DE3341767A1

DE3341767A1 - Spannungsschaltregler

Info

Publication number: DE3341767A1
Application number: DE19833341767
Authority: DE
Inventors: Hector Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Mahecha-Ordonez
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1985-05-30

Description

Spannunasschaltreqler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsschaltregler zum Herabsetzen einer Eingangsgleichspannung auf eine vorgegebene Ausgangsgleichsspannung, wobei ein gegen ein Bezugspotential positives Potential führender Pol des Eingangs an einen steuerbaren Schalter geführt ist, dem eine Drossel und eine an den zweiten, das Bezugspotential führenden Pol des Eingangs führender erster Kondensator in Reihe nachgeschaltet sind, wobei parallel zum die Ausgangsgleichspannung führenden ersten Kondensator eine erste ohmsche Last schaltbar ist, wobei parallel zur Reihenschaltung aus Drossel und erstem Kondensator eine erste Diode geschaltet ist, deren Anode mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, und wobei das Betätigen des Schalters über einen Umsetzer in einem durch die Größe der Ausgangsgleichspannung vorgegebenen Takt erfolgt.
Derartige Schaltregler sind beispielsweise aus "U.Tietze, Ch.Schenk; Halbleiter-Schaltungstechnik; Springer-Verlag 1980; Kapitel 16.5.1" bekannt. Bei komplexen elektrischen Schaltungen ist häufig nicht nur eine geregelte, sondern auch eine zu dieser inverse Gleichspannung erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spannungsschaltregler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit diesem auch eine Spannungsinversion durchgeführt werden kann, wobei der technische Aufwand insbesondere dadurch gering gehalten werden soll, indem keine zusätzliche Spannungsquelle verwendet wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Kathode der ersten Diode der Anschluß eines zweiten Kondensators geführt ist, dessen zweiter Anschluß an die Anode einer zweiten Diode und die Kathode einer dritten Diode geschaltet ist, daß die Kathode der zweiten Diode mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, daß die Anode der dritten Diode mit einem ersten Anschluß eines dritten Kondensators verbunden ist, dessen zweiter Anschluß mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, und daß parallel zum dritten Kondensator eine zweite ohmsche Last schaltbar ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kathode der ersten Diode und den ersten Anschluß des zweiten Kondensators ein ohmscher Widerstand eingefügt ist. Dieser ohmsche Widerstand stellt zusammen mit dem zweiten Kondensator eine Träger-Speicher-Effekt (TSE)-Beschaltung für die erste Diode dar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine durch Stand der Technik nahegelegte Ausbildung des bekannten, um die Möglichkeit einer Spannungsinversion erweiterten Schaltreglers und Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schaltregler.
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt in ihrem durch eine gestrichelte Linie hervorgehobenen oberen Abschnitt einen Spannungsschaltregler SSR, der dazu dient, eine durch einen Pfeil angedeutete, gegenüber Bezugspotential, z.B. Erdpotential, vorliegende Eingangsgleichspannung UE auf eine Ausgangsspannung UA1 (ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet) herabzuregeln. Der Spannungsschaltregler SSR weist dazu einen abhängig von der Größe der Ausgangsgleichspannung UA1 über einen als Umsetzer vorgesehenen Regler R mit eingeprägtem Soll-Wert für die Ausgangsgleichspannung UA1 getakteten Schalter S1 auf. Über diesen Schalter S1 gelangt bei dessen geschlossenem Zustand das positive Potential der Eingangsgleichspannung UE über eine Drossel L an einen Kondensator Cl. Bei geöffnetem Schalter wird über eine Diode D1 der Stromfluß aufrechterhalten. Parallel zum Kondensator C1 ist eine erste ohmsche Last R1 vorgesehen. Änderungen des Wertes dieser ohmschen Last R1 führen über den Regler R zu Änderungen des Impuls-Pausen-Verhältnisses des den Schalter S1 steuernden Signals.
Im unteren Teil der Darstellung gemäß Fig.1 ist ein Spannungsinverter SI gezeigt, der ebenfalls von der Eingangsgleichspannung UE gespeist wird. Der Spannungsinverter SI entspricht prinzipiell demjenigen, wie er aus "Elektronik 14/1981, S.76, Bild 1" bekannt ist.
Dabei wird einem Kondensator C2 abwechselnd das positive Potential der Eingangsgleichspannung UE und das Bezugspotential im Takt eines Oszillators 0 zugeführt. Die Zuführung erfolgt über einen vom Oszillator 0 gesteuerten Umschalter S2. Solange positives Potential dem Kondensator C2 zugeführt wird, lädt sich der Kondensator C2 über eine Diode D2 auf. Beim Zuführen von Bezugspotential gibt der Kondensator C2 einen Teil seiner Ladung über eine Diode D3 an einen Kondensator C3 ab. Am Verbindungspunkt des Kondensators C3 und der Diode D3 ergibt sich damit eine gegenüber dem Bezugspotential negative Spannung UA2, die dem Betrag nach annäherend so groß wie die Spannung UE ist, vermindert um die Schwellspannungen der Dioden D2 und D3.
In der Darstellung gemäß Fig.2 ist eine aus der Schaltung nach Fig.1 entwickelten Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente und gleiche Spannungen wie in der Darstellung nach Fig.1 sind in der Darstellung gemäß Fig.2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im folgenden soll nur auf die Unterschiede zwischen den Schaltungen der Fig.1 und Fig.2 eingegangen werden.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß im Fall einer gegenüber der ohmschen Last R1 relativ hochohmigen Last R2 das Aufladen des Kondensators C2 innerhalb eines verhältnismäßig großen Toleranzbereiches des Puls-Pausen-Verhältnisses der Taktfrequenz des Oszillators O (Fig.1) erfolgen kann. Ferner ist erkannt worden, daß an der Kathode der Diode D1 (Fig.1) das Potential in einem durch den Regler bestimmten Takt ähnlicher Frequenz wie der des Oszillators 0 zwischen dem Wert der positiven Eingangsgleichspannung UE und dem um die Schwellwertspannung verminderten Wert der Bezugsspannung wechselt.
Daher wird bei der Erfindung der Kondensator C2 nicht über einen gesonderten Oszillator und einem speziellen Umschalter abwechselnd mit dem positiven Potential der Eingangsgleichspannung UE und dem Bezugspotential beaufschlagt, sondern dem Kondensator C2 wird über einen Widerstand R3 das an der Kathode der Diode D1 vorliegende Potential zugeleitet. Die Tatsache, daß bei geöffnetem Schalter S1 anstelle des Potentials der Bezugsspannung ein dieser gegenüber um die Größe der Schwellwertspannung der Diode D1 negatives Potential vorliegt, führt dabei zu einer Vergrößerung der negativen Spannung UA an der ohmschen Last R2 um eben den Wert dieser Schwellwertspannung.
Der Widerstand R3 begrenzt zum einen den Ladestrom und den Entladestrom des Kondensators C2, zum anderen stellt die Reihenschaltung des Widerstandes R3, des Kondensators C2 und der Diode D2 gleichzeitig auch eine Träger-Speicher-Effekt (TSE)-Beschaltung für die Diode Dl dar, die eines derartigen Schutzes bei relativ großen Strömen aufgrund einer kleinen ohmschen Last R1 durchaus bedarf. Ferner wird durch die Reihenschaltung eine Dämpfung von beim Schalten des Schalters S1 entstehenden hochfrequenten Störsignalen erreicht.
2 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Spannungsschaltregler zum Herabsetzen einer Eingangsgleichspannung auf eine vorgegebene Ausgangsgleichspannung, wobei ein gegen ein Bezugspotential positives Potential führender Pol des Eingangs an einen steuerbaren Schalter geführt ist, dem eine Drossel und eine an den zweiten, das Bezugspotential führenden Pol des Eingangs führender erster Kondensator in Reihe nachgeschaltet sind, wobei parallel zum die Ausgangsgleichspannung führenden ersten Kondensator eine erste ohmsche Last schaltbar ist, wobei parallel zur Reihenschaltung aus Drossel und erstem Kondensator eine erste Diode geschaltet ist, deren Anode mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, und wobei das Betätigen des Schalters über einen Umsetzer in einem durch die Größe der Ausgangsgleichspannung vorgegebenen Takt erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an die Kathode der ersten Diode (D1) der Anschluß eines zweiten Kondensators (C2) geführt ist, dessen zweiter Anschluß an die Anode einer zweiten Diode (D2) und die Kathode einer dritten Diode (D3) geschaltet ist, daß die Kathode der zweiten Diode (D2) mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, daß die Anode der dritten Dioden (D3) mit einem ersten Anschluß eines dritten Kondensators (C3) verbunden ist, dessen zweiter Anschluß mit dem Bezugspotential beaufschlagt ist, und daß parallel zum dritten Kondensator (C3) eine zweite ohmsche Last (R2) schaltbar ist.
2. Spannungsschaltregler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen die Kathode der ersten Diode (Di) und den ersten Anschluß des zweiten Kondensators (C2) ein ohmscher Widerstand (R3) eingefügt l.st.