DE10061738A1 - DC/DC converter has controler that deactivates linear regulator after end of start-up phase and then uses output voltage from base unit as operating voltage - Google Patents
DC/DC converter has controler that deactivates linear regulator after end of start-up phase and then uses output voltage from base unit as operating voltageInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen DC/DC-Wandler zum Umwan deln einer Eingangsspannung in eine vorgegebene Sollspannung mit einer Wandlergrundeinheit, die bei eingangsseitiger Be aufschlagung mit der Eingangsspannung ausgangsseitig eine Ausgangsspannung erzeugt, einer die Ausgangsspannung überwa chenden Steuereinrichtung, die die Wandlergrundeinheit derart ansteuert, dass diese als Ausgangsspannung die vorgegebene Sollspannung abgibt, und einem eingangsseitig mit der Ein gangsspannung beaufschlagten und ausgangsseitig mit einem Spannungsversorgungseingang der Steuereinrichtung verbundenen Linearregler, der in der Anlaufphase nach einem Inbetriebneh men des DC/DC-Wandlers die Steuereinrichtung mit Versorgungs spannung zu deren Betrieb versorgt.The invention relates to a DC / DC converter for umwan deln an input voltage in a predetermined target voltage with a converter base unit, which with Be surcharge with the input voltage on the output side Output voltage generated, one over the output voltage appropriate control device that the converter base unit in such a way controls that this as the output voltage the specified Outputs target voltage, and one on the input side with the on applied to the output voltage and on the output side with a Power supply input of the control device connected Linear controller, which is in the start-up phase after commissioning men of the DC / DC converter the control device with supply voltage supplied for their operation.
Ein derartiger DC/DC-Wandler ist in einem unter dem Produkt namen "Profiset 71" vertriebenen Telekommunikationsgerät der Siemens AG enthalten.Such a DC / DC converter is contained in a telecommunications device from Siemens AG sold under the product name "Profiset 71 ".
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen DC/DC-Wand lern mit einem besonders großen Wirkungsgrad anzugeben.The invention has for its object a DC / DC wall learn to show off with a particularly high degree of efficiency.
Diese Aufgabe wird bei einem DC/DC-Wandler der eingangs ange gebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuer einrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie nach Beendigung der Anlaufphase den Linearregler deaktiviert und als Versor gungsspannung die Ausgangsspannung der Wandlergrundeinheit verwendet. This task is the beginning of a DC / DC converter given type solved according to the invention in that the tax device is designed in such a way that after completion deactivated the linear controller during the start-up phase and as a supplier voltage the output voltage of the converter base unit used.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen DC/DC-Wandlers besteht darin, dass bei diesem der Linearregler nach dem Ab schluss der Anlaufphase abgeschaltet wird und statt der von dem Linearregler bereitgestellten Versorgungsspannung die Ausgangsspannung der Wandlergrundeinheit zur Strom- bzw. Spannungsversorgung der Steuereinrichtung herangezogen wird; denn Verluste, die durch den Linearregler zwangsläufig verur sacht werden, werden bei dem erfindungsgemäßen DC/DC-Wandler nach Abschluss der Anlaufphase nämlich zuverlässig vermieden, da der Linearregler deaktiviert wird.A major advantage of the DC / DC converter according to the invention consists in the fact that the linear controller with the Ab at the end of the start-up phase and instead of the supply voltage provided to the linear regulator Output voltage of the converter base unit for current or Power supply of the control device is used; because losses that are inevitably caused by the linear regulator be gently in the DC / DC converter according to the invention after the start-up phase has been reliably avoided, because the linear regulator is deactivated.
Eine zusätzliche Verbesserung des Wirkungsgrades wird bei der DC/DC-Wandlung erfindungsgemäß dann erreicht, wenn die Steu ereinrichtung nach Abschluss der Anlaufphase die Wandler grundeinheit mit einem getakteten bzw. gepulsten Steuersignal ansteuert; denn dadurch wird die Ansteuerung der Wandler grundeinheit von der "Linearregler-Ansteuerung" in der An laufphase zu der besonders verlustarmen "DC/DC-Wandleransteu erung" überführt.An additional improvement in efficiency is at DC / DC conversion achieved according to the invention when the tax set up the converter after the start-up phase basic unit with a clocked or pulsed control signal controls; because this will control the converter Basic unit of the "linear controller control" in the An running phase to the particularly low-loss "DC / DC converter control conviction ".
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen DC/DC-Wand lers ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Linearregler durch die Wandlergrundeinheit und eine die Wandlergrundein heit ansteuernde Anlaufschaltung gebildet ist und die Steuer einrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie nach Beendigung der Anlaufphase die Anlaufschaltung deaktiviert. Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen DC/DC-Wandlers benutzt der Linearregler die Wandlergrundeinheit mit, so dass auf die entsprechenden Bauelemente beim Linearregler verzichtet wer den kann. Der DC/DC-Wandler gemäß dieser Weiterbildung ist wegen seiner reduzierten Bauelementeanzahl daher besonders kostengünstig. According to a development of the DC / DC wall according to the invention It is also provided according to the invention that the linear regulator through the converter base unit and one the converter base unit driving circuit is formed and the tax device is designed in such a way that after completion the start-up phase is deactivated during the start-up phase. At this Further development of the DC / DC converter according to the invention is used the linear controller with the converter base unit, so that on the corresponding components in the linear regulator who does not that can. The DC / DC converter according to this training is special because of its reduced number of components inexpensive.
Die Funktion der Steuereinrichtung läßt sich besonders kos tengünstig durch einen Mikroprozessor erzielen, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, wenn die Steuereinrichtung durch einen Mikroprozessor gebildet ist.The function of the control device can be particularly kos Achieve low-cost through a microprocessor, making it is considered advantageous if the control device is formed by a microprocessor.
Um sicherzustellen, dass eine Fehlfunktion der Steuereinrich tung zu keiner unzulässig hohen Ausgangsspannung der Wandler grundeinheit führen kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anlaufschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie nach der Deaktivierung durch die Steuereinrichtung als eine Schutzeinrichtung wirkt, die die Ausgangsspannung der Wand lergrundeinheit begrenzt, falls die Ausgangsspannung eine vorgegebene Maximalspannung überschreitet.To ensure that the control unit malfunctions towards an impermissibly high output voltage of the converter basic unit can be provided according to the invention, that the start-up circuit is designed such that it after deactivation by the control device as one Protective device acts on the output voltage of the wall Basic unit limited if the output voltage is a specified maximum voltage exceeds.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Tele kommunikationsgerät mit einem DC/DC-Wandler anzugeben, der einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist.The invention is also based on the object, a telephoto communication device with a DC / DC converter to specify the has a particularly high efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Telekom munikationsgerät gemäß Anspruch 5.According to the invention, this object is achieved by a telecom Communication device according to claim 5.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Telekommuni kationsgerätes ist vorgesehen, dass das Telekommunikationsge rät einen Mikroprozessor zur Steuerung der Telekommunika tionsfunktionen des Telekommunikationsgerätes aufweist; denn Mikroprozessoren sind zur Steuerung von Telekommunikationsge räten hervorragend geeignet.According to a further development of the telecommunications university according to the invention Kationsgerätes is provided that the Telekommunikationsge advises a microprocessor to control the telecommunications tion functions of the telecommunications device; because Microprocessors are used to control telecommunications advised excellently.
Um die Anzahl der Bauelemente bei dem erfindungsgemäßen Tele kommunikationsgerät so gering wie möglich zu halten, ist er findungsgemäß vorgesehen, dass der Mikroprozessor des Tele kommunikationsgerätes die Steuereinrichtung des DC/DC-Wand lers bildet.To the number of components in the tele according to the invention it is to keep the communication device as low as possible provided according to the invention that the microprocessor of the Tele communication device the control device of the DC / DC wall lers educates.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigtTo illustrate the invention shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild für ein erstes Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Telekommunikationsge räts mit dem erfindungsgemäßen DC/DC-Wandler, Fig. 1 is a block diagram for a first game of Ausführungsbei Telekommunikationsge invention Raets with the inventive DC / DC converter,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für ein zweites Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Telekommunikationsge räts mit dem erfindungsgemäßen DC/DC-Wandler, Fig. 2 is a block diagram for a second game of Ausführungsbei Telekommunikationsge invention Raets with the inventive DC / DC converter,
Fig. 3 einen elektrischen Schaltplan im Detail für das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 und Fig. 3 is an electrical circuit diagram in detail for the embodiment of FIGS. 2 and
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf eines getakteten Rechteck signals, mit dem ein in dem erfindungsgemäßen Tele kommunikationsgerät gemäß den Fig. 1, 2 und 3 enthaltener Mikroprozessor eine Wandlergrundeinheit des Telekommunikationsgerätes ansteuert. Fig. 4 shows the time course of a clocked square wave signal with which a in the tele communication device according to the invention shown in FIGS. 1, 2 and 3 controls a processor base unit of the telecommunication device.
Die Fig. 1 zeigt ein Telekommunikationsgerät 5 mit einer Wandlergrundeinheit 10. Diese Wandlergrundeinheit 10 ist an ihrem Eingang E10 mit einer Telefonnetzgleichspannung eines Telefonnetzes 11 als Eingangsspannung Ue beaufschlagt. Ue kann beispielsweise 40 V betragen. An ihrem Ausgang A10 ist der Wandlergrundeinheit 10 ein Mikroprozessor 15 als Steuer einrichtung nachgeschaltet. Konkret ist der Ausgang A10 der Wandlergrundeinheit 10 mit einem Eingang E15 des Mikroprozes sors 15 verbunden. Der Mikroprozessor 15 ist ausgangsseitig, und zwar an einem Steuerausgang S15a, an einen Steuereingang S10 der Wandlergrundeinheit 10 angeschlossen. An einem weite ren Steuerausgang S15b ist dem Mikroprozessor 15 ein Steuer eingang S20 eines Linearreglers 20 nachgeordnet. Dieser Line rarregler 20 ist eingangsseitig - an einem Eingang E20 - mit der Telefonnetzgleichspannung Ue beaufschlagt. Mit seinem Ausgang A20 ist der Linearregler 20 an einen Spannungsversorgungseingang U15 des Mikroprozessors 15 angeschlossen. Der Mikroprozessor 15 weist einen Ausgang A15 auf, an den sons tige zum Betrieb des Telekommunikationsgerätes 5 erforder liche Betriebseinrichtungen 25 an den Mikroprozessor ange schlossen sind. Die sonstigen Betriebseinrichtungen 25 weisen einen Betriebsspannungseingang V25 auf, der an den Ausgang A10 der Wandlergrundeinheit 20 angeschlossen ist. Fig. 1 shows a telecommunication unit 5 with a base unit 10 converter. This converter base unit 10 is supplied with a telephone network direct voltage of a telephone network 11 as input voltage Ue at its input E10. Ue can be 40 V, for example. At its output A10, the basic converter unit 10 is followed by a microprocessor 15 as a control device. Specifically, the output A10 of the basic converter unit 10 is connected to an input E15 of the microprocessor 15 . The microprocessor 15 is connected on the output side, specifically at a control output S15a, to a control input S10 of the converter base unit 10 . At a wide control output S15b, the microprocessor 15 is followed by a control input S20 of a linear regulator 20 . This line rarregler 20 is acted upon on the input side - at an input E20 - by the telephone network direct voltage Ue. With its output A20, the linear regulator 20 is connected to a voltage supply input U15 of the microprocessor 15 . The microprocessor 15 has an output A15 to which other operating devices 25 required for operating the telecommunication device 5 are connected to the microprocessor. The other operating devices 25 have an operating voltage input V25, which is connected to the output A10 of the converter base unit 20 .
Das Telekommunikationsgerät 5 gemäß der Fig. 1 wird wie folgt betrieben. Wird das Telekommunikationsgerät 5 an die Telefonnetzgleichspannung Ue angeschlossen, so wird der Line arregler 20 mit der Telefonnetzgleichspannung Ue beauf schlagt. Der Linearregler 20 gibt daraufhin an seinem Ausgang A20 eine Betriebsspannung Uv-Uv beträgt beispielsweise 5 V - ab, die zur Spannungsversorgung des Mikroprozessors 15 dient. Mit dieser Betriebsspannung Uv wird der Mikroprozessor 15 in Betrieb genommen.The telecommunication device 5 according to FIG. 1 is operated as follows. If the telecommunication device 5 is connected to the telephone network direct voltage Ue, the line regulator 20 is subjected to the telephone network direct voltage Ue. The linear regulator 20 then outputs an operating voltage Uv-Uv at its output A20, for example 5 V, which serves to supply the microprocessor 15 with voltage. The microprocessor 15 is started up with this operating voltage Uv.
Nach der Inbetriebnahme beginnt der Mikroprozessor 15, ein getaktetes Steuersignal St1 an den Steuereingang S10 der Wandlergrundeinheit 10 abzugeben. Mit diesem Steuersignal St1 wird die Wandlergrundeinheit 10 derart angesteuert, dass die Wandlergrundeinheit 10 mit der Telefonnetzgleichspannung Ue eine Ausgangsspannung Ua bildet, die beispielsweise 5 V be trägt und als Betriebsspannung zum Betrieb der sonstigen Be triebseinrichtungen 25 bzw. zum Betrieb des Telekommunika tionsgerätes 5 geeignet ist. Die Wandlergrundeinheit 10 und der Mikroprozessor 15 bilden dann also eine Art Regel schleife, die derart ausgestaltet ist, dass die Ausgangsspan nung Ua der Wandlergrundeinheit 10 einer vorgegebenen Soll spannung Usoll von beispielsweise Usoll = 5 V entspricht. Das getaktete Steuersignal St1 kann beispielsweise einen zeitli chen Verlauf aufweisen, wie er in der Fig. 4 gezeigt ist. After start-up, the microprocessor 15 begins to output a clocked control signal St1 to the control input S10 of the converter base unit 10 . With this control signal St1, the converter base unit 10 is controlled in such a way that the converter base unit 10 forms an output voltage Ua with the telephone network DC voltage Ue, which, for example, carries 5 V and is suitable as an operating voltage for operating the other operating devices 25 or for operating the telecommunications device 5 , The basic converter unit 10 and the microprocessor 15 then form a type of control loop, which is designed such that the output voltage Ua of the basic converter unit 10 corresponds to a predetermined target voltage Usoll of, for example, Usoll = 5 V. The clocked control signal St1 can, for example, have a temporal course, as shown in FIG. 4.
Sobald die Ausgangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 10 die vorgegebene Sollspannung Usoll aufweist, so ist die soge nannte Anlaufphase nach dem Anschluss des Telekommunikations gerätes 5 an das Telefonnetz 11 abgeschlossen. Wird dies von dem Mikroprozessor 15 durch Vergleich der Ausgangsspannung Ua mit einem der vorgegebenen Sollspannung Usoll entsprechenden, im Mikrorozessor 15 abgespeicherten Sollwert festgestellt, so erzeugt der Mikroprozessor 15 an seinem weiteren Steueraus gang S15b ein weiteres Steuersignal St2, durch das der Line arregler 20 abgeschaltet wird. Damit erzeugt der Linearregler 20 keine Betriebsspannung Uv mehr, mit der der Mikroprozessor 15 betrieben werden könnte. Mit der Abgabe des weiteren Steu ersignals St2 ist es damit erforderlich, dass der Mikropro zessor 15 zu seiner Spannungsversorgung die Ausgangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 10 bzw. die Sollspannung Usoll als Betriebsspannung verwendet.As soon as the output voltage Ua of the converter base unit 10 has the predetermined target voltage Usoll, the so-called start-up phase is completed after the connection of the telecommunication device 5 to the telephone network 11 . If this is determined by the microprocessor 15 by comparing the output voltage Ua with a desired value corresponding to the predetermined target voltage Usoll and stored in the micro-processor 15 , the microprocessor 15 generates another control signal St2 at its further control output S15b, by means of which the line regulator 20 is switched off , The linear regulator 20 thus no longer generates an operating voltage Uv with which the microprocessor 15 could be operated. With the delivery of the further control signal St2, it is therefore necessary for the microprocessor 15 to use the output voltage Ua of the converter base unit 10 or the target voltage Usoll as the operating voltage for its voltage supply.
Zusammengefasst bilden die Wandlergrundeinheit 10, der Line arregler 20 und der Mikroprozessor 15 einen DC/DC-Wandler, der das Telekommunikationsgerät 5 mit Betriebsspannung ver sorgt.In summary, the basic converter unit 10 , the line controller 20 and the microprocessor 15 form a DC / DC converter which provides the telecommunication device 5 with operating voltage.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Telekommunikationsgerät mit einem DC/DC-Wandler. Konkret zeigt die Fig. 2 ein Telefonnetz 103, an das ein Telekommu nikationsgerät 105 mit einer Wandlergrundeinheit 110 ange schlossen ist. Diese Wandlergrundeinheit 110 bildet mit ihrem Eingang E110 einen Anschluss E105 des Telekommunikationsge räts 105; der Eingang E110 der Wandlergrundeinheit 110 ist mit einer Telefonnetzgleichspannung Ue des Telefonnetzes 103 als Eingangsspannung beaufschlagt. Ue kann beispielsweise 40 V betragen. An ihrem Ausgang A110 ist der Wandlergrundeinheit 110 ein Mikroprozessor 115 als Steuereinrichtung nachgeschal tet. Konkret ist der Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 mit einem Messeingang M115 und mit einem Spannungsversor gungseingang U115 des Mikroprozessors 115 verbunden. Der Mik roprozessor 115 ist ausgangsseitig, und zwar mit einem Steu erausgang S115a, an einen Steuereingang S110a der Wandler grundeinheit 110 angeschlossen; außerdem ist ein weiterer Steuerausgang S115b des Mikroprozessors 115 mit einem Steuer eingang S120 einer Anlaufschaltung 120 verbunden. Die Anlauf schaltung 120 ist eingangsseitig - an einem Eingang E120a - an das Telefonnetz 103 angeschlossen und damit mit der Tele fonnetzgleichspannung Ue beaufschlagt. Mit einem weiteren Eingang E120b ist die Anlaufschaltung 120 an den Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 angeschlossen. Mit ihrem Ausgang A120 steht die Anlaufschaltung 120 mit einem weiteren Steuer eingang S110b der Wandlergrundeinheit 110 in Verbindung. Fig. 2 shows another embodiment of a telecommunications device with a DC / DC converter. Concretely, Fig. 2 shows a telephone network 103, to which a Telecommun nikationsgerät is joined 105 to a transducer 110 is the basic unit. This converter base unit 110 forms with its input E110 a connection E105 of the telecommunications device 105 ; the input E110 of the converter base unit 110 is supplied with a telephone network direct voltage Ue of the telephone network 103 as the input voltage. Ue can be 40 V, for example. At its output A110, the basic converter unit 110 is followed by a microprocessor 115 as a control device. Specifically, output A110 of converter base unit 110 is connected to a measurement input M115 and to a voltage supply input U115 of microprocessor 115 . The micro processor 115 is connected on the output side, with a control output S115a, to a control input S110a of the converter basic unit 110 ; In addition, a further control output S115b of the microprocessor 115 is connected to a control input S120 of a start-up circuit 120 . The start-up circuit 120 is connected on the input side - at an input E120a - to the telephone network 103 and is thus supplied with the telephone network DC voltage Ue. The start-up circuit 120 is connected to the output A110 of the basic converter unit 110 with a further input E120b. With its output A120, the start-up circuit 120 is connected to a further control input S110b of the converter base unit 110 .
Der Mikroprozessor 115 weist einen Ausgang A115 auf, an den sonstige zum Betrieb des Telekommunikationsgerätes 105 erfor derliche Betriebseinrichtungen 125 an den Mikroprozessor 115 angeschlossen sind. Die sonstigen Betriebseinrichtungen 125 sind zur Spannungsversorgung mit ihrem Eingang E125 mit dem Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 verbunden.The microprocessor 115 has an output A115 to which other operating devices 125 required for operating the telecommunication device 105 are connected to the microprocessor 115 . The other operating devices 125 are connected with their input E125 to the output A110 of the converter base unit 110 for the voltage supply.
Das Telekommunikationsgerät 105 gemäß der Fig. 2 wird wie folgt betrieben. Wird das Telekommunikationsgerät 105 an die Telefonnetzgleichspannung Ue angeschlossen, so wird die An laufschaltung 120 mit der Telefonnetzgleichspannung Ue beauf schlagt. Die Anlaufschaltung 120 gibt daraufhin an ihrem Aus gang A120 ein Steuersignal St1' ab; dieses Steuersignal St1' gelangt zur Wandlergrundeinheit 110 und steuert diese derart an, dass sie an ihrem Ausgang A110 eine Ausgangsspannung Ua von beispielsweise 5 V erzeugt. Mit dieser Ausgangsspannung Ua werden der Mikroprozessor 115 und die sonstigen Be triebseinrichtungen 125 in Betrieb genommen; die Ausgangs spannung Ua ist also die Betriebsspannung für den Mikropro zessor 115 und die sonstigen Betriebseinrichtungen 125.The telecommunication device 105 according to FIG. 2 is operated as follows. If the telecommunication device 105 is connected to the telephone network DC voltage Ue, the start-up circuit 120 is subjected to the telephone network DC voltage Ue. The start-up circuit 120 then outputs a control signal St1 'at its output A120; this control signal St1 'reaches converter base unit 110 and controls it in such a way that it generates an output voltage Ua of, for example, 5 V at its output A110. With this output voltage Ua, the microprocessor 115 and the other operating devices 125 are put into operation; The output voltage Ua is thus the operating voltage for the microprocessor 115 and the other operating devices 125 .
Nach der Inbetriebnahme beginnt der Mikroprozessor 115, ein Abschaltsignal St2' an den Steuereingang S120 der Anlauf schaltung 120 abzugeben; dieses Abschaltsignal St2' schaltet die Anlaufschaltung 120 ab. Außerdem erzeugt der Mikroprozes sor 115 ein getaktetes Ersatz-Steuersignal St3' und steuert mit diesem die Wandlergrundeinheit 110 derart an, dass die Wandlergrundeinheit 110 aus der Telefonnetzgleichspannung Ue weiterhin die Ausgangsspannung Ua von beispielsweise 5 V bil det; mit dieser Ausgangsspannung Ua wird die Versorgung der sonstigen Betriebseinrichtungen 125 bzw. des Telekommunika tionsgerätes 105 mit Betriebsspannung kontinuierlich fortge setzt.After commissioning, the microprocessor 115 begins to output a shutdown signal St2 'to the control input S120 of the startup circuit 120 ; this switch-off signal St2 'switches off the start-up circuit 120 . In addition, the microprocessor 115 generates a clocked replacement control signal St3 'and uses it to control the converter base unit 110 such that the converter base unit 110 continues to form the output voltage Ua of, for example, 5 V from the telephone network DC voltage Ue; With this output voltage Ua, the supply of the other operating devices 125 and the telecommunications device 105 with the operating voltage is continued continuously.
Die Wandlergrundeinheit 110 und der Mikroprozessor 115 bilden also nach Abschluss der Anlaufphase eine Art Regelschleife, die derart ausgestaltet ist, dass die Ausgangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 einer vorgegebenen Sollspannung Usoll = 5 V entspricht.The basic converter unit 110 and the microprocessor 115 thus form a type of control loop after the start-up phase, which is designed such that the output voltage Ua of the basic converter unit 110 corresponds to a predetermined target voltage Usoll = 5 V.
Die Anlaufschaltung 120 und die Wandlergrundeinheit 110 bil den eine Art Linearregler, der in der Anlaufphase nach der Inbetriebnahme des Telekommunikationsgerät 105 bzw. nach dem Anschluss des Telekommunikationsgeräts 105 an das Telefonnetz 103 den Mikroprozessor 115 mit Betriebsspannung versorgt und nach Abschluss der Anlaufphase von dem Mikroprozessor 115 de aktiviert wird. The start-up circuit 120 and the converter base unit 110 form a type of linear controller which supplies the microprocessor 115 with operating voltage in the start-up phase after the start-up of the telecommunication device 105 or after the connection of the telecommunication device 105 to the telephone network 103 and after the start-up phase has been completed by the microprocessor 115 de is activated.
Durch die Wandlergrundeinheit 110, die Anlaufschaltung 120 und den Mikroprozessor 115 wird ein DC/DC-Wandler gebildet, der die zum Betrieb des Telekommunikationsgerätes 105 erfor derliche Betriebsspannung erzeugt.By the converter base unit 110 , the start-up circuit 120 and the microprocessor 115 , a DC / DC converter is formed which generates the operating voltage required for the operation of the telecommunication device 105 .
Die Fig. 3 zeigt das Telekommunikationsgerät 105 gemäß dem in der Fig. 2 erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel noch mals im Detail. Man erkennt die Wandlergrundeinheit 110, die mit ihrem Eingang E110 an das Telefonnetz 103 angeschlossen und damit mit der Telefonnetzgleichspannung Ue beaufschlagt ist. Außerdem erkennt man die Anlaufschaltung 120, die mit ihrem einen Eingang E120a ebenfalls an das Telefonnetz 103 angeschlossen und damit ebenfalls mit der Telefonnetzgleich spannung Ue beaufschlagt ist. Im Unterschied zur Darstellung in der Fig. 2 ist in der Fig. 3 zusätzlich eine Verpolungs schutzschaltung 300 gezeigt, die elektrisch zwischen dem Te lefonnetz 103 und der Wandlergrundeinheit 110 bzw. der An laufschaltung 120 liegt. Die Verpolungsschutzschaltung 300 ist durch zwei Dioden 305 und 310 gebildet und hat die Funk tion, einen Defekt des Telekommunikationsgerätes 105 durch einen Anschluss des Gerätes mit verkehrter Polung zu vermei den. Durch die Dioden 305 und 310 wird die Telefonnetzgleich spannung Ue geringfügig (etwa 1,4 V) reduziert, was aber in der Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt ist. Fig. 3 shows the telecommunication device 105 according to the method described in FIG. 2, the second embodiment still again in detail. One recognizes the converter base unit 110 , which is connected with its input E110 to the telephone network 103 and is thus supplied with the telephone network direct voltage Ue. In addition, one recognizes the start-up circuit 120 , which is also connected to the telephone network 103 with its one input E120a and is therefore also supplied with the telephone network direct voltage Ue. In contrast to the illustration in FIG. 2, a polarity reversal protection circuit 300 is additionally shown in FIG. 3, which is electrically between the telephone network 103 and the converter base unit 110 or the start-up circuit 120 . The reverse polarity protection circuit 300 is formed by two diodes 305 and 310 and has the func tion to avoid a defect in the telecommunication device 105 by connecting the device with the wrong polarity. The diodes 305 and 310 reduce the telephone network DC voltage Ue slightly (approximately 1.4 V), but this is not shown in FIG. 3 for reasons of clarity.
Die Wandlergrundeinheit 110 weist an ihrem Eingang E110 einen Kondensator C1 auf, der mit seinem "+"-Anschluss an den Ein gang E110 angeschlossen ist. Der "-"-Anschluss des Kondensa tors C1 liegt auf Masse. An den Eingang E110 ist außerdem ein pnp-Transistor T1 mit seinem Emitter-Anschluss angeschlossen. Der Kollektor-Anschluss des pnp-Transistors T1 ist mit dem Kathoden-Anschluss einer Schottky-Diode verbunden, deren Anoden-Anschluss auf Masse liegt. Der Basis-Anschluss des pnp- Transistors T1 ist über einen Widerstand R1 mit dem Eingang E110 der Wandlergrundeinheit 110 sowie über einen zweiten Wi derstand R2 mit dem Kollektoranschluss eines ersten npn-Tran sistors T2 verbunden. Der Basis-Anschluss dieses ersten npn- Transistors T2 bildet den weiteren Steuereingang S110b der Wandlergrundeinheit 110; der Basis-Anschluss des ersten npn- Transistors T2 ist darüber hinaus an einen Anschluss eines dritten Widerstands R3 angeschlossen, dessen anderer An schluss den einen Steuereingang S110a der Wandlergrundeinheit 110 bildet.The converter base unit 110 has at its input E110 a capacitor C1 which is connected to the input E110 by its “+” connection. The "-" connection of capacitor C1 is grounded. A pnp transistor T1 is also connected to the input E110 with its emitter connection. The collector connection of the pnp transistor T1 is connected to the cathode connection of a Schottky diode, the anode connection of which is connected to ground. The base connection of the pnp transistor T1 is connected via a resistor R1 to the input E110 of the converter base unit 110 and via a second resistor R2 to the collector connection of a first npn transistor T2. The base connection of this first npn transistor T2 forms the further control input S110b of the converter base unit 110 ; the base connection of the first npn transistor T2 is moreover connected to a connection of a third resistor R3, the other connection of which forms the one control input S110a of the converter base unit 110 .
Der Kollektor-Anschluss des pnp-Transistors T1 ist außerdem mit einem Anschluss einer Induktivität verbunden, deren ande rer Anschluss an den "+"-Anschluss eines zweiten Kondensators C2 angeschlossen ist. Der "-"-Anschluss des zweiten Kondensa tors C2 liegt auf Masse. Der "+"-Anschluss des zweiten Kon densators C2 sowie der andere Anschluss der Induktivität bil den den Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110.The collector terminal of the pnp transistor T1 is also connected to a terminal of an inductor, the other terminal of which is connected to the "+" terminal of a second capacitor C2. The "-" connection of the second capacitor C2 is grounded. The “+” connection of the second capacitor C2 and the other connection of the inductor form the output A110 of the converter base unit 110 .
Die Anlaufschaltung 120 weist an ihrem einen Eingang E120a einen vierten Widerstand R4 auf; der eine Anschluss dieses vierten Widerstands R4 ist mit dem einen Eingang E120a der Anlaufschaltung 120 verbunden. Der andere Anschluss des vier ten Widerstands R4 bildet den Ausgang A120 der Anlaufschal tung 120; gleichzeitig ist der andere Anschluss des vierten Widerstands R4 mit dem Kollektor-Anschluss eines zweiten npn- Transistors T3 verbunden, dessen Emitter-Anschluss auf Masse liegt. Der Basis-Anschluss des zweiten npn-Transistors T3 ist mit einem Anschluss eines fünften Widerstands R5 und mit ei nem Anschluss eines sechsten Widerstands R6 verbunden. Der andere Anschluss des Widerstands R6 liegt auf Masse; der an dere Anschluss des Widerstands R5 bildet den weiteren Eingang E120b der Anlaufschaltung 120 und ist an den Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 angeschlossen und somit mit der Aus gangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 beaufschlagt.The start-up circuit 120 has a fourth resistor R4 at its one input E120a; one terminal of this fourth resistor R4 is connected to one input E120a of the starting circuit 120 . The other connection of the fourth resistor R4 forms the output A120 of the start-up circuit 120 ; at the same time, the other connection of the fourth resistor R4 is connected to the collector connection of a second npn transistor T3, the emitter connection of which is connected to ground. The base connection of the second npn transistor T3 is connected to a connection of a fifth resistor R5 and to a connection of a sixth resistor R6. The other connection of resistor R6 is grounded; the other connection of the resistor R5 forms the further input E120b of the start-up circuit 120 and is connected to the output A110 of the basic converter unit 110 and is thus acted upon by the output voltage Ua of the basic converter unit 110 .
An den weiteren Eingang E120b der Anlaufschaltung 120 ist außerdem eine Zener-Diode bzw. Z-Diode 21 mit ihrem Kathoden- Anschluss angeschlossen; der Anoden-Anschluss der Zener-Diode 21 steht mit dem Basis-Anschluss des zweiten npn-Transistors T3 sowie mit einem Anschluss eines siebten Widerstands R7 in Verbindung. Der andere Anschluss des siebten Widerstands R7 bildet den Steuereingang 5120 der Anlaufschaltung 120.A Zener diode or Z diode 21 is also connected to the further input E120b of the starting circuit 120 with its cathode connection; the anode connection of the Zener diode 21 is connected to the base connection of the second npn transistor T3 and to a connection of a seventh resistor R7. The other connection of the seventh resistor R7 forms the control input 5120 of the starting circuit 120 .
Mit dem Steuereingang 5120 der Anlaufschaltung 120 ist der weitere Steuerausgang S115b des Mikroprozessors 115 verbun den; dieser weitere Steuerausgang S115b ist durch einen An schluss P1 eines Mikrorechners 350 gebildet. Ein weiterer An schluss P2 des Mikrorechners 350 bildet den einen Steueraus gang S115a des Mikroprozessors 115. Ein dritter Anschluss P3 des Mikrorechners 350 ist mit einem durch zwei Widerstände R8 und R9 gebildeten Spannungsteiler verbunden. Der eine der beiden Widerstände R8 bildet den Messeingang M115 des Mikro prozessors 115. Zur Spannungsversorgung ist der Mikrorechner 350 mit einem Spannungseingang U350 mit dem Spannungsversor gungseingang U115 des Mikrorechners 115 und damit mit dem Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 verbunden.With the control input 5120 of the start-up circuit 120 , the further control output S115b of the microprocessor 115 is connected; this further control output S115b is formed by a connection P1 to a microcomputer 350 . Another connection P2 of the microcomputer 350 forms the one control output S115a of the microprocessor 115 . A third connection P3 of the microcomputer 350 is connected to a voltage divider formed by two resistors R8 and R9. One of the two resistors R8 forms the measurement input M115 of the microprocessor 115 . For the voltage supply, the microcomputer 350 is connected with a voltage input U350 to the voltage supply input U115 of the microcomputer 115 and thus to the output A110 of the converter base unit 110 .
Das Telekommunikationsgerät 105 gemäß der Fig. 3 funktio
niert wie folgt:
Wird das Telekommunikationsgerät 105 an das Telefonnetz 103
angeschlossen, so liegt an dem Mikrorechner 350 noch keine
Spannung an, die den Mikrorechner 350 in Betrieb setzen
könnte; denn die Ausgangsspannung Ua ist an dem zweiten Kondensator
C2 zunächst einmal gleich 0 V. Dies bedeutet, dass
der Mikrorechner an seinem ersten Eingang P1 und an seinem
zweiten Eingang P2 hochohmig ist.The telecommunication device 105 according to FIG. 3 functions as follows:
If the telecommunication device 105 is connected to the telephone network 103, so is applied to the microcomputer 350 at no tension, which could set the microcomputer 350 in operation; because the output voltage Ua at the second capacitor C2 is initially equal to 0 V. This means that the microcomputer has high impedance at its first input P1 and at its second input P2.
Nach Anschluss des Telekommunikationsgeräts 105 wird der Kon denstor C1 mit der Eingangsspannung Ue = 40 V beaufschlagt und aufgeladen. Gleichzeitig fließt ein Strom 11 über den vierten Widerstand R4 und die Basis-Emitter-Strecke des ersten npn-Transistors T2 zum Masse-Anschluss. Durch diesen Strom 11 wird der erste npn-Transistors T2 durchgeschaltet, so dass durch den ersten Widerstand R1 und zweiten Widerstand R2 ein Strom 12 zu fließen beginnt. Dieser Strom 12 führt zu einem Spannungsabfall über dem ersten Widerstand R1, so dass der pnp-Transistor T1 durchschaltet und den zweiten Kondensa tor C2 über die Induktivität auflädt. Die Ausgangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 steigt damit an.After connecting the telecommunication device 105 , the capacitor C1 is charged with the input voltage Ue = 40 V and charged. At the same time, a current 11 flows through the fourth resistor R4 and the base-emitter path of the first npn transistor T2 to the ground connection. The first NPN transistor T2 is turned on by this current 11 , so that a current 12 begins to flow through the first resistor R1 and the second resistor R2. This current 12 leads to a voltage drop across the first resistor R1, so that the pnp transistor T1 switches on and charges the second capacitor C2 via the inductance. The output voltage Ua of the converter base unit 110 thus increases.
Da die Ausgangsspannung Ua auch an dem weiteren Eingang E120b der Anlaufschaltung 120 anliegt, steigt auch der Spannungsab fall an dem sechsten Widerstand R6 an. Der fünfte Widerstand R5 und der sechste Widerstand R6 stehen in einem Verhältnis von R5/R6 = 4,3 V/0,7 V = 6,1 zueinander; beispielsweise kann der fünfte Widerstand R5 = 6,1 KΩ und der sechste Wi derstand R6 = 1 KΩ betragen. Diese Dimensionierung der Wi derstände R5 und R6 führt dazu, dass - sobald die Ausgangs spannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 den Sollwert von 5 V erreicht hat - der zweite npn-Transistor T3 durchschaltet. Da die Kollektor-Emitter-Spannung des zweiten npn-Transistors T3 bei durchgeschaltetem Transistor lediglich ca. 0,2 V beträgt, wird damit die Basis-Emitter-Spannung des ersten npn-Transis tors T2 auf 0,2 V "heruntergezogen", wodurch der zweite npn- Transistors T2 in den Sperrzustand gelangt. Damit kann über den ersten und zweiten Widerstand R1 und R2 kein Strom mehr fließen, so dass auch der pnp-Transistor T1 sperrt; der Lade vorgang des zweiten Kondensators C2 wird also bei Erreichen der Sollspannung von 5 V abbrechen.Since the output voltage Ua is also present at the further input E120b of the starting circuit 120 , the voltage drop at the sixth resistor R6 also increases. The fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 are in a ratio of R5 / R6 = 4.3 V / 0.7 V = 6.1 to one another; For example, the fifth resistor R5 = 6.1 KΩ and the sixth resistor R6 = 1 KΩ. This dimensioning of the resistors R5 and R6 means that - as soon as the output voltage Ua of the converter base unit 110 has reached the setpoint of 5 V - the second NPN transistor T3 switches through. Since the collector-emitter voltage of the second npn transistor T3 is only approximately 0.2 V when the transistor is switched on, the base-emitter voltage of the first npn transistor T2 is "pulled down" to 0.2 V, which means that the second NPN transistor T2 enters the blocking state. This means that no more current can flow through the first and second resistors R1 and R2, so that the pnp transistor T1 also blocks; the charging process of the second capacitor C2 will therefore stop when the target voltage of 5 V is reached.
Sobald die Ausgangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 den Sollwert von 5 V wieder unterschreitet, reicht der Span nungsabfall über dem sechsten Widerstand R6 nicht mehr aus, um den zweiten npn-Transistor T3 durchzuschalten. Dies bedeu tet, dass der zweite npn-Transistor T3 sperren wird. Damit steigt der Spannungsabfall über der Basis-Emitter-Strecke des ersten npn-Transistors T2 an, wodurch der erste npn-Transis tors T2 wieder durchschaltet. Dadurch fließt durch den ersten Widerstand R1 und den zweiten Widerstand R2 wieder der Strom I2; der pnp-Transistor schaltet durch und der zweite Konden sator C2 wird über die Induktivität nachgeladen. Die Aus gangsspannung Ua der Wandlergrundeinheit 110 steigt damit wieder an.As soon as the output voltage Ua of the converter base unit 110 falls below the setpoint value of 5 V, the voltage drop across the sixth resistor R6 is no longer sufficient to switch on the second npn transistor T3. This means that the second NPN transistor T3 will block. The voltage drop across the base-emitter path of the first npn transistor T2 thus increases, as a result of which the first npn transistor T2 switches through again. As a result, current I2 flows through first resistor R1 and second resistor R2 again; the pnp transistor switches through and the second capacitor C2 is recharged via the inductance. The output voltage Ua from the converter base unit 110 thus rises again.
Der durch den zweiten npn-Transistor T3 gesteuerte Strom 11 entspricht damit dem Steuersignal St1' gemäß der Fig. 1.The current 11 controlled by the second NPN transistor T3 thus corresponds to the control signal St1 'according to FIG. 1.
Durch die Anlaufschaltung 120 und die Wandlergrundeinheit 110
wird also ein Linearregler gebildet, der aus der Eingangs
spannung Ue von 40 V eine kleinere Ausgangsspannung Ua von
ca. 5 V bildet. Ein wesentlicher Nachteil dieses Linearreg
lers besteht darin, dass der Spannungsabfall über dem als
Längsreglertransistor arbeitenden pnp-Transistor T1 der Dif
ferenz zwischen der Eingangsspannung Ue und der Ausgangsspan
nung Ua der Wandlergrundeinheit 110 entspricht und damit ca.
35 V (40 V - 5 V) beträgt. Dadurch entsteht eine erhebliche
elektrische Verlustleistung in dem pnp-Transistor T1; denn
der gesamte Betriebsstrom des Telekommunikationsgerätes 105
fließt über diesen pnp-Transistor T1. Somit ist die in dem
pnp-Transistor T1 umgesetzte Verlustleistung ca. 7-mal größer
als die vom Telekommunikationsgerät 105 tatsächliche benö
tigte Nutzleistung. Darüber hinaus ist bei diesem Linearreg
ler nachteilig, dass der vierte Widerstand R4 bei jedem Lade
zyklus einen Spannungsabfall von ca. 40 V - 0,7 V (Basis-Emit
ter-Spannung des ersten npn-Transistors T2) aufbauen muss,
was zu elektrischer Verlustleistung in diesem Widerstand R4
führt. Um diese Verluste bzw. Nachteile zu vermeiden, wird
die Anlaufschaltung 120 abgeschaltet; dies wird nun im Detail
beschrieben:
Sobald an dem Ausgang A110 der Wandlergrundeinheit 110 die
Ausgangsspannung Ua den Sollwert von 5 V erreicht hat, be
ginnt der Mikrorechner 350 zu arbeiten; denn die Ausgangs
spannung Ua liegt auch an dem Spannungsversorgungseingang
U115 des Mikroprozessors 115 an. Der Mikrorechner 350 ist nun
so ausgestaltet, dass seine beiden Anschlüsse P1 und P2 nie
derohmig werden und Masse-Potential aufweisen.Through the start-up circuit 120 and the converter base unit 110 , a linear regulator is thus formed which forms a smaller output voltage Ua of approximately 5 V from the input voltage Ue of 40 V. A major disadvantage of this linear regulator is that the voltage drop across the pnp transistor T1, which works as a series regulator transistor, corresponds to the difference between the input voltage Ue and the output voltage Ua of the converter base unit 110 and thus approx. 35 V (40 V - 5 V) is. This creates a considerable electrical power loss in the pnp transistor T1; because the entire operating current of the telecommunications device 105 flows through this pnp transistor T1. Thus, the unreacted in the pnp transistor T1 power dissipation is about 7 times greater than the actual from the telecommunication device 105 Benö preferential power output. In addition, this linear regulator has the disadvantage that the fourth resistor R4 has to build up a voltage drop of approximately 40 V - 0.7 V (base-emitter voltage of the first npn transistor T2) with each charging cycle, which leads to electrical Power loss in this resistor R4 leads. In order to avoid these losses or disadvantages, the start-up circuit 120 is switched off; this is now described in detail:
As soon as the output voltage Ua has reached the desired value of 5 V at the output A110 of the converter base unit 110 , the microcomputer 350 begins to work; because the output voltage Ua is also present at the voltage supply input U115 of the microprocessor 115 . The microcomputer 350 is now designed in such a way that its two connections P1 and P2 never become non-resistive and have ground potential.
Bezüglich des zweiten Anschlusses P2 führt dies dazu, dass der Strom 11 nun nicht mehr über die Basis-Emitter-Strecke des ersten npn-Transistors T2, sondern über den dritten Wi derstand R3 und den zweiten Anschluss P2 des Mikrorechners 350 zur Masse abfließt; dies liegt konkret an der Dimensio nierung des dritten und des vierten Widerstands R3 bzw. R4 zueinander: Der Widerstandswert R4 ist ca. 100 mal größer als der Widerstandswert R3, so dass bei einer Eingangsspannung von 40 V der Spannungsabfall über dem dritten Widerstand R3 niemals größer als 0,4 V sein kann; dies bedeutet, dass der Stromfluss 11 zu keinem Durchschalten des ersten npn-Transis tors T2 mehr führen kann. Die Anlaufschaltung ist also durch das "Niederohmig Werden" des Mikrorechners 350 deaktiviert bzw. wirkungslos geschaltet. Die weitere Ansteuerung des ersten npn-Transistors T2 bzw. der Wandlergrundeinheit 110 muss nun durch den Mikrorechner 350 erfolgen, damit der zweite Kondensator C2 zyklisch nachgeladen werden kann.With regard to the second connection P2, this means that the current 11 no longer flows to ground via the base-emitter path of the first npn transistor T2, but via the third resistor R3 and the second connection P2 of the microcomputer 350 ; this is due to the dimensioning of the third and fourth resistors R3 and R4 to each other: the resistance value R4 is approximately 100 times greater than the resistance value R3, so that at an input voltage of 40 V the voltage drop across the third resistor R3 is never greater can be as 0.4 V; This means that the current flow 11 can no longer lead through the first NPN transistor T2. The start-up circuit is therefore deactivated or rendered ineffective by the "low resistance" of the microcomputer 350 . The further control of the first npn transistor T2 or the converter base unit 110 must now be carried out by the microcomputer 350 so that the second capacitor C2 can be recharged cyclically.
Die weitere Ansteuerung der Wandlergrundeinheit 110 erfolgt nun durch den Mikrorechner 350: Konkret erzeugt der Mikro rechner 350 an seinem zweiten Anschluss P2 ein getaktetes Rechtecksignal R(t) als getaktetes Ersatz-Steuersignal Str. Mit diesem Rechtecksignal R(t) wird der erste npn-Transistor T2 und der pnp-Transistor T1 entweder "voll" durchgeschaltet oder vollständig gesperrt. Damit beträgt die Emitter-Kollek tor-Spannung am pnp-Transistor entweder 35 V im Sperrzustand oder ca. 0,2 V im durchgeschalteten Zustand. Eine Emitter- Kollektor-Spannung von 35 V bei Laststrom, wie sie bei der Ansteuerung durch die Anlaufschaltung 120 auftritt, wird bei der Ansteuerung durch den Mikrorechner 350 also vermieden. Im durchgeschalteten Zustand des pnp-Transistors T1 fällt die Differenzspannung Ue - Ua ≈ 35 V damit über der Induktivität ab, die als Energiespeicher wirkt. Die in der Induktivität zwi schengespeicherte Energie wird während des Sperrzustands des pnp-Transistors T1 mit Hilfe der Schottky-Diode zum Aufladen des zweiten Kondensators C2 genutzt. Durch den pnp-Transistor T1 wird also im Falle der Ansteuerung durch den Mikroprozes sor 115 - im Gegensatz zur Ansteuerung durch die Anlaufschal tung 120 - quasi keine Verlustleistung mehr erzeugt.The further control of the converter base unit 110 is now carried out by the microcomputer 350: Specifically, generates the microcomputer 350 at its second terminal P2, a clocked square-wave signal R (t) as a clocked replacement control signal Str With this rectangular signal R (t), the first NPN. Transistor T2 and the pnp transistor T1 either "fully" turned on or completely blocked. The emitter-collector voltage at the pnp transistor is either 35 V in the off state or approx. 0.2 V in the on state. An emitter-collector voltage of 35 V at load current, such as occurs when activated by the start-up circuit 120 , is thus avoided when activated by the microcomputer 350 . When the pnp transistor T1 is switched on, the differential voltage Ue - Ua ≈ 35 V thus drops across the inductance, which acts as an energy store. The energy stored in the inductor is used during the blocking state of the pnp transistor T1 with the aid of the Schottky diode to charge the second capacitor C2. Through the pnp transistor T1, in the case of activation by the microprocessor 115 , in contrast to the activation by the start-up circuit 120 , virtually no power loss is generated.
Die Ausgangsspannung Ua überwacht der Mikrorechner 350 an seinem dritten Anschluss P3 (einem Anschluss mit A/D-Wand lung), und er steuert die Wandlergrundeinheit 110 entspre chend an: Bei einer zu geringen Ausgangsspannung (Ua < 5 V) verändert der Mikrorechner das getaktete Rechtecksignal R(t) derart, dass die Ausgangsspannung Ua ansteigt, z. B. durch Re duzieren der Periodendauer T bei fester Pulsbreite B und/oder durch Erhöhen der Pulsbreite B bei konstanter Periodendauer T (vgl. Fig. 4). Bei einer zu großen Ausgangsspannung (Ua < 5 V) verändert der Mikrorechner das getaktete Rechtecksignal R(t) derart, dass die Ausgangsspannung Ua sinkt, z. B. durch Erhöhen der Periodendauer T bei fester Pulsbreite B und/oder durch Reduzieren der Pulsbreite B bei konstanter Perioden dauer T.The microcomputer 350 monitors the output voltage Ua at its third connection P3 (a connection with A / D conversion), and it controls the converter base unit 110 accordingly: If the output voltage (Ua <5 V) is too low, the microcomputer changes the clocked Rectangular signal R (t) such that the output voltage Ua increases, e.g. B. by reducing the period T with a fixed pulse width B and / or by increasing the pulse width B with a constant period T (see FIG. 4). If the output voltage is too high (Ua <5 V), the microcomputer changes the clocked square-wave signal R (t) in such a way that the output voltage Ua drops, e.g. B. by increasing the period T for a fixed pulse width B and / or by reducing the pulse width B for constant periods T.
Nachfolgend soll nun beschrieben werden, wie verhindert wird, dass der zweite npn-Transitor T3 bei einer Ausgangsspannung Ua von 5 V durchschaltet und damit die Ansteuerung der Wand lergrundeinheit 110 durch den Mikroprozessor 115 stört. Bei einem Durchschalten des zweiten npn-Transitors T3 würde näm lich das Potential an der Basis des ersten npn-Transitors T2 stets nur noch ca. 0,2 V betragen, wodurch eine Ansteuerung des ersten npn-Transitors T2 durch den Mikroprozessor 115 nicht mehr richtig möglich wäre.In the following, it will be described how it is prevented that the second npn transistor T3 switches through at an output voltage Ua of 5 V and thus interferes with the control of the basic converter unit 110 by the microprocessor 115 . When the second npn transistor T3 is switched through, the potential at the base of the first npn transistor T2 would always only be approximately 0.2 V, as a result of which the microprocessor 115 no longer correctly controls the first npn transistor T2 it is possible.
Das Durchschalten des zweiten npn-Transitors T3 verhindert der Mikrorechner 350 selbst, indem er nämlich seinen ersten Anschluss P1 "niederohmig" macht und auf ein Potential von 0 V legt. Dies führt dazu, dass der siebente Widerstand R7 und der sechste Widerstand R6 nunmehr parallel liegen und beide mit Masse verbunden sind. Durch dieses Parallelschalten pas siert Folgendes:The microcomputer 350 itself prevents the second npn transistor T3 from being switched on by making its first connection P1 “low-resistance” and placing it at a potential of 0 V. As a result, the seventh resistor R7 and the sixth resistor R6 are now parallel and both are connected to ground. This parallel connection does the following:
Wie bereits oben ausgeführt, bilden der fünfte Widerstand R5
und der sechste Widerstand R6 vor dem Parallelschalten einen
Spannungsteiler, der so bemessen ist, dass der zweite npn-
Transistor T3 durchschaltet, sobald Ua einen Schwellenwert
von 5 V überschreitet; dies bedeutet, dass gelten muss:
As already explained above, the fifth resistor R5 and the sixth resistor R6 form a voltage divider before the parallel connection, which is dimensioned such that the second npn transistor T3 turns on as soon as Ua exceeds a threshold value of 5 V; this means that the following must apply:
R5/R6 = (5 V - 0,7 V)/0,7 V = 6,1
R5 / R6 = (5 V - 0.7 V) / 0.7 V = 6.1
z. B. R5 = 6,1 KΩ, R6 = 1 KΩz. B. R5 = 6.1 KΩ, R6 = 1 KΩ
Nach dem Parallelschalten schaltet der zweite npn-Transistor
T3 erst bei einer deutlich größeren Ausgangsspannung Ua
durch; konkret schaltet der zweite npn-Transistor T3 durch,
wenn seine Basis-Emitter-Spannung Ube größer ist als 0,7 V:
After the parallel connection, the second npn transistor T3 only turns on at a significantly higher output voltage Ua; specifically, the second NPN transistor T3 turns on when its base-emitter voltage Ube is greater than 0.7 V:
Ube = Ua.(R6||R7)/((R6||R7) + R5) < 0,7 V
Ube = Ua. (R6 || R7) / ((R6 || R7) + R5) <0.7 V.
Für R7 = 4 KΩ und R6 = 1 KΩ gilt damit:
For R7 = 4 KΩ and R6 = 1 KΩ:
Ua < 0,7 V/(0,8 KΩ/(0,8 KΩ + 6,1 KΩ) < 6 VUa <0.7 V / (0.8 KΩ / (0.8 KΩ + 6.1 KΩ) <6 V
Nach dem Parallelschalten wird also der zweite npn-Transistor T3 erst ab einer Ausgangsspannung Ua von 6 V durchgeschaltet, so dass bei einem Überwachen und Regeln der Ausgangsspannung Ua durch den Mikrorechner 350 die Anlaufschaltung 120 quasi vollständig deaktiviert ist. Ganz vollständig ist die Anlauf schaltung 120 jedoch nicht deaktiviert; denn sie garantiert, dass im Falle einer Fehlfunktion des Mikrorechners 350 keine zu hohe Ausgangsspannung Ua < 6 V entstehen kann; denn bei einer Ausgangsspannung von Ua < 6 V schaltet der zweite npn- Transistor T3 durch, so dass ein weiteres Nachladen des zwei ten Kondensators C2 verhindert wird.After the parallel connection, the second NPN transistor T3 is only switched on from an output voltage Ua of 6 V, so that when the output voltage Ua is monitored and regulated by the microcomputer 350, the starting circuit 120 is quasi completely deactivated. However, the startup circuit 120 is not completely deactivated; because it guarantees that if the microcomputer 350 malfunctions, the output voltage Ua <6 V cannot be too high; because at an output voltage of Ua <6 V, the second NPN transistor T3 turns on, so that further recharging of the second capacitor C2 is prevented.
Das "Niederohmig Werden" des ersten Anschlusses P1 des Mikro rechners 350 entspricht also dem Abschaltsignal St2' gemäß der Fig. 2.The “becoming low resistance” of the first connection P1 of the microcomputer 350 thus corresponds to the shutdown signal St2 ′ according to FIG. 2.
Abschließend soll nun noch die Funktion der Zenerdiode 21 er läutert werden: Die Zenerdiode 21 weist eine Durchbruchspannung von beispielsweise 6,2 V auf und garantiert einen zu sätzlichen Schutz. Steigt nämlich die Ausgangsspannung Ua über einen Wert von 6,9 V an, so steigt die Basis-Emitter- Spannung Ube des zweiten npn-Transistors T3 auf 0,7 V, was zum Durchschalten des zweiten npn-Transistors T3 und damit zu einer Begrenzung der Ausgangsspannung Ua auf diesen Wert von 6,9 V führt.Finally, the function of the Zener diode 21 will now be explained: The Zener diode 21 has a breakdown voltage of, for example, 6.2 V and guarantees additional protection. If the output voltage Ua rises above a value of 6.9 V, the base-emitter voltage Ube of the second npn transistor T3 rises to 0.7 V, which leads to the switching on of the second npn transistor T3 and thus to a limitation the output voltage Ua leads to this value of 6.9 V.
Claims (8)
einer Wandlergrundeinheit (10, 110), die bei eingangssei tiger Beaufschlagung mit der Eingangsspannung (Ue) aus gangsseitig eine Ausgangsspannung (Ua) erzeugt,
einer die Ausgangsspannung (Ua) überwachenden Steuerein richtung (15, 115), die die Wandlergrundeinheit (10, 110) derart ansteuert, dass diese als Ausgangsspannung (Ua) die vorgegebene Sollspannung (Usoll) abgibt, und
einem eingangsseitig mit der Eingangsspannung (Ue) beauf schlagten und ausgangsseitig mit einem Spannungsversor gungseingang (U15, U115) der Steuereinrichtung (15, 115) verbundenen Linearregler (20, 130), der in der Anlaufphase nach einem Inbetriebnehmen des DC/DC-Wandlers die Steuer einrichtung (115) mit Betriebsspannung (Uv) zu deren Be trieb versorgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (15, 115) derart ausgestaltet ist, dass sie nach Beendigung der Anlaufphase den Linearregler (20, 130) deaktiviert und als Betriebsspannung die Aus gangsspannung (Ua) der Wandlergrundeinheit (10, 110) ver wendet.1. DC / DC converter for converting an input voltage (Ue) into a predetermined target voltage (Usoll) with
a converter base unit ( 10 , 110 ) which generates an output voltage (Ua) from the output side when the input voltage (Ue) is applied to the input side,
a control device ( 15 , 115 ) which monitors the output voltage (Ua) and which controls the converter base unit ( 10 , 110 ) in such a way that it outputs the predetermined target voltage (Usoll) as the output voltage (Ua), and
a linear controller ( 20 , 130 ) connected to the input voltage (Ue) on the input side and to the output side connected to a voltage supply input (U15, U115) of the control device ( 15 , 115 ), which in the start-up phase after commissioning the DC / DC converter Control device ( 115 ) supplied with operating voltage (Uv) for its operation,
characterized in that
the control device ( 15 , 115 ) is designed such that it deactivates the linear regulator ( 20 , 130 ) after the start-up phase and uses the output voltage (Ua) of the converter base unit ( 10 , 110 ) as the operating voltage.
der Linearregler (130) durch die Wandlergrundeinheit (110) und eine die Wandlergrundeinheit (110) ansteuernde Anlauf schaltung (120) gebildet ist und
die Steuereinrichtung (115) derart ausgestaltet ist, dass sie nach Beendigung der Anlaufphase die Anlaufschaltung (120) deaktiviert.3. DC / DC converter according to claim 1 or 2, characterized in that
the linear regulator ( 130 ) is formed by the basic converter unit ( 110 ) and a starting circuit ( 120 ) which controls the basic converter unit ( 110 ) and
the control device ( 115 ) is designed such that it deactivates the start-up circuit ( 120 ) after the start-up phase has ended.
die Anlaufschaltung (120) derart ausgestaltet ist, dass sie nach der Deaktivierung durch die Steuereinrichtung (115) als eine Schutzeinrichtung wirkt, die
die Ausgangsspannung (Ua) der Wandlergrundeinheit (110) begrenzt, falls die Ausgangsspannung (Ua) eine vorgege bene Maximalspannung überschreitet.5. DC / DC converter according to claim 3 or 4, characterized in that
the start-up circuit ( 120 ) is designed in such a way that, after deactivation by the control device ( 115 ), it acts as a protective device which
the output voltage (Ua) of the converter base unit ( 110 ) is limited if the output voltage (Ua) exceeds a predetermined maximum voltage.
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