll ein Ausgangskanal (Steuerknoten) einen von den anderen verschiedenen Stromwert aufweisen, ist das Übersetzungsverhältnis der mit dem betreffenden Steuerknoten verschalteten Drosselanordnungen anzupassen, wobei die vorstehend genannten Regeln gelten. Soll etwa bei der Schaltung der Fig. 6 in den Knoten CH2 ein anderer Stromwert fließen als in die Knoten CH1, CH3, CH4, so muss das Übersetzungsverhältnis des Drosselpaares 80 : 82 gleich dem Übersetzungsverhältnis des Drosselpaares 72 : 70 sein, um einen anderen Strom I2 einzustellen.

Auch ist es im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung möglich, die Prinzipien des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 (Kaskadierung) bzw. der Fig. 6 (paarweise Verschaltung) miteinander zu kombinieren; so ist es beispielsweise möglich, dass ein Ausgang (Steuerknoten) der Schaltung der Fig. 6 mit einem weiteren Verteilertransformator (Drosselanordnung), wie in Fig. 1 gezeigt, auf zwei Kanäle aufgeteilt wird. Gleichermaßen kann ein Ausgang (Steuerknoten) der Schaltung aus Fig. 4 etwa die Anordnung nach Fig. 6 speisen und diesen Ausgang dann auf vier Kanäle aufteilen.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 6, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende übereinstimmende Schaltungskomponenten bezeichnen. Im Unterschied zur Fig. 6 ist die Stromteilerschaltung sekundärseitig in eine Mehrzahl kanalweise voneinander (galvanisch) getrennter Schaltungszweige aufgeteilt, wobei jeder Schaltungszweig einem der Steuerknoten für die zuzuordnenden Verbraucher zugeordnet ist und jeweils ein (eigenes) sekundärseitiges Wicklungspaar des Haupttransformators aufweist, im Beispiel der Fig. 7 als 12i' bzw. 14i' (wobei i=1 bis 4, entsprechend dem jeweiligen Schaltungszweig) bezeichnet.

Durch diese Aufteilung des Haupttransformators 10 in mehrere voneinander isolierte Sekundärwicklungen erfolgt eine magnetische Entkopplung der gezeigten vier Kanäle. Dabei ist, entsprechend der Zuordnung und Ausgestaltung der sekundärseitigen Wicklungen, 12, 14 der Fig. 6 für jeden Kanal eine analoge Phasenlage sicherzustellen.