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DE102007037557A1 - Direct current converter e.g. step-down-converter, has switch switchable with switch signal that is synchronized with current pulses released by switch regulator, where circuit breaker suppresses switch signal - Google Patents

Direct current converter e.g. step-down-converter, has switch switchable with switch signal that is synchronized with current pulses released by switch regulator, where circuit breaker suppresses switch signal
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DE102007037557A1DE200710037557DE102007037557ADE102007037557A1DE 102007037557 A1DE102007037557 A1DE 102007037557A1DE 200710037557DE200710037557DE 200710037557DE 102007037557 ADE102007037557 ADE 102007037557ADE 102007037557 A1DE102007037557 A1DE 102007037557A1
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Abstract

The direct current converter has a free wheeling diode (D1) provided at an input of an inductor (L) and connected with an earth (GND). Another free wheeling diode (D2) provided at an output of the inductor is connected with an output capacitor (C1). A switch (T1) is provided between the output of the inductor and the earth, where the switch is switchable with a switch signal (US). The switch signal is synchronized with current pulses (PWM) that are released by a switch regulator (SR), where a circuit breaker (T2) suppresses the switch signal.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft einen Gleichstromwandler mit einer von einemSchaltregler pulsweise bestrombaren Induktivität, die ihrewährend der Bestromung gespeicherte Energie in Form eines Stroms überFreilaufdioden während der Pulspausen zumindest teilweisean einen Ausgangskondensator abgibt, wobei eine erste Freilaufdiodeden Eingang der Induktivität mit Masse und die zweite Freilaufdiodeden Ausgang der Induktivität mit dem Ausgangskondensatorverbinden und zwischen Ausgang der Induktivität und Masseein mit einem Schaltsignal schaltbarer Schalter vorgesehen ist,wobei das Schaltsignal mit den vom Schaltregler abgegebenen Strompulsensynchronisiert ist.TheThe invention relates to a DC-DC converter with one of aSwitching regulator pulse-energized inductance, theirenergy stored during energization in the form of a currentFreewheeling diodes during the pulse pauses at least partiallyto an output capacitor, wherein a first freewheeling diodethe input of the inductor to ground and the second freewheeling diodethe output of the inductor with the output capacitorconnect and between output of the inductor and grounda switching switch is provided with a switching signal,wherein the switching signal with the output from the switching regulator current pulsesis synchronized.

Einderartiger Gleichstromwandler ist als Auf- und Abwärtswandlerbekannt. Der bekannte Gleichstromwandler besitzt einen Schaltregler,der von einer Eingangsspannung spannungsversorgt wird. Typischerweiseliegt die Eingangsspannung bei 24 Volt. Der Schaltregler liefertein pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal. Mit diesen Pulsen wirdeine Spule, die eine Induktivität bildet, bestromt. Zwischen demAusgang des Schaltreglers und der Masse befindet sich eine in Sperrrichtunggeschaltete erste Freilaufdiode. Diese ist somit mit der Primärseiteder Induktivität verbunden. Die Sekundärseiteder Induktivität ist mit einer in Stromrichtung geschalteten zweitenFreilaufdiode mit einem Ausgangskondensator verbunden, an dem eineAusgangsspannung abgegriffen werden kann. Parallel zum Ausgangskondensatorkann eine Widerstandsbrücke vorgesehen sein, an der einRückkopplungssignal abgegriffen wird, welches dem Schaltreglerzugeführt wird und anhand dessen der Schaltregler das Puls-/Pausenverhältnisvariiert. Die gattungsbildende Schaltung besitzt darüberhinaus einen Feldeffekttransistor, der zwischen der Sekundärseiteder Induktivität und der Masse geschaltet ist. Das Gatedes einen Schalter ausbildenden Feldeffekttransistors ist mit derPrimärseite der Induktivität verbunden. Wird dieInduktivität mit einem Strompuls beaufschlagt, so wirdder Feldeffekttran sistor leitend. Der Strompuls fließtsomit voll durch die nach Masse kurzgeschlossene Spule. Mit Beendigungdes Strompulses und Beginn der Pulspause sperrt der Feldeffekttransistor,da sein Gate über die erste Freilaufdiode auf das Potentialder Masse gezogen wird. Die in der Induktivität gespeicherteEnergie kann dann als Strom durch die beiden Freilaufdioden in denKondensator bzw. in die am Ausgang angeschlossene Last abfließen.Onesuch DC-DC converter is as up and down converterknown. The known DC-DC converter has a switching regulator,which is powered by an input voltage. typically,the input voltage is 24 volts. The switching regulator suppliesa pulse width modulated output signal. With these pulses willa coil, which forms an inductance, energized. Between theOutput of the switching regulator and the ground is in the reverse directionswitched first freewheeling diode. This is thus with the primary sideconnected to the inductance. The secondary sidethe inductor is connected to a second switched in the direction of currentFree-wheeling diode connected to an output capacitor to which aOutput voltage can be tapped. Parallel to the output capacitora resistance bridge may be provided at the oneFeedback signal is tapped, which the switching regulatoris supplied and based on which the switching regulator the pulse / pause ratiovaried. The generic circuit has over itIn addition, a field effect transistor between the secondary sidethe inductance and the ground is connected. The gateof the switch forming a field effect transistor is connected to thePrimary side of the inductance connected. Will theInductance charged with a current pulse, so isthe field effect transistor is conducting. The current pulse flowsthus full by the shorted to ground coil. With terminationof the current pulse and beginning of the pulse pause blocks the field effect transistor,since its gate on the first freewheeling diode to the potentialthe mass is pulled. The stored in the inductanceEnergy can then act as a current through the two freewheeling diodes in theDrain the capacitor or the load connected to the output.

Diezuvor kurz beschriebene Schaltung des Standes der Technik ist sowohlin der Lage, Ausgangsspannungen zu liefern, die geringer sind alsdie Eingangsspannung. Sie wirkt dann als Abwärtswandler.Die Schaltung ist auch in der Lage, Ausgangsspannungen zu liefern,die höher sind als die Eingangsspannung. Sie wirkt dannals Aufwärtswandler.TheThe circuit of the prior art briefly described above is bothable to deliver output voltages less thanthe input voltage. It then acts as a down-converter.The circuit is also able to deliver output voltages,which are higher than the input voltage. It works thenas an up-converter.

Gleichstromwandler,die eine Schaltung aufweisen, die sowohl als Aufwärtswandlerals auch als Abwärtswandler wirken können, zeigendieDE 36 08 082 A1,DE 199 09 464 A1,DE 42 09 053 A1,DE 31 04 965 C2 sowieEP 0 779 700 A2.DC-DC converters having a circuit that can function as both up-converters and down-converters are shown in FIGS DE 36 08 082 A1 . DE 199 09 464 A1 . DE 42 09 053 A1 . DE 31 04 965 C2 such as EP 0 779 700 A2 ,

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäßeSchaltung hinsichtlich ihrer Effizienz zu verbessern.Of theInvention is based on the object, a genericImprove circuit efficiency.

Gelöstwird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebeneErfindung, wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösungder Aufgabe darstellt und mit jedem anderen Anspruch kombinierbar ist.SolvedThe object is achieved by the specified in the claimsInvention, each claim being an independent solutionrepresents the task and can be combined with any other claim.

Zunächstund im Wesentlichen ist ein Abschalter vorgesehen, der das Schaltsignal,mit welchem der Schalter geschaltet wird, unterdrückt.Wird das Schaltsignal nicht unterdrückt, so arbeitet die Schaltungin bekannter Weise als Auf-/Abwärtswandler. Wird das Schaltsignalunterdrückt, so arbeitet die Schaltung als reiner Abwärtswandler.In diesem Falle hat die zweite Freilaufdiode eine untergeordnete Funktion.Wesentlich ist die erste Freilaufdiode, durch welche in der Pulspauseder Entladestrom der Induktivität fließen kann.In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schalterein Transistor ist, dessen Gate bzw. dessen Basis übereine Diode mit der Primärseite der Induktivitätverbunden ist. Das Gate bzw. die Basis des Transistors kann darüberhinaus mit einem Pull-up-Widerstand mit der Ausgangsseite der zweitenFreilaufdiode verbunden sein. Die primärseitig an der Induktivitätanliegende Pulsspannung ist zufolge der in Sperrrichtung geschaltetenDiode nicht mehr in der Lage, das Gate mit der erforderlichen Schaltspannungzu versorgen. Hierzu dient der Pull-up-Widerstand, mit dem das Gatean der Ausgangsspannung anliegt. Die das Gate des Transistors mitder Primärseite der Induktivität verbindende Diodeist aber für das Sperren des den Schalter ausbildendenTransistors verantwortlich, sobald die Pulspause einsetzt. Dannbefindet sich die Kathode der Diode im Wesentlichen auf Massepotential.In einer ersten Variante ist vorgesehen, dass der Abschalter voneinem Transistor ausgebildet wird, der zwischen Gate bzw. Basisdes den Schalter ausbildenden Transistors und Masse geschaltet ist.Leitet der Transistor, so ist das Gate des den Schalter ausbildendenTransistors bzw. dessen Basis mit Masse verbunden, so dass der Transistor sperrt.Wegen der in Sperrrichtung geschalteten Diode zwischen Gate bzw.Basis und Induktivität führt dies nicht zu einemKurzschluss. Auch ausgangsspannungsseitig ist ein Kurzschluss verhindert,da der Pull-up-Widerstand entsprechend hochohmig gewähltist. In einer Variante der Erfindung kann der Abschalter von einemKomparator oder von einem Doppelkomparator ausgebildet sein. DerKomparator kann eine Eingangsspannung oder eine Ausgangsspannungmit einer Referenzspannung vergleichen. Liegt die Ausgangsspannungoberhalb eines bestimmten Referenzwertes, kann der Komparator oder derDoppelkomparator die Betriebsweise des Gleichstromwandlers auf Auf-/Abwärtswandlungumschalten. Liegt die Ausgangsspannung aber unterhalb eines Referenzwertes,so wird der Gleichstromwandler im reinen Abwärtswandel-Betriebbetrieben, welcher eine höhere Effizienz besitzt. Besondersbevorzugt liegt an einem Komparator eine von der Eingangsspannunggewonnene erste Spannung und eine weitere, von der Ausgangsspannunggewonnene Spannung an. Mit diesem Komparator kann dann zwischenAuf-/Abwärtswandlung und reiner Abwärtswandlungumgeschaltet werden, wenn die von der Ausgangsspannung gewonneneSpannung die von der Eingangsspannung gewonnene Spannung über- oderunterschreitet. Mit einem zweiten Komparator lässt sicheine Anlaufstrombegrenzung bzw. eine Netzausfallüberbrückungerzielen, wenn die aus der Ausgangsspannung gewonnene Spannung miteiner Referenzspannung, die ebenfalls aus der Ausgangsspannung gewonnenwird, verglichen wird. Dabei kann die Referenzspannung bevorzugteinen vorgegebenen Wert nicht überschreiten. Dies ist vorzugsweisedurch die Verwendung einer Zehnerdiode realisiert. Die aus der Eingangsspannunggewonnene Spannung kann unter Verwendung einer Zehnerdiode einenfesten Betrag geringer sein als die tatsächliche Eingangsspannung.Ebenso kann die aus der Ausgangsspannung gewonnene Spannung unter Verwendungeiner Zehnerdiode um einen festen Betrag geringer sein als die tatsächliche,am Ausgangskondensator anliegende Ausgangsspannung. Wie beim Standder Technik werden Pulsweiten/Längenverhältnis übereine Rückführung der Ausgangsspannung bzw. eineaus der Ausgangsspannung abgeteilte Spannung an dem Schaltreglergewonnen. Es ist ein zusätzlicher Schalter vorgesehen,mit dem von der Auf-/Abwärtswandlung der Mischtopologie desStandes der Technik auf eine reine Abwärtswandlung umschaltbarist, ohne dass in den Betrieb des Schaltreglers eingegriffen werdenmuss. Die Schaltung liefert nach wie vor die für den Kurzschlussschaltererforderlichen Schaltsignale. Diese werden aber durch den Abschalterunterdrückt. Der Leistungstransistor kann als MOSFET ausgebildet sein.Er kann aber auch als Bipolar-Transistor verwirklicht sein. Durchdie Unterdrückung des Schaltsignals ist dieser Transistorbeim reinen Abwärtsbetrieb permanent sperrend.First and foremost, a cut-off switch is provided which suppresses the switching signal with which the switch is switched. If the switching signal is not suppressed, the circuit operates in a known manner as up / down converter. If the switching signal is suppressed, the circuit operates as a pure buck converter. In this case, the second freewheeling diode has a subordinate function. What is essential is the first freewheeling diode, through which the discharge current of the inductance can flow in the pulse interval. In one embodiment of the invention, it is provided that the switch is a transistor whose gate or its base is connected via a diode to the primary side of the inductor. The gate of the transistor may also be connected to the output side of the second free-wheeling diode with a pull-up resistor. The pulse voltage applied to the primary side of the inductance is no longer able to supply the gate with the required switching voltage as a result of the reverse-connected diode. This is done by the pull-up resistor with which the gate is connected to the output voltage. However, the diode connecting the gate of the transistor to the primary side of the inductor is responsible for blocking the transistor forming the switch as soon as the pulse pause starts. Then the cathode of the diode is substantially at ground potential. In a first variant, it is provided that the cut-off switch is formed by a transistor which is connected between the gate or base of the transistor forming the switch and ground. If the transistor is conducting, then the gate of the transistor forming the switch or its base is connected to ground, so that the transistor blocks. Because of the reverse-connected diode between the gate and base and inductance, this does not lead to a short circuit. Also output voltage side, a short circuit is prevented, since the pull-up resistor is selected correspondingly high impedance. In a variant of the invention, the shutdown of a comparator or a dop be formed pelkomparator. The comparator may compare an input voltage or an output voltage with a reference voltage. If the output voltage is above a certain reference value, the comparator or the double comparator can switch the operation mode of the DC-DC converter to up / down conversion. But if the output voltage is below a reference value, the DC-DC converter is operated in the pure down-conversion mode, which has a higher efficiency. Particularly preferably, a first voltage obtained from the input voltage and a further voltage derived from the output voltage are applied to a comparator. With this comparator can then be switched between up / down conversion and pure down conversion when the voltage obtained from the output voltage exceeds the voltage obtained from the input voltage or below. With a second comparator, a start-up current limitation or a power failure bypass can be achieved if the voltage obtained from the output voltage is compared with a reference voltage, which is likewise obtained from the output voltage. In this case, the reference voltage may preferably not exceed a predetermined value. This is preferably realized by the use of a zener diode. The voltage derived from the input voltage may be a fixed amount less than the actual input voltage using a tens diode. Similarly, the voltage obtained from the output voltage can be lower by a fixed amount than the actual output voltage applied to the output capacitor using a 10-diode. As in the prior art, pulse width / length ratio are obtained via a feedback of the output voltage or a voltage divided off from the output voltage at the switching regulator. An additional switch is provided, with which the up / down conversion of the prior art mixing topology can be switched to a pure down-conversion without having to intervene in the operation of the switching regulator. The circuit still supplies the switching signals required for the shorting switch. These are suppressed by the switch. The power transistor may be formed as a MOSFET. But it can also be realized as a bipolar transistor. By suppressing the switching signal, this transistor is permanently blocking in pure down mode.

Ausführungsbeispieleder Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungenerläutert. Es zeigen:embodimentsThe invention will be described below with reference to the accompanying drawingsexplained. Show it:

1 einerstes Schaltungsbeispiel und 1 a first circuit example and

2 einzweites Schaltungsbeispiel. 2 a second circuit example.

Beidem in der1 dargestellten ersten Schaltungsbeispielliegt an einem, von einem integrierten Schaltkreis gebildeten SchaltreglerSR eine Eingangsspannung UIN an. Die Eingangsspannung UIN kann gegenüberMasse GND beispielsweise einen Wert von 24 Volt besitzen. Der SchaltreglerSR besitzt einen Eingang FB, an dem eine Rückkopplungsspannunganliegt, die über die Widerstandsbrücke R1, R2aus der an einem Ausgangskondensator C1 anliegenden AusgangsspannungUOUT gewonnen ist. Diese Rückkopplungsspannung UFB istproportional zur Ausgangsspannung UOUT.In the in the 1 shown first circuit example is applied to a, formed by an integrated circuit switching regulator SR an input voltage UIN. The input voltage UIN can have a value of 24 volts with respect to ground GND, for example. The switching regulator SR has an input FB, to which a feedback voltage is applied, which is obtained via the resistance bridge R1, R2 from the output voltage UOUT applied to an output capacitor C1. This feedback voltage UFB is proportional to the output voltage UOUT.

DerAusgang OUT des Schaltreglers SR liefert pulsförmige Ströme/Spannungen,wobei das Puls-/Pausenverhältnis der Strompulse PWM von derHöhe der Rückkopplungsspannung UFB abhängt.Es handelt sich dabei bevorzugt um rechteckige Pulse, deren Spannungder Eingangsspannung UIN entspricht.Of theOutput OUT of switching regulator SR supplies pulsed currents / voltages,wherein the pulse / pause ratio of the current pulses PWM from theHeight of the feedback voltage UFB depends.These are preferably rectangular pulses whose voltagethe input voltage UIN corresponds.

Eineerste Freilaufdiode D1 ist in Sperrrichtung zwischen dem AusgangOUT des Schaltreglers SR und Masse GND geschaltet. Der Ausgang OUT desSchaltreglers ist mit der Primarseite einer eine Induktivitätbildenden Spule L verbunden. Die Sekundärseite der SpuleL ist mit der Anode einer zweiten Freilaufdiode D2 verbunden, derenKathode mit der Messbrücke R1, R2 und dem Ausgangskondensator C1verbunden ist. Die andere Klemme des Ausgangskondensators C1 liegtan Masse GND.Afirst freewheeling diode D1 is in the reverse direction between the outputOUT of the switching regulator SR and ground GND switched. The output OUT of theSwitching regulator is one with the primary side of an inductanceforming coil L connected. The secondary side of the coilL is connected to the anode of a second freewheeling diode D2 whoseCathode with the measuring bridge R1, R2 and the output capacitor C1connected is. The other terminal of the output capacitor C1 is locatedto ground GND.

EinTransistor T1, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel umeinen Feldeffekttransistor (MOSFET) handelt, ist mit der Primärseiteder Induktivität L und Masse GND verbunden. Das Gate deseinen Schalter bildenden Transistors T1 ist mit einer Diode D3 (bevorzugteiner Schottky-Diode) mit der Primärseite der InduktivitätL verbunden, wobei die Anode der Diode D3 am Gate des TransistorsT1 und die Kathode der Diode D3 an der Primärseite derInduktivität L liegt. Das Gate des Transistors T1 ist darüber hin-ausmit einem Widerstand R3 mit der Kathode der Freilaufdiode D2 verbunden.Der Widerstand R3 wirkt als Pull-up-Widerstand, der das Gate desTransistors T1 auf ein Potential ziehen kann, bei dem der TransistorT1 leitend wirkt.OneTransistor T1, which is in the exemplary embodimentis a field effect transistor (MOSFET), is with the primary sidethe inductance L and ground GND connected. The gate of thea switch forming transistor T1 is connected to a diode D3 (preferreda Schottky diode) with the primary side of the inductorL, wherein the anode of the diode D3 at the gate of the transistorT1 and the cathode of the diode D3 at the primary side ofInductance L is. The gate of the transistor T1 is overconnected to a resistor R3 to the cathode of the freewheeling diode D2.The resistor R3 acts as a pull-up resistor, which is the gate of theTransistor T1 can pull to a potential at which the transistorT1 is conductive.

Diein2 dargestellte Schaltung des zweiten Ausführungsbeispielsweist die zuvor beschriebenen Elemente ebenfalls auf.In the 2 shown circuit of the second embodiment also has the elements described above.

Beidem in1 dargestellten ersten Ausführungsbeispielist zwischen Gate des den Schalter T1 bildenden Transistors undder Masse GND ein weiterer Schalter, nämlich in Form einesweiteren Transistors T2, geschaltet. Im Ausführungsbeispiel istder Kollektor eines NPN-Transistors mit dem Gate und der Emittermit Masse GND verbunden. Abhängig von einer an der Basisdes Transistors T2 anliegenden Spannung bzw. eines Basisstromeswird das Gate des Transistors T1 permanent gesperrt. Ansonsten wechseltdas Gate-Potential synchron mit den Pulsen PWM.At the in 1 shown first embodiment, between the gate of the transistor T1 forming the switch and the ground GND another switch, namely in the form of another transistor T2, connected. In the exemplary embodiment, the collector of an NPN transistor is connected to the gate and the emitter connected to ground GND. Depending on a voltage applied at the base of the transistor T2 or a base current, the gate of the transistor T1 is permanently blocked. Otherwise, the gate potential changes synchronously with the pulses PWM.

Liegtan der Basis des Transistors T2 keine Spannung an, arbeitet diein der1 dargestellte Schaltung als Auf-/Abwärtswandler.Liegt an der Primärseite der Spule L eine Pulsspannungan, und ist der Kondensator C1 aufgeladen, so liegt überdem Pull-up-Widerstand R3 am Gate des Transistors T1 eine positiveSpannung an. Der Transistor T1 ist leitend. Der Strompuls PWM fließtsomit durch die Induktivität L über den TransistorT1 unmittelbar nach Masse GND ab. Während des Pulses wirdin der Spule L Energie gespeichert. Mit Beendigung des Strompulseswird das an der Primärseite der Induktivität anliegendePotential durch die in Sperrrichtung geschaltete Freilaufdiode D1im Wesentlichen auf Masse GND gezogen. Die Anode der Diode D3 und damitdas Gate des Transistors T1 liegen jetzt auf einem niedrigeren Potential,so dass der Transistor T1 sperrt. Die in der Spule L gespeicherteEnergie kann jetzt in Form eines Stroms über die beidenFreilaufdioden D1, D2 in den Kondensator C1 bzw. in eine am Ausgangangeschlossene Last fließen. Die Schaltung arbeitet inder zuvor beschriebenen Weise als Auf-/Abwärtswandler.If there is no voltage at the base of the transistor T2, the works in the 1 illustrated circuit as up / down converter. If a pulse voltage is applied to the primary side of the coil L, and if the capacitor C1 is charged, a positive voltage is present across the pull-up resistor R3 at the gate of the transistor T1. The transistor T1 is conductive. The current pulse PWM thus flows through the inductance L via the transistor T1 directly to ground GND. During the pulse L energy is stored in the coil. When the current pulse is terminated, the potential applied to the primary side of the inductance is essentially pulled to ground GND by the reverse-freewheeling diode D1. The anode of the diode D3 and thus the gate of the transistor T1 are now at a lower potential, so that the transistor T1 blocks. The stored energy in the coil L can now flow in the form of a current through the two freewheeling diodes D1, D2 in the capacitor C1 and in a load connected to the output. The circuit operates in the manner described above as up / down converter.

Wirddie Emitterkollektorstrecke des Schalttransistors T2 leitend, sowird das ansonsten mit den Pulsen PWM synchronisierte SchaltsignalUS unterdrückt. Es liegt permanent im Wesentlichen aufdem Potential der Masse GND. Dies hat zur Folge, dass der TransistorT1 permanent sperrt. Die Schaltung wirkt jetzt als reiner Abwärtswandler.Im Ladezustand ist jetzt die Sekundärseite der InduktivitätL nicht mehr mit der Masse GND kurzgeschlossen, sondern liegt überder Diode D2 in leitender Verbindung an Ausgangskondensator C1,so dass nicht nur der Entladestrom während der Pulspause,sondern auch der Ladestrom während des Pulses in den Kondensator C1bzw. die Last fließen kann.Becomesthe emitter collector path of the switching transistor T2 conductive, sobecomes the otherwise synchronized with the pulses PWM switching signalUS suppressed. It is essentially permanentthe potential of the ground GND. As a result, the transistorT1 permanently locks. The circuit now acts as a pure buck converter.In the charge state, the secondary side of the inductance is nowL is no longer shorted to ground GND, but is overthe diode D2 in conductive connection to output capacitor C1,so not only the discharge current during the pulse break,but also the charging current during the pulse in the capacitor C1or the load can flow.

Beidem in der2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispielwird der Abschalter zur Unterdrückung des SchaltsignalsUS von einem Doppelkomparator K1, K2 ausgebildet. Die Ausgangstransistorender Komparatoren sind vorzugsweise Open-Collector-Typen. Die Ausgangstransistoren derKomparatoren können dann ohne Bedenken parallel geschaltetwerden. Die Ausgänge der beiden Komparatoren K1, K2 liegenam Gate des Schalttransistors T1 an. Ist einer der beiden Ausgängeder Komparatoren K1, K2 auf Massepotential GND, so ist das SchaltsignalUS unterdrückt. Die Schaltung kann somit nur als Auf-/Abwärtswandlerarbeiten, wenn an beiden Komparatoren K1, K2 kein Massepotential anliegt.Die Schaltung lässt sich noch um beliebige weitere Komparatorenergänzen, die alle zu den beiden Komparatoren K1, K2 parallelgeschaltetsind.In the in the 2 In the second embodiment shown, the cut-off switch for suppressing the switching signal US is formed by a double comparator K1, K2. The output transistors of the comparators are preferably open-collector types. The output transistors of the comparators can then be connected in parallel without hesitation. The outputs of the two comparators K1, K2 are applied to the gate of the switching transistor T1. If one of the two outputs of the comparators K1, K2 is at ground potential GND, then the switching signal US is suppressed. The circuit can thus only work as an up / down converter if no ground potential is applied to the two comparators K1, K2. The circuit can be supplemented by any other comparators, all of which are connected in parallel to the two comparators K1, K2.

DerAusgang des Komparators K2 ist im Regelbetrieb hochohmig. Der positiveEingang des Komparators K2 ist eine aus der Ausgangsspannung OUTgewonnene Spannung U3. Die Spannung U3 wird an einer Brückenschaltungabgegriffen, die aus einer Zehnerdiode ZD3 und einem WiderstandR6 besteht, die zwischen Masse GND und Ausgang geschaltet ist. DieSpannung U3 ist somit immer um die Zehnerspannung der ZehnerspannungZD3 geringer als die Ausgangsspannung OUT. Die Zehnerspannung derZehnerdiode ZD3 kann bspw. 6 Volt betragen.Of theOutput of the comparator K2 is in high-impedance operation. The positiveInput of the comparator K2 is one of the output voltage OUTgained voltage U3. The voltage U3 is applied to a bridge circuittapped, which consists of a Zener diode ZD3 and a resistorR6 is connected between ground GND and output. TheVoltage U3 is therefore always around the tensial voltage of the ten-voltageZD3 less than the output voltage OUT. The tenfold of theZener diode ZD3 can be, for example, 6 volts.

Andem negativen Eingang des Komparators K2 liegt ebenfalls eine ausder Ausgangsspannung OUT gewonnene Spannung U2 an. Auch diese Spannungwird von einer aus einer Zehnerdiode ZD2 und einem Widerstand R5gebildeten Brückenschaltung zwischen Ausgang und MasseGND gewonnen. Allerdings liegt hier die Zehnerdiode nicht am Ausgang,sondern an Masse GND, so dass die Spannung U2 einen Maximalwertnicht überschreiten kann. Auch diese Zehnerdiode kann eineZehnerspannung von 6 Volt besitzen. Liegt die Spannung U3 überder Spannung U2, ist der Ausgang des Komparators K2 hochohmig. DerAusgang des Komparators K2 ist demzufolge nur dann auf Massepotential, wenndie Spannung U3 geringer oder gleich der Spannung U2 ist. Dies istinsbesondere beim Anlaufen der Fall. Damit ist sichergestellt, dassbeim Anlaufen, also beim langsamen Ansteigen der AusgangsspannungOUT von Null bis auf den Sollwert, eine reine Abwärtswandlungerfolgt. Es ist somit eine Anlaufstrombegrenzung gegeben. DieseArt der Beschaltung wirkt auch als Netzausfallüberbrückung.AtThe negative input of the comparator K2 is also one ofvoltage U2 obtained from the output voltage OUT. Also this tensionis one of a Zener diode ZD2 and a resistor R5formed bridge circuit between output and groundGND won. However, here is the Zener diode not at the output,but to ground GND, so that the voltage U2 is a maximum valuecan not exceed. Also this Zehnerdiode can aHave a Zener voltage of 6 volts. Is the voltage U3 overthe voltage U2, the output of the comparator K2 is high impedance. Of theOutput of the comparator K2 is therefore only at ground potential, ifthe voltage U3 is less than or equal to the voltage U2. This isespecially when starting up the case. This ensures thatwhen starting up, so when slowly increasing the output voltageOUT from zero to the setpoint, a pure down-conversionhe follows. It is thus given a start-up current limit. TheseType of wiring also acts as a power failure bridging.

DerKomparator K1 ist mit seinem positiven Eingang an der oben bereitserwähnten Spannung U3 angeschlossen. Diese Spannung istwie bereits erwähnt um einen Festbetrag geringer als dieAusgangsspannung OUT. Am negativen Eingang des Komparators K1 liegteine von der Eingangsspannung UIN gewonnene Spannung U1 an. Hierzuist zwischen Eingang und Masse GND eine weitere, aus einer ZehnerdiodeZD1 und einem Widerstand R4 gebildete Brückenschaltungvorgesehen. Die Zehnerdiode liegt an der Eingangsspannung, so dassU1 einen Wert erhält, der um die Zehnerspannung der ZehnerdiodeZD1 geringer ist als die Eingangsspannung UIN. Die Zehnerspannungdieser Zehnerdiode ZD1 kann ebenfalls 6 Volt betragen.Of theComparator K1 is already with its positive input at the topmentioned voltage U3 connected. This tension isas already mentioned, a fixed amount less than thatOutput voltage OUT. At the negative input of the comparator K1 is locateda voltage U1 obtained from the input voltage UIN. For thisis between input and ground GND another, from a tens diodeZD1 and a resistor R4 bridge circuit formedintended. The zener diode is connected to the input voltage, so thatU1 receives a value about the ten-voltage of the tens diodeZD1 is less than the input voltage UIN. The tens tensionthis Zener diode ZD1 can also be 6 volts.

DurchVergleich der beiden Spannungen U1 und U3 mittelst des KomparatorsK1 kann im Regelbetrieb zwischen Auf- und Abwärtswandlungund Abwärtswandlung umgeschaltet werden. Solange die SpannungU1 größer ist als die Spannung U3, arbeitet dieSchaltung als Abwärtswandlung. Sinkt die Spannung U1 aberunter die Spannung U3, so schaltet der Komparator um auf Auf- undAbwärtswandlung. Auch hier erfolgt das Umschalten durchUnterdrücken bzw. Aufheben der Unterdrückung des SchaltsignalsUS, welches synchronisiert mit den Pulsen PWM am Gate des TransistorsT1 anliegt.By comparing the two voltages U1 and U3 by means of the comparator K1 can be switched in normal operation between up and down conversion and down conversion. As long as the Voltage U1 is greater than the voltage U3, the circuit operates as a down-conversion. If the voltage U1 drops below the voltage U3, however, the comparator switches to up and down conversion. Again, the switching is done by suppressing or canceling the suppression of the switching signal US, which is applied synchronously with the pulses PWM at the gate of the transistor T1.

DerSchaltregler wird über eine Spannungsteilerschaltung R1,R2 mit einer Feedback-Spannung UFB versorgt. Aus der Höhedieser Spannung bestimmt der Schaltregler das Pulsweitenverhältnisder Pulse PWM. Es sind auch andere Umschaltkriterien fürdie Umschaltung der Betriebsarten denkbar. Dies muss nicht notwendigerweisemit Hilfe von Komparatoren erfolgen. Wesentlich ist, dass geeigneteMittel verwendet werden, mit denen das Schaltsignal US unterdrücktwird bzw. auf Massepotential gehalten wird.Of theSwitching regulator is connected via a voltage divider circuit R1,R2 supplied with a feedback voltage UFB. From the heightThis voltage determines the switching regulator, the pulse width ratiothe pulse PWM. There are also other switching criteria forthe switching of the operating modes conceivable. This does not necessarily have towith the help of comparators. It is essential that appropriateMeans are used with which the switching signal US suppressesis held or at ground potential.

Alleoffenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhaltder zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auchzu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegenderAnmeldung mit aufzunehmen.Alldisclosed features are essential to the invention (in itself).In the disclosure of the application is hereby also the disclosure contentthe associated / attached priority documents(Copy of the advance notice) fully included, toofor the purpose, features of these documents in claims presentRegistration with.

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Gleichstromwandler mit einer von einem Schaltregler(SR) pulsweise bestrombaren Induktivität (L), die ihrewährend der Bestromung gespeicherte Energie in Form einesStroms über Freilaufdioden (D1, D2) während derPulspausen zumindest teilweise an einen Ausgangskondensator (C1)abgibt, wobei eine erste Freilaufdiode (D1) den Eingang der Induktivität(L) mit Masse (GND) und die zweite Freilaufdiode (D2) den Ausgangder Induktivität (L) mit dem Ausgangskondensator (C1) verbindenund zwischen Ausgang der Induktivität (L) und Masse (GND) einmit einem Schaltsignal (US) schaltbarer Schalter (T1) vorgesehenist, wobei das Schaltsignal (US) mit den vom Schaltregler (SR) abgegebenenStrompulsen (PWM) synchronisiert ist, gekennzeichnet durch einenAbschalter (T2; K1, K2) zur Unterdrückung des Schaltsignals(US).DC-DC converter with one of a switching regulator(SR) pulse energized inductance (L), theirstored energy during the energization in the form of aCurrent via freewheeling diodes (D1, D2) during thePulse pauses at least partially to an output capacitor (C1)outputs, wherein a first freewheeling diode (D1) the input of the inductor(L) to ground (GND) and the second freewheeling diode (D2) to the outputconnect the inductance (L) to the output capacitor (C1)and between the output of the inductor (L) and ground (GND)provided with a switching signal (US) switchable switch (T1)is, wherein the switching signal (US) with the output from the switching regulator (SR)Current pulses (PWM) is synchronized, characterized by aDisconnector (T2, K1, K2) to suppress the switching signal(US).Gleichstromwandler nach Anspruch 1 oder insbesonderedanach, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschalter (T2) zur Unterdrückungdes Schaltsignals (US) das Gate bzw. die Basis eines den Schalter(T1) ausbildenden Transistors auf einem im Wesentlichen festen Potentialund insbesondere dem Massepotential (GND) hält, so dassder Transistor (T1) permanent sperrt.DC-DC converter according to claim 1 or in particularafter, characterized in that the cut-off (T2) for suppressionof the switching signal (US) the gate or the base of a switch(T1) forming transistor at a substantially fixed potentialand in particular the ground potential (GND) holds, so thatthe transistor (T1) permanently blocks.Gleichstromwandler nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet,dass das Schaltsignal (US) mittelst einer Diode (D3) aus der amEingang der Induktivität (L) anliegenden Spannung bzw.durch Abgriff an der zweiten Freilaufdiode (D2) über einenPull-up-Widerstand (R3) gewonnen wird.DC-DC converter according to one or more of the precedingClaims or in particular according thereto, characterizedthat the switching signal (US) by means of a diode (D3) from the amInput of the inductance (L) applied voltage orby tapping on the second freewheeling diode (D2) via aPull-up resistor (R3) is obtained.Gleichstromwandler nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet,dass der Abschalter von einem Komparator (K1, K2), insbesondereeinem Doppelkomparator ausgebildet wird.DC-DC converter according to one or more of the precedingClaims or in particular according thereto, characterizedthat the cut-off of a comparator (K1, K2), in particulara double comparator is formed.Gleichstromwandler nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet,dass der Komparator (K1, K2) bzw. der Doppelkomparator eine voneiner Eingangsspannung (UIN) abgeleitete erste Spannung (U1) miteiner von einer Ausgangsspannung (UOUT) gewonnenen Spannung (U3)vergleicht.DC-DC converter according to one or more of the precedingClaims or in particular according thereto, characterizedthat the comparator (K1, K2) or the double comparator one ofan input voltage (UIN) derived first voltage (U1) witha voltage obtained from an output voltage (UOUT) (U3)compares.Gleichstromwandler nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet,dass der Komparator (K2) eine von der Ausgangsspannung (UOUT) gewonneneReferenzspannung (U2), die einem Maximalwert nicht überschreitenkann, mit einer von der Ausgangsspannung (UOUT) gewonnenen Spannung(U3) vergleicht, die um einen festen Betrag niedriger ist als dieAusgangsspannung.DC-DC converter according to one or more of the precedingClaims or in particular according thereto, characterizedin that the comparator (K2) obtains one of the output voltage (UOUT)Reference voltage (U2) that does not exceed a maximum valuecan, with a voltage derived from the output voltage (UOUT)(U3), which is lower than the one by a fixed amountOutput voltage.
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