DE10030795A1 - Gleichspannungswandlerschaltung - Google Patents
GleichspannungswandlerschaltungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gleichspannungswandlerschaltung mit einer Spannungswandelungsschaltung und einer Regelungsschaltung, die eine Referenzspannungserzeugungsschaltung und einen Komparator umfaßt, der je nach Ausgangslast der Wandlerschaltung ein Steuersignal zur Aktivierung bzw. zur Deaktivierung der Spannungswandelungsschaltung abgibt. Die Wandlerschaltung umfaßt ferner eine Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung, die einen Komparator, an dessen erstem Eingang eine die Ausgangsspannung charakterisierende Spannung und an dessen zweitem Eingang eine Kondensatorspannung liegt, und eine Steuerschaltung mit Schaltern umfaßt, die während der Einschaltzeit der Regelungsschaltung den Kondensator so schaltet, daß er auf eine durch die Regelungsschaltung definierte Spannung aufgeladen wird, die sich um einen bestimmten Betrag von der weiteren die Ausgangsspannung charakterisierenden Spannung unterscheidet, und dann, wenn der Sollwert der Ausgangsspannung erreicht ist, die Regelungsschaltung ausschaltet und den Kondensator von der Aufladespannung trennt, wobei der Komparator dann, wenn sich die die Ausgangsspannung charakterisierende Spannung und die am Kondensator anliegende Spannung treffen, ein Signal zur Steuerschaltung abgibt, durch das die Regelungsschaltung wieder eingeschaltet wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gleichspannungswandlerschaltung
mit einer Spannungswandelungsschaltung, die im aktiven Betrieb
die Eingangsspannung der Gleichspannungswandlerschaltung in
eine Ausgangsspannung der Gleichspannungswandlerschaltung
wandeln kann, die sich von der Eingangsspannung unterscheidet,
einer zur Regelung der Ausgangsspannung auf einen
vorherbestimmten Sollwert vorgesehenen Regelungsschaltung, die
eine Referenzspannungserzeugungsschaltung und einen Komparator
umfaßt, an dessen erstem Eingang eine die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung und an dessen zweitem Eingang die
von der Referenzspannungserzeugungsschaltung erzeugte
Referenzspannung liegt und der ein Steuersignal zur
Aktivierung bzw. Deaktivierung der
Spannungswandelungsschaltung in Abhängigkeit davon abgibt, ob
die Ausgangsspannung den Sollwert unter- bzw. überschreitet.
Eine solche Gleichspannungswandlerschaltung ist im Stand der
Technik bekannt und z. B. in der Beschreibungseinleitung der
US-Patentschrift mit dem Aktenzeichen 5 680 300 beschrieben
("Regulated charge pump DC/DC converter"). Die
Spannungswandelungsschaltung der beschriebenen
Gleichspannungswandlerschaltung besteht dabei aus einer
Ladungspumpschaltung.
Ein Nachteil der eingangs erwähnten Schaltung besteht darin,
daß sie dann, wenn der Strombedarf am Ausgang der Schaltung
relativ klein oder null ist, z. B. im sogenannten Standby-
Betrieb, einen relativ großen Stromverbrauch aufweist. Das
liegt daran, daß die Regelungsschaltung selbst, d. h. die
Referenzspannungserzeugungsschaltung und der Komparator,
weiterhin Strom verbrauchen. Wird eine Bandabstands-Referenz
als Referenzspannungserzeugungsschaltung verwendet, so kann
ferner ein Spannungsteiler vorgesehen sein, der von der
Ausgangsspannung eine Spannung abteilt, die an die
Referenzspannung angepaßt ist und als die die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung an den ersten Eingang des
Komparators angelegt wird. Auch der Spannungsteiler verbraucht
während des Ruhezustands der Gleichspannungswandlerschaltung
Strom.
Um den Stromverbrauch derartiger Schaltungen während des
Ruhezustands, d. h. bei nicht vorhandenem oder sehr geringem
Stromverbrauch am Ausgang der Schaltung, zu vermindern, ist
von der Fa. Linear Technology bei dem von ihr entwickelten
Gleichspannungswandler LTC1516 eine
Gleichspannungswandlerschaltung vorgeschlagen worden, bei der
über ein von außen der Schaltung zugeführtes Signal zwischen
einem Ruhestrombetrieb und einem Normalbetrieb umgeschaltet
wird. Die Schaltung wurde z. B. auf der am 10. Juni 2000
verfügbaren Homepage der Fa. Linear Technology unter der
Adresse "www.linear-tech.com" beschrieben. Das Signal zur
Umschaltung zwischen Ruhestrombetrieb und Normalbetrieb wird
der Gleichspannungswandlerschaltung von einem Mikroprozessor
geliefert. Dabei wird einem Einschaltpin der Schaltung während
des Ruhestrombetriebs ein Signal mit einem hohen Tastgrad
(z. B. 95 bis 98%) zugeführt, das an einen vorher festgelegten
maximalen Ruhestrom von z. B. 100 µA angepaßt wurde, indem die
bei diesem Ruhestrom maximal zulässige Ausschaltzeit und die
minimale Einregelzeit (= Einschaltzeit) zur Bestimmung des
Tastgrads in Beziehung gesetzt wurden. Beträgt die
Einregelzeit z. B. 0,2 ms und die maximal zulässige
Ausschaltzeit 10 ms, so verbraucht die Schaltung im Vergleich
zum Normalbetrieb während des Ruhestrombetriebs nur während
2% der Betriebszeit Strom.
Ein Nachteil der beschriebenen Schaltung besteht darin, daß
sie die Umschaltung zwischen Normalbetrieb und
Ruhestrombetrieb nicht selbständig vornehmen kann. Ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß während des
Ruhestrombetriebs das Verhältnis zwischen Ein- und
Ausschaltzeit starr festgelegt ist und nicht an den wirklich
am Ausgang der Gleichspannungswandlerschaltung gerade
benötigen Strombedarf angepaßt ist, was zu einem relativ hohen
Ruhestromverbrauch der Gleichspannungswandlerschaltung führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin,
eine Gleichspannungswandlerschaltung zu schaffen, die die
erwähnten Nachteile überwindet und im Vergleich zu bisherigen
derartigen Schaltungen einen geringeren Ruhestromverbrauch
aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine eingangs erwähnte
Gleichspannungswandlerschaltung erfüllt, bei der die
Gleichspannungswandlerschaltung darüber hinaus eine Schaltung
zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung umfaßt, die
einen Komparator, an dessen erstem Eingang eine weitere die
Ausgangsspannung charakterisierende Spannung und an dessen
zweitem Eingang eine an einem Kondensator liegende Spannung
liegt, und eine Steuerschaltung mit einem oder mehreren
steuerbaren Schaltern umfaßt, wobei die Steuerschaltung das
Steuersignal des Komparators der Regelungsschaltung und das
Ausgangssignal des Komparators der Schaltung zum Ein- und
Ausschalten der Regelungsschaltung empfängt und ein Signal zum
Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung sowie ein Signal
bzw. Signale zum Steuern des bzw. der Schalter abgibt, während
der Einschaltzeit der Regelungsschaltung den bzw. die Schalter
so steuert, daß der Kondensator mit einer von der
Regelungsschaltung definierten Spannung verbunden wird, so daß
er auf eine Spannung aufgeladen wird, die sich um einen
vorherbestimmten Betrag von der weiteren die Ausgangsspannung
charakterisierenden Spannung unterscheidet, und wenn ihr der
Komparator der Regelungsschaltung signalisiert, daß die
Spannung den Sollwert erreicht hat, das Signal zum Ausschalten
der Regelungsschaltung abgibt und den bzw. die Schalter so
steuert, daß der Kondensator von der Aufladespannung getrennt
wird, so daß er allmählich entladen wird, wobei der Komparator
der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
dann, wenn sich die weitere die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung und die am Kondensator anliegende
Spannung treffen, ein Signal zur Steuerschaltung abgibt,
wodurch diese veranlaßt wird, das Signal zum Einschalten der
Regelungsschaltung abzugeben.
Die Erfindung erreicht eine beträchtliche Verringerung des
Ruhestromverbrauchs. Sie schaltet zunächst bei Erreichen der
Sollspannung am Ausgang der Gleichspannungswandlerschaltung
sämtliche Stromverbraucher der Regelungsschaltung aus. Nach
dem Ausschalten der Regelungsschaltung wird die Überwachung
der Ausgangsspannung von der Schaltung zum Ein- und
Ausschalten der Regelungsschaltung übernommen. Deren
Komparator empfängt im Gegensatz zum Komparator der
Regelungsschaltung keine absolut präzise Referenzspannung,
sondern an einem Eingang eine an einen Kondensator kurzzeitig
angelegte und durch die Regelungsschaltung mit ausreichender
Genauigkeit definierte Spannung, die sich um einen
vorherbestimmten Betrag von der an seinem anderen Eingang
liegenden Spannung, die die momentane Ausgangsspannung
charakterisiert, unterscheidet. Die auf dem Kondensator
befindliche Spannung wird dabei immer dann aufgefrischt, wenn
der Komparator der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung das Einschaltsignal abgibt. Im Ruhezustand
paßt die erfindungsgemäße Schaltung den Ruhestromverbrauch der
Schaltung dynamisch an den am Ausgang der
Gleichspannungswandlerschaltung benötigten Ausgangsstrom an.
Dadurch kann die erfindungsgemäße
Gleichspannungswandlerschaltung im Vergleich zu bisherigen
derartigen Schaltung den Ruhesstromverbrauch der Schaltung in
einfacher und effizienter Weise deutlich reduzieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhalber
erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer zum Stand der Technik
gehörenden Gleichspannungswandlerschaltung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlerschaltung;
Fig. 3 einen Schaltplan einer beispielsweise bei der in
der Fig. 2 dargestellten Gleichspannungswandlerschaltung
verwendeten Schaltung zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung der Gleichspannungswandlerschaltung;
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild der in der Fig. 3
dargestellten Schaltung zur Veranschaulichung ihrer
Arbeitsweise; und
Fig. 5 zur Erläuterung der Arbeitsweise der
erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlerschaltung über die
Zeit aufgetragene Verläufe der Ausgangsspannung der
Gleichspannungswandlerschaltung sowie der an den beiden
Eingängen des Komparators der Schaltung zum Ein- und
Ausschalten der Regelungsschaltung anliegenden Spannungen.
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds eine im Stand der
Technik bekannte Gleichspannungswandlerschaltung. Dabei sind
die üblicherweise in Form einer integrierten Schaltung
zusammengefaßten Bausteine 1, 2, 3, 4 und 5 in einem Rechteck
zusammengefaßt.
Die bekannte Gleichspannungswandlerschaltung umfaßt eine
Spannungswandelungsschaltung, die in diesem Fall aus einer
Ladungspumpschaluung besteht. Die Ladungspumpschaltung besteht
aus einem Ladungspumpkondensator Cpump, einer Ausgangsstufe 1,
die die steuerbaren Schalter der Ladungspumpe umfaßt und mit
der Eingangsspannung Vcc der Schaltung verbunden ist, und
einer Steuerschaltung 2 mit Oszillator und Treiber zum
Ansteuern der steuerbaren Schalter, die z. B. aus MOS-FETs
bestehen können. Die Steuerschaltung 2 wird von der
Eingangsspannungsquelle Vcc mit Strom versorgt. Im aktiven
Betrieb steuert die Steuerschaltung 2 die Schalter der
Ladungspumpschaltung periodisch so, daß der
Ladungspumpkondensator zunächst in einer ersten Phase so
geschaltet wird, daß er auf die Eingangsspannung Vcc der
Gleichspannungswandlerschaltung aufgeladen wird, und dann in
einer zweiten Phase so geschaltet wird, daß er in Reihe zur
Eingangsspannung Vcc liegt, so daß am Ausgang der Schaltung
eine Spannung entsteht, die größer als die Eingangsspannung
Vcc ist und im Maximum in etwa dem Doppelten der
Eingangsspannung Vcc entsprechen kann. Derartige
Ladungspumpschaltungen, die eine Eingangsspannung in eine
größere, kleinere oder invertierte Spannung am Ausgang wandeln
können, sind im Stand der Technik bekannt und z. B. in dem
Lehrbuch "The art of electronics" von Paul Horowitz und
Winfried Hill, 2. Aufl., Cambridge University Press, 1989, S.
377 ff. beschrieben.
Die bekannte Gleichspannungswandlerschaltung umfaßt ferner am
Ausgang einen Speicherkondensator Caus, auf dem die
Ausgangsspannung Vaus der Schaltung gepeichert wird. Parallel
zu diesem ist in der Fig. 1 ein Widerstand R1 eingezeichnet,
der eine am Ausgang der Gleichspannungswandlerschaltung
anliegende Last symbolisiert.
Die bekannte Gleichspannungswandlerschaltung weist darüber
hinaus eine Regelungsschaltung auf, die aus einem Komparator
3, einer Bandabstands-Referenzspannungserzeugungsschaltung 4
und einem Spannungsteiler 5 besteht.
Der Komparator 3 empfängt dabei an seinem ersten Eingang 6
einen vom Spannungsteiler abgeteilten Teil der
Ausgangsspannung Vaus der Gleichspannungswandlerschaltung, der
an die von der Bandabstands-Referenzerzeugungsschaltung
erzeugte Referenzspannung Vref angepaßt ist, die an dem
zweiten Eingang 7 des Komparators liegt.
Der Komparator, dessen Ausgang mit der Steuerschaltung 2
verbunden ist, regelt die Ausgangsspannung der
Gleichspannungswandlerschaltung nach dem manchmal auch als
Skip-Mode-Verfahren (von englisch: "to skip" = überspringen)
bezeichneten Prinzip auf einen vorherbestimmten Sollwert,
indem er ein Steuersignal zur Aktivierung und ein Steuersignal
zur Deaktivierung der Spannungswandelungsschaltung (1, 2,
Cpump) in Abhängigkeit davon abgibt, ob die Ausgangsspannung
Vaus der Gleichspannungswandlerschaltung den Sollwert unter-
bzw. überschreitet. Dadurch ist die Ladungspumpschaltung nur
dann in Betrieb, wenn die Ausgangsspannung Vaus den
vorherbestimmten Sollwert unterschritten hat.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, hat die in
der Fig. 1 dargestellte Schaltung den Nachteil, daß sie
relativ viel Strom verbraucht, da die Regelungsschaltung auch
dann in Betrieb ist, wenn sich die Schaltung im Ruhezustand
befindet. Dabei ist in der Praxis meist der Komparator der
größte Stromverbraucher (z. B. Icc = 20 µA), gefolgt von der
Referenzspannungserzeugungsschaltung (z. B. Icc = 10 µA) und dem
Spannungsteiler (z. B. Icc = 6 µA).
In der Fig. 2 ist in einem Blockschaltbild eine
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Gleichspannungswandlerschaltung dargestellt. Da die meisten
Bauteile dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Gleichspannungswandlerschaltung mit denjenigen der in der Fig.
1 dargestellten Schaltung übereinstimmen, werden nur
diejenigen Bauteile und Verbindungen beschrieben, die
gegenüber der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung neu sind.
Die in der Fig. 2 dargestellte Gleichspannungswandlerschaltung
weist eine Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung auf. Dabei ist der Ausgang 15 der Schaltung
13 zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung mit den
einzelnen Elementen 3, 4 und 5 der Regelungsschaltung sowie
mit der Steuerschaltung 2 verbunden. Die Schaltung 13 zum Ein-
und Ausschalten der Regelungsschaltung schaltet die
Regelungsschaltung, d. h. den Komparator 3, die Bandabstands-
Referenzspannungserzeugungsschaltung 4 und den Spannungsteiler
5 aus, wenn sich die Gleichspannungswandlerschaltung im
Ruhezustand befindet, d. h., wenn die Ausgangsspannung Vaus
über dem Sollwert liegt. Wahlweise kann auch die
Spannungswandelungsschaltung (Steuerschaltung 2) ausgeschaltet
werden. Unter "Ausschalten" wird hier die Trennung von der
Versorgungsspannung Vcc (bzw. von der Ausgangsspannung Vaus
beim Spannungsteiler 5) und unter "Einschalten" die erneute
Verbindung mit der Versorgungsspannung Vcc (bzw. von der
Ausgangsspannung Vaus beim Spannungsteiler 5) verstanden.
Während des Ruhezustands übernimmt die Schaltung 13 zum Ein-
und Ausschalten der Regelungsschaltung bei niedrigem
Ausgangsstrombedarf die Überwachung der Ausgangsspannung Vaus
der Gleichspannungswandlerschaltung. Hierzu empfängt sie an
einem Eingang 14 die Ausgangsspannung Vaus der
Gleichspannungswandlerschaltung. Ferner empfängt sie an einem
weiteren Eingang 16 vom Komparator 3 der Regelungsschaltung
das Steuersignal, das anzeigt, ob sich die Ausgangsspannung
Vaus gerade über oder unter dem Sollwert befindet. Das
Ausschalten der Regelungsschaltung kann nur dann erfolgen,
wenn dieses Signal anzeigt, daß sich die Ausgangsspannung
gerade über dem Sollwert befindet. Die Schaltung 13 zum Ein-
und Ausschalten der Regelungsschaltung weist wahlweise einen
weiteren Eingang auf, über den ein Mikroprozessor (µP) ein
Steuersignal eingeben kann, dessen Funktion unten näher
erläutert wird.
Die Fig. 3 zeigt exemplarisch einen möglichen Aufbau der in
der Fig. 2 dargestellten Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten
der Regelungsschaltung. Die Funktion der einzelnen in der
Fig. 3 dargestellten MOS-FETs ergibt sich aus dem in der Fig.
4 dargestellten Schaltbild, in dem die MOS-FETs durch
Bauelemente ersetzt sind, deren Funktion sie erfüllen.
Im folgenden wird zunächst der Aufbau der erfindungsgemäßen
Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.
Die Schaltung 13 umfaßt einen Komparator 20, der zwei P-MOS-
FETs MP2 und MP3, an deren Gateanschlüssen die zu
vergleichenden Spannungen anliegen, einen aus den N-MOS-FETs
MN2 und MN3 bestehenden Stromspiegel und eine durch den P-MOS-
FET MP4 gebildete Stromquelle auf, die den Stromverbrauch des
Komparators 20 bestimmt. Da die Funktionsweise eines in der
Fig. 3 dargestellten Komparators 20 im Stand der Technik
bekannt ist, werden diese nicht im Detail erläutert.
Der Sourceanschluß des die Stromquelle des Komparators 20
bildenden P-MOS-FETs MP4 ist mit der Ausgangsspannung Vaus der
Gleichspannungswandlerschaltung, sein Drainanschluß mit den
Sourceanschlüssen der P-MOS-FETs MP2 und MP3, sein
Gateanschluß mit Masse und sein Substratanschluß mit der
Ausgangsspannung Vaus verbunden.
Der Drainanschluß des P-MOS-FETs MP2 ist mit dem Drainanschluß
des N-MOS-FETs MN2 und sein Substratanschluß mit der
Ausgangsspannung Vaus verbunden. Der Drainanschluß des P-MOS-
FETs MP3 ist mit dem Drainanschluß des N-MOS-FETs MN3 und sein
Substratanschluß mit der Ausgangsspannung Vaus verbunden.
Die Source- und Substratanschlüsse der beiden einen
Stromspiegel bildenden N-MOS-FETs MN2 und MN3 liegen an Masse,
während ihre Gateanschlüsse miteinander verbunden sind. Gate-
und Sourceanschluß des N-MOS-FETs MN3 sind miteinander
verbunden.
Aus P-MOS-FETs gebildete Dioden MP6 und MP8 sind vorgesehen,
die der Einstellung des Arbeitspunktes des Komparators 20
dienen. Dabei sind die Sourceanschlüsse und die
Substratanschlüsse der Dioden MP6 und MP8 mit der
Ausgangsspannung Vaus verbunden, während ihre Gateanschlüsse
mit ihren jeweiligen Drainanschlüssen verbunden sind. Die aus
den P-MOS-FETs gebildeten Dioden MP8 und MP6 sind in der Fig.
4 mit D1 bzw. D2 gekennzeichnet.
Die Gateanschlüsse der P-MOS-FETs MP2 und MP3 bilden die
Differenzeingänge des Komparators und sind jeweils mit einem
als Kondensator fungierenden MOS-FET (MN1 bzw. MP1 in Fig. 3;
C2 bzw. C1 in Fig. 4) verbunden.
Dabei liegen Source-, Drain- und Substratanschluß des den
Kondensator C2 bildenden N-MOS-FETs MN1 an Masse, während sein
Gateanschluß mit dem Gateanschluß des P-MOS-FETs MP2, d. h. dem
einen Differenzeingang des Komparators 20, verbunden ist.
Source-, Drain- und Substratanschluß des den Kondensator C1
bildenden P-MOS-FETs MP1 liegen an der Ausgangsspannung Vaus,
während sein Gateanschluß mit dem Gateanschluß des P-MOS-FETs
MP3, d. h. dem anderen Differenzeingang des Komparators 20
verbunden ist.
Die MOS-FETs MN5, MP9 (S2, S1 in Fig. 4) und MN4, MP7 (S4, S3
in Fig. 4) bilden Schalter, mit denen sich die Knotenpunkten
Kvdiff (Gate des als Kondensator C2 wirkenden N-MOS-FETs MN1
und Gate des P-MOS-FETs MP2 (erster Differenzeingang des
Komparators 20)) bzw. Kvaus (Gate des als Kondensator C1
wirkenden P-MOS-FETs MP1 und Gate des P-MOS-FETs MP3 (zweiter
Differenzeingang des Komparators 20)) isolieren lassen. Alle
vier Schalter MN5, MP9, MN4 und MP7 werden durch eine
Steuerschaltung 17, die in dem in der Fig. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einer Flip-Flop-Schaltung (z. B. RS-
Flip-Flop) besteht, gesteuert.
Die vier Schalter sind wie folgt geschaltet: Der
Sourceanschluß des P-MOS-FETs MP7 ist mit dem Drainanschluß
des P-MOS-FETs MP6 verbunden, sein Drainanschluß über einen
Widerstand R mit dem Gateanschluß des als Kondensator C2
wirkenden N-MOS-FETs MN1, sein Substratanschluß mit der
Ausgangsspannung Vaus und sein Gateanschluß mit dem Ausgang 32
der Steuerschaltung 17.
Der Sourceanschluß des N-MOS-FETs MN4 ist über die Stromquelle
11 mit Masse, sein Drainanschluß mit dem Gateanschluß des P-
MOS-FETs MP2, sein Substratanschluß mit seinem Sourceanschluß
und sein Gateanschluß mit dem Ausgang 31 der Steuerschaltung
17 verbunden.
Der Sourceanschluß des P-MOS-FETs MP9 ist mit dem
Drainanschluß des P-MOS-FETs MP8, sein Drainanschluß mit dem
Gateanschluß des P-MOS-FETs MP3, sein Substratanschluß mit der
Ausgangsspannung Vaus und sein Gateanschluß mit einem Ausgang
32 der Steuerschaltung 17 verbunden.
Der Sourceanschluß des N-MOS-FETs MN5 ist über die Stromquelle
12 mit Masse, sein Substratanschluß mit seinem Sourceanschluß
und sein Gateanschluß mit dem Ausgang 31 der Steuerschaltung
17 verbunden.
Der P-MOS-FET MP5, dessen Source- und Substratanschluß an der
Ausgangsspannung Vaus liegen und dessen Gateanschluß mit
seinem Drainanschluß verbunden ist, der wiederum mit dem
Schaltungspunkt KVdiff verbunden ist, dient dazu, einen genau
definierten Leckstrom zwischen Vaus und dem Schaltungspunkt
Kvdiff (Gate des als Kondensator C2 wirkenden N-MOS-FETs MN1
und Gate des P-MOS-FETs MP2 (erster Differenzeingang des
Komparators 20)) einzustellen.
Der Ausgang 21 des Komparators 20 ist mit einem invertierenden
Verstärker 19, der von der Ausgangsspannung Vaus versorgt
wird, verbunden, an dessen Ausgang ein Signal erzeugt wird,
das zum Einschalten der Regelungsschaltung verwendet wird, was
unten näher erläutert wird.
Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 19 ist mit einem
Eingang 33 des Flip-Flops (RS-Flip-Flop) verbunden, das die
Steuerschaltung 17 bildet. Am anderen Eingang 34 des Flip-
Flops der Steuerschaltung 17 liegt das vom Komparator 3 der
Regelungsschaltung gelieferte Steuersignal (16 in Fig. 2), das
anzeigt, ob sich die Ausgangsspannung Vaus der
Gleichspannungswandlerschaltung gerade über oder unter dem
Sollwert befindet.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in den Fig. 3 und 4
dargestellten Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung sowie der in der Fig. 2 dargestellten
Gleichspannungswandlerschaltung beschrieben.
Dabei wird aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung
zunächst angenommen, daß die Steuerschaltung 17 gerade ein
Einschaltsignal 18 zum Einschalten der Regelungsschaltung
abgegeben hat (weiter unten wird erläutert, unter welchen
Bedingungen dieses Einschaltsignal abgegeben wird und wie
dieses erzeugt wird).
Das Einschaltsignal 18 wird abgegeben, wenn am Set-Eingang (S)
des Flip-Flops 17 ein Signal vom Komparator der Schaltung zum
Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung geliefert wird,
was unten näher erläutert wird.
Dadurch werden die Signale an den beiden Ausgängen (Q und
Qquer) des Flip-Flops 17 geändert, die die oben erwähnten
Schalter steuern. Dadurch werden die MOS-FET-Schalter MN4
(S4), MP7 (S3), MP9 (S1) und MN5 (S2) durchgeschaltet, wodurch
die beiden Kondensatoren C1 (MP1) und C2 (MN1) aufgeladen
werden.
Der Kondensator C2 (MN1) wird dabei dann, wenn die
Ausgangsspannung des Wandlers wieder ihren Sollwert erreicht
hat, auf eine Spannung
VC2 = Vaus(soll) - Vgs - Voff (1)
aufgeladen, wobei Vaus(soll) der gerade von der
Regelungsschaltung auf ihren Sollwert Vaus(soll) eingestellten
Spannung, Vgs der an der Diode D2 (MP6) abfallenden Spannung
und Voff (= R . I) der an dem vorherbestimmten Widerstand R
abfallenden Spannung entspricht. Die Spannung VC2 liegt am
ersten Eingang (KVdiff) des Komparators 20 der Schaltung 13
zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung.
Der Kondensator C1 (MP1) wird gleichzeitig auf eine Spannung
VC1 = Vaus - Vgs (2)
aufgeladen, wobei davon ausgegangen wurde, daß die MOS-Dioden
D1 und D2 (MP8 bzw. MP6) gleich sind, so daß der daran
auftretende Spannungsabfall identisch ist. Die Spannung VC2
liegt am zweiter. Eingang (KVaus) des Komparators 20.
Die Differenz der Eingangsspannungen des Komparators 20
beträgt dann am Ende der Aufladephase VC2 - VC1 = Voff. Sie
läßt sich durch entsprechende Einstellung des Widerstands R
auf einen gewünschten Wert einstellen.
Beim Einschalten der Regelungsschaltung lassen sich zwei Fälle
unterscheiden, die auftreten können:
Im ersten Fall liegt die Ausgangsspannung Vaus der
Gleichspannungswandlerschaltung beim Einschalten der
Regelungsschaltung immer noch über ihrem Sollwert, so daß eine
Aktivierung der Ladungspumpe nicht erforderlich ist. Eine
(nicht dargestellte) erste Verzögerungsschaltung (z. B. eine R-
C-Glied), die mit dem Komparator der Regelungsschaltung in
Verbindung steht, sorgt dafür, daß dieser erst dann ein
Steuersignal am Ausgang abgibt (welches zum Eingang R des
Flip-Flops 17 geleitet wird), wenn eine erste Verzögerungszeit
(z. B. 30 Mikrosekunden) abgelaufen ist. Die erste
Verzögerungszeit dient zum einen dazu, sicherzustellen, daß
die für die Regelung wichtigen Elemente eingeschwungen sind,
um einen sinnvollen Spannungsvergleich durch den Komparator
der Regelungsschaltung überhaupt erst zu ermöglichen und zum
anderen sorgt sie im ersten Fall dafür, daß ausreichend Zeit
vorhanden ist, um die Kondensatoren voll auf die gewünschten
Spannungen aufzuladen.
Danach gibt der Komparator 3 der Regelungsschaltung sein
Steuersignal ab, das zum Eingang R des Flip-Flops 17 der
Steuerschaltung geleitet wird, wodurch die Signale an den
Ausgängen des Flip-Flops (Q und Qquer) ihre Zustände ändern
und die MOS-FET-Schalter MN4 (S4), MP7 (S3), MP9 (S1) und MN5
(S2) gesperrt werden, so daß die beiden Eingänge (KVdiff,
KVaus) des Komparators 20 isoliert werden. Gleichzeitig wird
das Ausschaltsignal 18 vom Ausgang Q des Flip-Flops zur
Regelungsschaltung geführt. Dieses Ausschaltsignal gelangt zum
Komparator 3, zur Bandabstand-
Referenzspannungserzeugungsschaltung 4, zum Spannungsteiler 5
und zur Steuerschaltung 2 und schaltet diese (z. B. durch
Ansteuerung nicht dargesteller Schalter) aus.
Im zweiten Fall liegt beim Einschalten der Regelungsschaltung
die Ausgangsspannung unter ihrem Sollwert, so daß nach Ablauf
der ersten Verzögerungszeit der Komparator der
Regelungsschaltung feststellt, daß Vaus < Vsoll ist. Nun gibt
er ein Steuersignal zur Steuerschaltung 2 der Ladungspumpe
ab, durch das die Ladungspumpe aktiviert wird. Nachdem der
Sollwert der Ausgangsspannung durch den Pumpbetrieb wieder
erreicht ist, wird über eine zweite (ebenfalls nicht
dargestellte) Verzögerungsschaltung, die mit dem Komparator in
Verbindung steht, nach einer zweiten Verzögerungszeit
(Nachlaufzeit von z. B. 3-5 Mikrosekungen) die Ladungspumpe
weiterhin in Betrieb gehalten, um sicherzustellen, daß die
Kondensatoren wieder voll auf ihre gewünschten und oben
angegebenen Werte aufgeladen werden können.
Nach Ablauf dieser Nachlaufzeit gibt der Komparator 3 der
Regelungsschaltung wieder sein Steuersignal ab, das zum
Eingang R des Flip-Flops 17 der Steuerschaltung geleitet wird,
wodurch die Signale an den Ausgängen des Flip-Flops (Q und
Qquer) ihre Zustände ändern und die MOS-FET-Schalter MN4 (S4),
MP7 (S3), MP9 (S1) und MN5 (S2) gesperrt werden, so daß die
beiden Eingänge (KVdiff, KVaus) des Komparators 20 isoliert
werden. Gleichzeitig wird das Ausschaltsignal 18 vom Ausgang Q
des Flip-Flops zur Regelungsschaltung geführt. Dieses
Ausschaltsignal gelangt zum Komparator 3, zur Bandabstand-
Referenzspannungserzeugungsschaltung 4, zum Spannungsteiler 5
und zur Steuerschaltung 2 und schaltet diese (z. B. durch
Ansteuerung nicht dargesteller Schalter) aus.
Durch die Aufladung der Kondensatoren C1 und C2 ist an den
Eingängen des Komparators 20 eine Spannungsdifferenz
entstanden.
Läßt man nun zunächst den Leckstrom über den MOS-FET MP5 außer
acht, so würde die Spannung am ersten Eingang (KVdiff) des
Komparators 20 während der Ausschaltzeit der
Regelungsschaltung auf dem Wert Vaus(soll) - Vgs - Voff
verharren, während die Spannung am zweiten Eingang (KVaus) des
Komparators 20 Vaus - Vgs betragen würde. Da die Spannung am
ersten Eingang (KVdiff) kapazitiv an Masse und die Spannung am
zweiten Eingang (KVaus) kapazitiv an die aktuelle
Ausgangsspannung Vaus gekoppelt ist, würde eine Verminderung
der tatsächlichen Ausgangsspannung Vaus um mehr als die
Spannungsdifferenz Voff den Pegel des Ausgangssignals des
Komparators 20 ändern, so daß er am Ausgang ein Signal abgeben
würde, was über den invertierenden Verstärker 19 zum S-Eingang
des Flip-Flops der Steuerschaltung 17 gelangt und durch das
sich schließlich die Ausgangpegel an den Ausgängen Q und Qquer
des Flip-Flops ändern, wodurch vom Ausgang Q des Flip-Flops
ein Einschaltsignal abgegeben wird, durch das die
Regelungsschaltung (Komparator 3, Bandabstands-
Referenzspannungserzeugungsschaltung 4) erneut eingeschaltet,
d. h. mit der Spannungsversorgung Vcc verbunden werden würde,
und der Spannungsteiler 5 erneut mit der Spannungsversorgung
Vaus verbunden werden würde. Bei der in der Fig. 2
dargestellten Ausführungsform würde dann auch die
Steuerschaltung 2 mit Oszillator und Treibern wieder
eingeschaltet, d. h. mit der Spannungsversorgung Vcc verbunden.
Da bei der Erzeugung des zum S-Eingang des Flip-Flops der
Steuerschaltung 17 geleiteten Ausgangssignals des Komparators
der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
sich die beiden Ausgangssignale Q und Qquer des Flip-Flops
ändern, wird gleichzeitig mit dem Einschalten der
Regelungsschaltung auch die Spannung auf den Kondensatoren C1
und C2 durch Schließen der Schalter S1 bis S4 durch die
Steuerschaltung in der oben beschriebenen Weise aktualisiert.
Der beschriebene Gesamtablauf wiederholt sich dann periodisch.
Der bisher nicht in der Darstellung berücksichtigte Leckstrom
IL, der über den MOS-FET MP5 fließt, ist erforderlich, um den
Leckstrom, der an den zwei kapazitiv gekoppelten Eingängen
KVdiff und KVaus des Komparators 20 der Schaltung 13 zum Ein-
und Ausschalten der Regelungsschaltung unweigerlich auftritt,
in die richtige Richtung zu zwingen. Dabei ist der über MP5
fließende Leckstrom so eingestellt, daß er die an den
Eingängen der Komparators 20 zwangsläufig auftretenden
Leckströme ("junction leakages") betragsmäßig dominiert.
Dadurch wird verhindert, daß die Spannungsdifferenz zwischen
den Kondensatoren C1 und C2 in unerwünschter Weise
auseinanderläuft, was im ungünstigen Fall dazu führen könnte,
daß die Regelungsschaltung nicht wieder eingeschaltet wird.
Durch den definierten Leckstrom wird ein periodisches
Wiedereinschalten der Regelungsschaltung sichergestellt, was
in der Fig. 5 dargestellt ist.
Die Fig. 5 zeigt in ihrem oberen Teil den Verlauf der
Ausgangsspannung Vaus der Gleichspannungswandlerschaltung bei
zwei verschiedenen Ruheströmen (100 µA und 250 µA) am Ausgang
der Gleichspannungswandlerschaltung. Im unteren Teil der Fig.
5 sind die Verläufe der an den beiden Eingängen des
Komparators 20 der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung anliegenden Kondensatorspannungen Vc1 und
Vc2 dargestellt. Vc1 ist dabei die Spannung am Kondensator C1.
Die Spannung Vc1 verläuft parallel zur Ausgangsspannung Vaus.
Der Verlauf der am Kondensator C2 anliegenden Spannung Vc2
wird durch den Leckstrom IL definiert, der über den MOS-FET
MP5 fließt. Durch den Leckstrom IL wird die Spannung Vc2 dazu
gezwungen, sich allmählich in zeitlich definierter Weise der
die Ausgangsspannung Vaus charakterisierenden Spannung Vc1
anzunähern. Es wird dadurch verhindert, daß die Spannungen Vc1
und Vc2 auseinanderlaufen und die Schaltung in einen
undefinierten Zustand gerät.
Kurz vor dem in der Fig. 5 dargestellten Zeitpunkt t1 haben
sich die beiden an den Kondensatoren C1 und C2 anliegenden
Spannungen Vc1 bzw. Vc2 getroffen, so daß der Komparator 20
ein Signal abgibt, durch das dann über die Steuerschaltung 17
in der oben beschriebenen Weise die Regelungsschaltung (bzw.
der Spannungswandelungsschaltung) wieder eingeschaltet wird.
Ist die Ausgangsspannung Vaus zwischenzeitlich unter ihren
Sollwert gefallen, so wird die Ladungspumpe durch den
Komparator 3 und die Steuerschaltung 2 in der oben
beschriebenen Weise "angeworfen" und pumpt solange Ladung auf
den Ausgangskondensator Caus, bis der Sollwert wieder erreicht
wird. Dabei bleiben die Schalter S1 bis S4 bis zum Ablauf der
Nachlaufzeit durchschaltet, so daß die Kondensatoren C1 und C2
aufgeladen werden. Die Kondensatoren C1 und C2 erreichen dann
zu dem in der Fig. 5 dargestellten Zeitpunkt t1 wieder ihre
Ausgangszustände (siehe oben die Gleichungen (1) und (2)),
wobei die Spannungsdifferenz Voff an den Eingängen des
Komparators 20 die Regelungsschaltung auftritt. Danach wird
die Regelungsschaltung durch den Komparator 3 der
Regelungsschaltung in Zusammenwirkung mit der Steuerschaltung
17 erneut ausgeschaltet und der gesamte Ablauf wiederholt sich
in periodischer Weise.
Es kann natürlich, wie oben beschrieben, auch sein, daß nach
Einschalten der Regelungsschaltung durch die Schaltung 13 ein
Einschalten der Ladungspumpe nicht erforderlich ist, weil die
Ausgangsspannung Vaus immer noch über dem Sollwert liegt. In
diesem Fall werden wie oben beschrieben nur die Kondensatoren
C1 und C2 erneut auf ihre definierten Spannungen Vc1 bzw. Vc2
aufgeladen, ohne das die Ladungspumpe angeworfen wird.
Die erfindungsgemäße Gleichspannungswandlerschaltung ist in
der Lage, den Ruhestromverbrauch in dynamischer Weise an den
am Ausgang der Gleichspannungswandlerschaltung gerade
benötigten Ruhelaststrom anzupassen, was im rechten Teil der
Fig. 5 dargestellt ist. Wird der Ruhelaststrom größer (in der
Fig. 5 von 100 µA auf 250 µA), so entlädt sich der Kondensator
C1 schneller, so daß die Einschaltfrequenz der
Regelungsschaltung zunimmt (siehe in der Fig. 5 die
Einschaltzeitpunkte t2 bis t6). Die erfindungsgemäße
Gleichspannungswandlerschaltung kann so automatisch zu jedem
Ruhestrom eine optimale Einschaltfrequenz einstellen, was bei
bisherigen derartigen Gleichspannungswandlerschaltungen nicht
möglich war. Die Einschaltfrequenz ist dabei vorzugsweise
proportional zum Ruhestrom. Ein Einschalten der
Regelungsschaltung wird dabei nicht nur bei linearem Absinken
der Ausgangsspannung Vaus, sondern auch bei sprunghaftem
Absinken der Ausgangsspannung Vaus gewährleistet.
Der Komparator 20 der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten
der Regelungsschaltung ist dabei vorzugsweise so aufgebaut,
daß er im Vergleich zum Komparator 3 der Regelungsschaltung
einen wesentlich geringeren Stromverbrauch aufweist. Das
Verhältnis liegt z. B. in der Größenordnung von 20 µA zu 100 nA.
Dabei wird in der Praxis bei der Auslegung des Komparators 20
ein Kompromiß zwischen Schaltgeschwindigkeit des Komparators
und Stromverbrauch gemacht werden müssen. Je schneller der
Komparator sein muß, um so größer wird sein Stromverbrauch
sein.
Der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler wird vorzugsweise
als integrierte Schaltung aufgebaut sein.
Ferner wird er in der Regel eine oben nicht beschriebene
Start-up-Schaltung umfassen, die dafür sorgt, daß die
Kondensatoren der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung beim Einschalten der
Gleichspannungswandlerschaltung erstmals aufgeladen werden.
Die Aktivierung und Deaktivierung der Schaltung 13 zum Ein-
und Ausschalten der Regelungsschaltung kann auch unabhängig
von der Istausgangsspannung Vaus der
Gleichspannungswandlerschaltung durch einen Mikroprozessor
gesteuert werden (siehe hierzu den in der Fig. 2 dargestellten
Mikroprozessoreingang µP), der durch einen Tastendruck
aktiviert wird. Man denke sich z. B. ein Mobilfunktelefon, bei
dem dann, wenn der Bediener irgendeine Taste drückt, der
Mikroprozessor von einem Ruhemodus, in dem die Überwachung der
Ausgangsspannung von der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten
der Regelungsschaltung übernommen wird und die
Regelungsschaltung die meiste Zeit über ausgeschaltet ist, in
einen Aktivmodus geschaltet wird, in dem die
Regelungsschaltung selbst die Ausgangsspannung Vaus überwacht.
Die erfindungsgemäße Gleichspannungswandlerschaltung kann in
einen Gleichspannungswandler integriert sein. Sie kann ferner
auch in eine Batterie integriert sein.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen
Ausführungsformen nur beispielhaft gewählt sind. Viele andere
Ausführungsformen sind im Rahmen der beigefügten Ansprüche
denkbar.
So braucht z. B. die Spannungswandelungsschaltung nicht
notwendigerweise aus einer Ladungspumpschaltung zu bestehen.
Sie kann aus einer beliebigen Spannungswandelungsschaltung
bestehen, die in Abhängigkeit von dem Zustand der
Ausgangsspannung Vaus der Gleichspannungswandlerschaltung
wechselweise ein- und ausgeschaltet wird. Es kann z. B. auch
eine Drosselwandlerschaltung sein.
Ferner ist klar, daß die Spannung, auf die der Kondensator der
Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
aufgeladen wird, welcher eine Spannung trägt, die sich um
einen bestimmten Betrag von der weiteren die Ausgangsspannung
charakterisiereden Spannung unterscheidet, nicht
notwendigerweise die durch die Regelungsschaltung definierte
Ausgangsspannung der Gleichspannungswandlerschaltung sein muß.
Es kann sich um eine beliebige Spannung handeln, die durch die
Regelschaltung festgelegt wird. Beispielsweise könnte es sich
dabei auch um die von der Referenzspannungserzeugungsschaltung
erzeugte Referenzspannung oder eine aus dieser erzeugte
Spannung handeln. Wichtig ist nur, daß die Regelungsschaltung
dazu verwendet wird, die Spannung an einem der Kondensatoren
der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung zu definieren, wobei sie danach
ausgeschaltet wird und der diese Spannung tragende Kondensator
dazu dient, während des Ausschaltzustandes der
Regelungsschaltung die Funktion einer Referenzspannungsquelle
in der Schaltung 13 zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung zu übernehmen.
Claims (24)
1. Gleichspannungswandlerschaltung mit einer
Spannungswandelungsschaltung, die im aktiven Betrieb die
Eingangsspannung der Gleichspannungswandlerschaltung in eine
Ausgangsspannung der Gleichspannungswandlerschaltung wandeln
kann, die sich von der Eingangsspannung unterscheidet, einer
zur Regelung der Ausgangsspannung auf einen vorherbestimmten
Sollwert vorgesehenen Regelungsschaltung, die eine
Referenzspannungserzeugungsschaltung und einen Komparator
umfaßt, an dessen erstem Eingang eine die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung und an dessen zweitem Eingang die
von der Referenzspannungserzeugungsschaltung erzeugte
Referenzspannung liegt und der ein Steuersignal zur
Aktivierung bzw. zur Deaktivierung der
Spannungswandelungsschaltung in Abhängigkeit davon abgibt, ob
die Ausgangsspannung den Sollwert unter- bzw. überschreitet,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gleichspannungswandlerschaltung darüber hinaus eine Schaltung
zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung umfaßt, die
einen Komparator, an dessen erstem Eingang eine weitere die
Ausgangsspannung charakterisierende Spannung und an dessen
zweitem Eingang eine an einem Kondensator liegende Spannung
liegt, und eine Steuerschaltung mit einem oder mehreren
steuerbaren Schaltern umfaßt, wobei die Steuerschaltung das
Steuersignal des Komparators der Regelungsschaltung und das
Ausgangssignal des Komparators der Schaltung zum Ein- und
Ausschalten der Regelungsschaltung empfängt und ein Signal zum
Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung sowie ein Signal
bzw. Signale zum Steuern des bzw. der Schalter abgibt, während
der Einschaltzeit der Regelungsschaltung den bzw. die Schalter
so steuert, daß der Kondensator mit einer von der
Regelungsschaltung definierten Spannung verbunden wird, so daß
er auf eine Spannung aufgeladen wird, die sich um einen
vorherbestimmten Betrag von der weiteren die Ausgangsspannung
charakterisierenden Spannung unterscheidet, und wenn ihr der
Komparator der Regelungsschaltung signalisiert, daß die
Spannung den Sollwert erreicht hat, das Signal zum Ausschalten
der Regelungsschaltung abgibt und den bzw. die Schalter so
steuert, daß der Kondensator von der Aufladespannung getrennt
wird, so daß er allmählich entladen wird, wobei der Komparator
der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
dann, wenn sich die weitere die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung und die am Kondensator anliegende
Spannung treffen, ein Signal zur Steuerschaltung abgibt,
wodurch diese veranlaßt wird, das Signal zum Einschalten der
Regelungsschaltung abzugeben.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der der Kondensator mit
einem Strompfad verbunden ist, über den ein vorherbestimmter
Leckstrom vom Kondensator fließen kann, so daß sich die daran
anliegende Spannung während der Entladung des Kondensators in
zeitlich definierter Weise der weiteren die Ausgangsspannung
charakterisierenden Spannung nähert.
3. Schaltung nach Anspruch 2, bei der der Leckstrom so
gewählt ist, daß er die an den Eingängen des Komparators der
Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
zwangsläufig auftretenden Leckströme dominiert.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die
Spannungswandelungsschaltung aus einer Ladungspumpschaltung
besteht.
5. Schaltung nach Anspruch 4, bei der die
Ladungspumpschaltung einen oder mehrere
Ladungspumpkondensatoren, mit dem Ladungspumpkondensator bzw.
den Ladungspumpkondensatoren verbindbare steuerbare Schalter
und eine Steuerschaltung mit Oszillator umfaßt, die die
Schalter so steuern kann, daß die Eingangsspannung in die sich
von der Eingangsspannung unterscheidende Ausgangsspannung
gewandelt wird.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die
Spannungswandelungsschaltung aus einer Drosselwandlerschaltung
besteht.
7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der ein Spannungsteiler vorgesehen ist, um von der
Ausgangsspannung die am ersten Eingang des Komparators der
Regelungsschaltung anliegende, die Ausgangsspannung
charakterisierende Spannung so abzuteilen, daß diese an die
von der Referenzspannungserzeugungsschaltung erzeugte
Referenzspannung angepaßt ist.
8. Schaltung nach Anspruch 7, bei der das Signal zum
Ausschalten der Regelungsschaltung auch zum Trennen des
Spannungsteilers von der Ausgangsspannung verwendet wird,
wobei der Spannungsteiler durch das Einschaltsignal wieder mit
der Ausgangsspannung verbunden wird.
9. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der die Referenzspannungserzeugungsschaltung eine
Bandabstands-Referenz ist.
10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der der Komparator der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung im Vergleich zum Komparator der
Regelungsschaltung so aufgebaut ist, daß er einen geringeren
Stromverbrauch als der Komparator der Regelungsschaltung
aufweist.
11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die
integriert ist.
12. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der der Komparator der Schaltung zum Ein- und Ausschalten der
Regelungsschaltung aus einem aus MOS-FETs aufgebauten
Differenzverstärker besteht.
13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der die durch die Regelungsschaltung definierte Spannung, auf
die der Kondensator aufgeladen wird, von der Ausgangsspannung
abgeleitet wird.
14. Schaltung nach Anspruch 13, bei der der
vorherbestimmte Spannungsbetrag durch einen in Reihe zur
Ausgangsspannung und zum Kondensator geschalteten Widerstand
eingestellt wird, an dem dieser Betrag beim Aufladen des
Kondensators abfällt.
15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der
die durch die Regelungsschaltung definierte Spannung, auf die
der Kondensator aufgeladen wird, von der durch die
Referenzspannungserzeugungsschaltung erzeugten
Referenzspannung abgeleitet wird.
16. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der die Steuerschaltung aus einem Flip-Flop besteht.
17. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der der Kondensator aus einem MOS-FET besteht.
18. Schaltung nach Anspruch 17, bei der ein weiterer
gleicher aus einem MOS-FET bestehender Kondensator vorgesehen
ist, der die weitere die Ausgangsspannung charakterisierende
Spannung trägt und mit dem ersten Eingang des Komparators der
Schaltung zum Ein- und Ausschalten der Regelungsschaltung
verbunden ist.
19. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der die weitere die Ausgangsspannung charakterisierende
Spannung der Ausgangsspannung entspricht.
20. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der das Signal zum Ausschalten der Regelungsschaltung auch zum
Ausschalten der Spannungswandelungsschaltung verwendet wird
und das Signal zum Einschalten der Regelungsschaltung auch zum
Einschalten der Spannungswandelungsschaltung verwendet wird.
21. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der eine mit dem Komparator der Regelungsschaltung verbundene
Verzögerungsschaltung vorgesehen ist.
22. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die
einen Speicherkondensator an ihrem Ausgang umfaßt.
23. Gleichspannungswandler mit einer Schaltung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche.
24. Batterie, in der eine Schaltung nach einem der
Ansprüche 1 bis 22 eingebaut ist.
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