DE10100869A1 - Operating d.c. voltage converter with storage inductance involves discharging inductance via component whose resistance increases with time if maximum output voltage value exceeded - Google Patents
Operating d.c. voltage converter with storage inductance involves discharging inductance via component whose resistance increases with time if maximum output voltage value exceededInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers mit einer Speicherinduktivität gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem werden jeweils eine Schaltungsanordnung eines Aufwärts-Wandlers, eines Abwärts- Wandlers sowie eines invertierenden Wandlers zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt.The invention relates to a method for operating a DC voltage converter with a memory inductance according to the preamble of claim 1. In addition a circuit arrangement of a step-up converter, a step-down Converter and an inverting converter for performing the method presented.
Gleichspannungswandler mit einer Speicherinduktivität sowie Verfahren zum Betreiben dieser sind beispielsweise aus Tietze/Schenk, Halbleiter-Schaltungs technik, Springer-Verlag, 10. Aufl. 1990, S. 563-570 oder der DE 34 20 583 A1 bekannt.DC voltage converter with a storage inductance and method for Operate these are, for example, from Tietze / Schenk, semiconductor circuit technik, Springer-Verlag, 10th ed. 1990, pp. 563-570 or DE 34 20 583 A1 known.
Für alle diese Gleichspannungswandler gemeinsam gilt unabhängig von ihrem sonst funktionsbedingt unterschiedlichen Schaltungsaufbau, dass grundsätzlich die Speicherinduktivität in einer Ladephase von einer Eingangsspannung aufgeladen wird und während einer Freilaufphase die gespeicherte Energie auf den Ausgang weitergibt. Die Zeitdauer von Lade- und Freilaufphase wird entsprechend einer gewünschten Soll-Ausgangsspannung vorgegeben, kann entsprechend gesteuert oder sogar geregelt werden. Schaltregler mit einer Rückkopplung der Ausgangs spannung ermöglichen eine automatische Anpassung der Zeitdauer von Lade- und Freilaufphase entsprechend der Ausgangsspannung. Steigt die Ausgangsspannung an, wird die Freilaufphase verlängert und/oder die Ladephase verkürzt. Durch dieses Verhältnis zwischen Lade- und Freilaufphase kann die Ausgangsspannung in einem normalen Schwankungsbereich geregelt werden.For all these DC-DC converters applies independently of their otherwise functionally different circuit structure that basically the Storage inductance charged in a charging phase from an input voltage and during a free-running phase the stored energy on the output passes. The duration of the charging and freewheeling phase becomes one desired target output voltage can be controlled accordingly or even be regulated. Switching regulator with feedback of the output voltage allow automatic adjustment of the duration of charging and Free-running phase according to the output voltage. The output voltage increases on, the freewheeling phase is extended and / or the loading phase is shortened. By this ratio between charging and freewheeling phase can change the output voltage in a normal fluctuation range can be regulated.
Die Ausgangsstromabgabe ist bei allen Spannungswandlern ebenfalls von ent scheidender Bedeutung, da durch diese der Abbau der in der Speicherinduktivität gespeicherten Energie bestimmt wird. Sinkt der Ausgangsstrom unter einen jeweils bauelementeabhängig bestimmbaren Mindeststrom ab, wird in der Spule mehr Energie gespeichert als entnommen und es steigt die Ausgangsspannung an. Daher wird für Anwendungen mit niedriger Ausgangsstromaufnahme die Freilaufphase so ausgedehnt, dass die Spule vollständig entladen wird. Am Ausgang ist üblicherweise ein Kondensator vorgesehen, der zur Glättung und Zwischenspeicherung der Energie in der Freilaufphase dient. Dieser ausgangsseitig vorgesehene Kondensator kann noch nach vollständiger Entladung der Spule weiter Energie liefern, so dass die Freilaufphase noch weiter ausgedehnt wird.The output current output is also from ent for all voltage transformers of crucial importance, since through this the degradation of the memory inductance stored energy is determined. If the output current drops below one at a time component-dependent determinable minimum current, more is in the coil Energy stored as withdrawn and the output voltage increases. Therefore the freewheeling phase becomes so for applications with low output current consumption extended that the coil is completely discharged. At the exit is common a capacitor is provided for smoothing and temporarily storing the energy serves in the freewheeling phase. This capacitor provided on the output side can deliver energy even after the coil is completely discharged, so that the Free-running phase is further expanded.
Verringert sich jedoch die Ausgangsstromaufnahme bei Gleichspannungswandlern schlagartig, bricht beispielsweise die Verbindung zu diesem Kondensator ab, so steigt die Ausgangsspannung aufgrund der induzierten Spannung in der Spule entsprechend an. Werden spannungsempfindliche Bauelemente, beispielsweise Mikroprozessoren, von diesen Gleichspannungswandlern versorgt, besteht die Gefahr der Schädigung oder gar Zerstörung dieser Lastelemente. Selbst in einer Regelung betriebene Schaltregler können in einem solchen Fall das Lastelement nicht schützen, da einfach die Freilaufphase immer weiter ausgedehnt würde. In der US 4,727,308 (vgl. Spalte 13, Zeilen 59-65, Fig. 9) wird ergänzend dazu vorgeschlagen, eine eingangsseitig vorgesehene Schmelzsicherung durch Kurzschluß durchzubrennen und so zusätzlich den Eingang abzutrennen. Damit muß sich aber die Spule dennoch vollständig über den Ausgang entladen. Würde man alternativ dazu bei einem in Regelung betriebenen Aufwärtswandler von der Freilaufphase in die Ladephase wechseln, so würde dabei die Spule aber bis in die Sättigung aufgeladen und eine erhebliche Stromaufnahme entstehen. Zudem müßte die Eingangsspannung abgeschaltet werden, um die Spule zu deaktivieren, ohne nochmals die ausgangsseitigen Lastelemente zu belasten. Analog ergibt sich bei einem invertierenden Wandler ebenfalls die Möglichkeit, anstelle des Freilaufs bei einer Überspannung die Ladephase zu beginnen, jedoch wird auch dabei die Spule unnötigerweise aufgeladen.However, if the output current consumption in DC converters suddenly drops, for example if the connection to this capacitor is interrupted, the output voltage rises accordingly due to the induced voltage in the coil. If voltage-sensitive components, for example microprocessors, are supplied by these DC-DC converters, there is a risk of damage or even destruction of these load elements. In such a case, even switching regulators operated in a control system cannot protect the load element, since the freewheeling phase would simply be extended further and further. In US Pat. No. 4,727,308 (cf. column 13 , lines 59-65 , FIG. 9) it is additionally proposed to blow a fuse provided on the input side by a short circuit and thus additionally to separate the input. However, the coil must still discharge completely via the output. Alternatively, if one were to switch from the freewheeling phase to the charging phase in a step-up converter operated in regulation, the coil would be charged up to saturation and considerable current consumption would result. In addition, the input voltage would have to be switched off in order to deactivate the coil without again stressing the load elements on the output side. Similarly, with an inverting converter, there is also the possibility of starting the charging phase instead of free-running in the event of an overvoltage, but the coil is also unnecessarily charged in the process.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers mit einer Speicherinduktivität im Falle einer unerwartet starken Ausgangsspannungserhöhung vorzustellen, durch welches die ausgangs seitigen Lastelemente geschützt sowie die Energieaufnahme reduziert wird. Zudem soll jeweils eine Schaltungsanordnung eines Aufwärts-Wandlers, eines Abwärts- Wandlers sowie eines invertierenden Wandlers zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt werden. The object of the invention is therefore a method for operating a DC converter with a memory inductance in the event of an unexpected strong increase in output voltage, by which the output side load elements are protected and the energy consumption is reduced. moreover a circuit arrangement of a step-up converter, a step-down converter Converter and an inverting converter for performing the method to be introduced.
Dazu wird die Ausgangsspannung des Spannungswandlers erfasst und bei Überschreiten eines Maximalspannungswerts die Speicherinduktivität über ein Bauelement mit einem zeitlich zunehmenden Widerstandswert entladen. Besonders bevorzugt wird die Speicherinduktivität zunächst niederohmig über einen Transistor auf Masse geschaltet und der Transistor nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert.For this purpose, the output voltage of the voltage converter is recorded and at If the maximum voltage value exceeds the memory inductance Discharge component with a resistance value that increases over time. Especially the memory inductance is preferably initially low-resistance via a transistor connected to ground and the transistor subsequently one predetermined characteristic curve over a period of time in the partial pass range in controlled the lock.
Der Schaltungsaufbau zur Durchführung des Verfahrens ist dabei für die drei
Wandlertypen jeweils abweichend. Die Schaltungsanordnung eines
Aufwärtswandlers zur Durchführung des Verfahrens besteht vorzugsweise aus:
The circuit structure for carrying out the method differs for the three converter types. The circuit arrangement of a step-up converter for carrying out the method preferably consists of:
- a) der in Serie zwischen Eingang und Ausgang geschalteten Speicherinduktivität,a) the memory inductance connected in series between input and output,
- b) einer zwischen Speicherinduktivität und Ausgang in Durchlaßrichtung für die Eingangsspannung gepolten Diode sowieb) one between memory inductance and output in the forward direction for the Input voltage polarized diode as well
-
c) einem ansteuerbaren Transistor zwischen Schaltknoten und Masse, welcher
- 1. zur Ladephase den Schaltknoten zwischen Spule und Diode niederohmig auf Masse schaltet,
- 2. zur Freilaufphase hochohmig von Masse trennt,
- 3. und bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung den Schaltknoten zunächst niederohmig auf Masse schaltet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.
- 1. switches the switching node between coil and diode to ground with low resistance during the charging phase,
- 2. high impedance separation from the ground during the freewheeling phase,
- 3. and at an output voltage exceeding the maximum voltage value, the switching node is first switched to ground with a low resistance and is then controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band into the blocking.
Der Transistor wird also im Normalbetrieb als Schalter betrieben und bei Überspannung über den Teildurchlassbereich als regelbares Widerstandelement in die Sperrung gesteuert. Durch die Diode wird im Überspannungsbetriebsfall mit der sofortigen, zunächst niederohmigen Verbindung auf Masse der Ausgang von der Speicherinduktivität abgetrennt, was der Ladephase der Speicherinduktivität entspricht. Durch den nachfolgend ansteigenden Widerstandswert des Transistors sinkt dann aber der Spulenstrom kontinuierlich ab und es kommt zu einer (teilweisen) Entladung der Spule. Am Schaltknoten zwischen Speicherinduktivität und Diode liegt dann nur noch die Eingangsspannung an, am Ausgang entsprechend die um den Spannungsabfall über der Diode reduzierte Eingangsspannung. The transistor is operated in normal operation as a switch and at Overvoltage across the partial pass band as a controllable resistance element in controlled the lock. The diode is used in the event of overvoltage immediate, first low-resistance connection to ground the output from the Storage inductance separated, which is the loading phase of the storage inductance equivalent. Due to the subsequently increasing resistance value of the transistor but then the coil current drops continuously and there is one (partial) discharge of the coil. At the switching node between memory inductance and diode then only the input voltage is present, at the output accordingly the input voltage reduced by the voltage drop across the diode.
Die Schaltungsanordnung eines invertierenden Wandlers zur Durchführung des
Verfahrens besteht vorzugsweise aus:
The circuit arrangement of an inverting converter for carrying out the method preferably consists of:
- a) einer von einem Schaltknoten zwischen Eingang und Ausgang auf Masse geschalteten Speicherinduktivität,a) one of a switching node between input and output to ground switched memory inductance,
- b) einer zwischen Schaltknoten und Ausgang in Sperrrichtung für die Eingangsspannung gepolten Diode sowieb) one between the switching node and the output in the blocking direction for the Input voltage polarized diode as well
-
c) einem ansteuerbaren Transistor zwischen Schaltknoten und Eingang, welcher
- 1. zur Ladephase den Schaltknoten niederohmig auf den Eingang schaltet,
- 2. zur Freilaufphase den Schaltknoten hochohmig vom Eingang trennt,
- 3. und bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung den Schaltknoten zunächst niederohmig mit dem Eingang verbindet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.
- 1. switches the switching node to the input with low resistance during the charging phase,
- 2. high impedance disconnects the switching node from the input during the freewheeling phase,
- 3. and at an output voltage exceeding the maximum voltage value, the switching node is first connected to the input with low impedance and is then controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band into the blocking.
Der Transistor wird also wieder im Normalbetrieb als Schalter betrieben. Durch die Diode wird wieder im Überspannungsbetriebsfall mit der sofortigen, zunächst niederohmigen Verbindung, diesmal jedoch auf den Eingang, der Ausgang von der Speicherinduktivität abgetrennt, was der Ladephase der Speicherinduktivität entspricht. Durch die nachfolgende Widerstandserhöhung über den Teildurch lassbereich des Transistors wird dieser als regelbares Widerstandelement betrieben, der Spulenstrom reduziert und der Transistor letztendlich in die Sperrung gesteuert.The transistor is thus operated as a switch again in normal operation. Through the Diode is back in the surge mode with the immediate, initially low impedance connection, but this time to the input, the output from the Storage inductance separated, which is the loading phase of the storage inductance equivalent. Due to the subsequent increase in resistance across the part range of the transistor is operated as a controllable resistance element, the coil current is reduced and the transistor is ultimately controlled to block.
Bei Abwärtswandlern ist die Speicherinduktivität üblicherweise fest in Serie mit dem Ausgang verbunden und wird durch zeitweises Schließen eines eingangsseitigen Schaltmittels von der Eingangsspannung aufgeladen. Will man nun verfahrensgemäß die Spule entladen, also den Spulenstrom mittels eines Bauelements mit zunehmendem Widerstandswert herabsetzen, so soll dies ausgangsseitig erfolgen.With step-down converters, the storage inductance is usually fixed in series with the Output is connected and is temporarily closed by an input Switching means charged by the input voltage. Now you want to proceed according to the procedure discharge the coil, i.e. the coil current by means of a component decrease increasing resistance value, this should be done on the output side.
Der Abwärtswandler zur Durchführung des Verfahrens besteht also aus:
The step-down converter for carrying out the method thus consists of:
- a) einer in Serie zwischen Eingang und Ausgang geschalteten Speicherinduktivität,a) a memory inductance connected in series between input and output,
- b) einem eingangsseitigen Schaltmittel zwischen Eingang und Speicherinduktivität für den normalen Lade- und Freilaufbetrieb,b) an input-side switching means between input and memory inductance for normal charging and freewheeling operation
- c) einem Schaltknoten zwischen diesem eingangsseitigen Schaltmittel und der Speicherinduktivität, der über eine Sperrrichtung für die Eingangsspannung gepolte Diode auf Masse geschaltet ist, wodurch der Freilaufpfad gebildet wird, c) a switching node between this input-side switching means and the Memory inductance, which has a blocking direction for the input voltage polarized diode is connected to ground, whereby the freewheeling path is formed,
- d) und einem ansteuerbaren Transistor zwischen Ausgang und Masse parallel zu einem ausgangsseitigen Lastelement, der einen zuschaltbaren Kurzschluß- bzw. Entlastungspfad bei Überspannung ergibt.d) and a controllable transistor between output and ground in parallel an output-side load element, which can be connected to a short-circuit or Relief path in case of overvoltage results.
Die Ansteuerung erfolgt derart, dass
The control takes place in such a way that
- 1. zur Ladephase das eingangsseitige Schaltmittel den Schaltknoten niederohmig auf den Eingang schaltet,1. at the loading phase, the switching means on the input side, the switching node with low resistance switches to the input,
- 2. zur Freilaufphase das eingangsseitige Schaltmittel den Schaltknoten hochohmig vom Eingang trennt, so dass der Freilaufstrom über die Diode fließt und2. For the freewheeling phase, the switching means on the input side have a high-resistance switching node separates from the input so that the freewheeling current flows through the diode and
- 3. bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung das eingangsseitige Schaltmittel geöffnet und der ausgangsseitig parallele Transistor zunächst niederohmig auf Masse schaltet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.3. if the output voltage exceeds the maximum voltage value, the input-side switching means opened and the output side parallel Switch transistor low to ground first and then according to a predetermined characteristic over a period of time in Partial passband is controlled delayed in the blocking.
Dadurch wird ein ausgangsseitig befindliches spannungsempfindliches Lastelement umgehend geschützt, indem der sich öffnende parallele Strompfad auf Masse hin zunächst niederohmig den Großteil des Stromflusses übernimmt. Leider ist bei dieser Ausgestaltung eine bauliche Vereinigung von Schaltmittel für den pulsweiten modulierten Normalbetrieb (Lade- und Freilaufphase) mit dem Bauelement mit zeitlich zunehmendem Widerstandswert, insbesondere mit steuerbaren Widerstandswert im Gegensatz zu den Ausgestaltungen bei Aufwärtswandler und invertierendem Wandler nicht möglich. Das Grundprinzip der Entladung der Speicherkapazität über das Bauelement mit zunehmendem Widerstandswert bleibt jedoch gleich.This creates a voltage-sensitive load element on the output side immediately protected by the opening parallel current path to ground initially takes over most of the current flow with low impedance. Unfortunately, at this embodiment a structural union of switching means for the pulse width modulated normal operation (charging and freewheeling phase) with the component with resistance value increasing over time, in particular with controllable ones Resistance value in contrast to the configurations with step-up converters and inverting converter not possible. The basic principle of unloading the Storage capacity remains over the component with increasing resistance however the same.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:The invention is intended to be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and figures are explained. Brief description of the figures:
Fig. 1 Schaltungsanordnung eines Aufwärtswandler zur Durchführung des Verfahrens Fig. 1 circuit arrangement of a step-up converter for performing the method
Fig. 2 Spannung am Schaltknoten 8, Spulenstrom und Ansteuerung des Transistors 1 gemäß der Schaltung in Fig. 1 Fig. 2 voltage at the switching node 8, coil current and driving the transistor 1 according to the circuit in Fig. 1
Fig. 3 Schaltungsanordnung eines invertierenden Wandlers zur Durchführung des Verfahrens Fig. 3 circuit arrangement of an inverting converter for performing the method
Fig. 4 Schaltungsanordnung eines Abwärtswandler zur Durchführung des Verfahrens Fig. 4 circuit arrangement of a step-down converter for performing the method
Fig. 5 Skizzierung der Ansteuereinheit eines Transistors als Schaltmittel im Normalbetrieb und als Bauelement mit regelbarem, zunehmenden Widerstandswert bei Überspannungen Fig. 5 sketch of the control unit of a transistor as switching means in normal operation and as a component with a controllable, increasing resistance value in the event of overvoltages
Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Aufwärtswandler zur Durch führung des Verfahrens. Wie bei Aufwärtswandlern üblich, ist die Speicher induktivität 2 in Serie zwischen Eingang 4 und Ausgang 5 geschaltet. Beidseitig der Speicherinduktivität 2 sind Diode 3a und 3b in Serie in Durchlaßrichtung für die Eingangsspannung Ue gepolt, so dass die jeweils zugeführte Energie nicht zurück fließen kann. Der zwischen Speicherinduktivität 2 und Diode 3a befindliche Schalt knoten 8 kann durch einen ansteuerbaren Transistor 1 mit Masse 7 verbunden werden. Das Bezugspotential der Masse 7 ist üblicherweise das Nullpotential, kann jedoch auch ein davon abweichendes Bezugspotential sein. Der Transistor 1 bildet dabei sowohl ein Schaltmittel 10 für den normalen gepulsten Betrieb des Aufwärtswandlers als auch ein Bauelement 11 mit veränderbarem Widerstandswert, wie dies durch die Skizzierung als Schalter und steuerbarer Widerstand verdeutlicht werden soll. Die Ansteuerung ist dabei nur skizzenhaft angedeutet (vgl. dazu näher Fig. 5). Am Ausgang ist ein Kondensator 6 gestrichelt dargestellt, da dieser zwar üblicherweise vorgesehen ist, dessen Wegfall aufgrund eines Kontaktabbruchs oder sonstigen Defekts jedoch gerade Ursache für eine schlagartige und starke Erhöhung der Ausgangsspannung sein kann. Fig. 1 shows a circuit arrangement of a step-up converter for carrying out the method. As usual with step-up converters, the storage inductance 2 is connected in series between input 4 and output 5 . Both sides of the storage inductor 2, the diode 3 a and 3 b in series in the forward direction for the input voltage Ue poled so that the respectively supplied energy can not flow back. The switching node located between memory inductor 2 and diode 3 a 8 can be connected to ground 7 by a controllable transistor 1 . The reference potential of the mass 7 is usually the zero potential, but can also be a different reference potential. The transistor 1 forms both a switching means 10 for the normal pulsed operation of the step-up converter and a component 11 with a variable resistance value, as will be illustrated by the sketch as a switch and controllable resistor. The control is only sketchily indicated (see Fig. 5). A capacitor 6 is shown in dashed lines at the output, since it is usually provided, but the loss of it due to a break in the contact or other defect can be the cause of a sudden and sharp increase in the output voltage.
Zur Ladephase (t0-t1 in Fig. 2) wird der Schaltknoten 8 niederohmig auf Masse 7 schaltet, so dass der Strom i durch die Speicherinduktivität 2 ansteigt (vgl. Fig. 2b). Zum Zeitpunkt t1 wird in die Freilaufphase gewechselt, indem der Transistor 1 geöffnet und der Schaltknoten 8 somit hochohmig von Masse 7 getrennt wird. Die Speicherinduktivität 2 wirkt einer Stromänderung entgegen und induziert daher eine gegengerichtete Spannung, wodurch die Diode 3b leitend wird und sich die Spule zum Ausgang 5, insbesondere in den Kondensator 6 entlädt. Die Spannung Uz am Schaltknoten 8 entspricht dann annähernd der Soll-Ausgangsspannung, wobei der Wert der Ausgangsspannung abhängig von der Kapazität des Kondensators 6 und dessen Ladezustand und dem Spannungsabfall über der Diode 3b ist.During the charging phase (t0-t1 in FIG. 2), the switching node 8 is switched to ground 7 with low resistance, so that the current i rises through the storage inductance 2 (cf. FIG. 2b). At time t1 there is a switch to the freewheeling phase in that transistor 1 is opened and switching node 8 is thus separated from ground 7 with high resistance. The memory inductor 2 counteracts a change in current and therefore induces a voltage in the opposite direction, as a result of which the diode 3 b becomes conductive and the coil discharges to the output 5 , in particular into the capacitor 6 . The voltage Uz at the switching node 8 then corresponds approximately to the desired output voltage, where the value of the output voltage of the capacitance of the capacitor 6 and its state of charge and the voltage drop is dependent b across the diode. 3
In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird die Ansteuerung für niedrige Strom aufnahmen gezeigt, bei der die Speicherinduktivität 2 vollständig entladen wird, der Spulenstrom i also zu Null wird (vgl. Fig. 2b in t2). Das ausgangsseitig nicht näher dargestellte Lastelement 9 wird dann nur noch aus dem Kondensator 6 gespeist. In the example shown in FIG. 2, the control for low current consumption is shown, in which the storage inductor 2 is completely discharged, ie the coil current i becomes zero (cf. FIG. 2b in t2). The load element 9 , not shown on the output side, is then only fed from the capacitor 6 .
Zwischen t3 und t4 erfolgt eine erneute Aufladung der Speicherinduktivität 2 und in t4 beginnt eine neue Freilaufphase.Between t3 and t4, the storage inductor 2 is recharged and a new freewheeling phase begins in t4.
Kommt es nun in t5 zu einer Spannungsüberhöhung, beispielsweise einem Abriß der Verbindung zum Kondensator 6, so steigt die Spannung am Schaltknoten 8 und damit auch die Ausgangsspannung Ua über den Maximalspannungswert Umax.If there is a voltage surge in t5, for example a break in the connection to the capacitor 6 , the voltage at the switching node 8 and thus also the output voltage Ua rises above the maximum voltage value Umax.
Die Erfassung der Ausgangsspannung Ua bzw. einer dazu proportionalen Größe, bspw. der Spannung am Schaltknoten 8, erfolgt bspw. durch einen einfachen Spannungsabgriff, der in den Figuren zwecks einfacherer Überschaubarkeit nicht gezeigt wird. Auch auf die blockweise Darstellung der Ansteuereinheit wurde weitgehend verzichtet, da deren Ausgestaltung, bspw. als Ansteuereinheit für einen Transistor im Schalt- bzw. linearen Bereich allgemein bekannt ist.The output voltage Ua or a variable proportional thereto, for example the voltage at the switching node 8 , is detected, for example, by a simple voltage tap, which is not shown in the figures for the sake of simplicity. Block-by-block representation of the control unit has also largely been dispensed with, since its design, for example as a control unit for a transistor in the switching or linear range, is generally known.
Der Schaltknoten 8 wird in t6 über den Transistor 1 zunächst niederohmig auf Masse 7 geschaltet, wobei es von dem entsprechend den Anwendungsbedingungen zu wählenden Bauelement 11 abhängig ist, welcher Wert des Widerstands zu Beginn angenommen wird. Zwar beginnt kurzfristig ein neuer Ladezyklus, der jedoch aufgrund des nunmehr ansteigenden Widerstandswerts 11 des über den Teil durchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuerten Transistors 1 umgehend beendet wird und der Strom durch die Speicherinduktivität 2 immer weiter abnimmt.The switching node 8 is first switched to ground 7 via transistor 1 with a low resistance in t6, it depending on the component 11 to be selected in accordance with the application conditions, which value of the resistance is initially assumed. Although a new charging cycle begins for a short time, this is immediately ended due to the now increasing resistance value 11 of the transistor 1 , which is delayed through the partial pass band into the blocking, and the current through the memory inductance 2 continues to decrease.
Die Steuerung des Transistors 1 erfolgt dabei wie auch in den später noch gezeigten anderen Schaltungsanordnungen vorzugsweise entsprechend einer bspw. in einer Steuereinheit 12 abgelegten Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich oder geregelt anhand der Ausgangsspannung. Entscheidend ist also der sich kontinuierlich erhöhende Widerstandswert des Transistors 1, wobei der Verlauf der Widerstandskennlinie nicht linear sein muß, wie skizzenhaft in Fig. 2c angedeutet. Der Anstieg des Widerstands kann vielmehr an die Lastverhältnisse und die Ausgangsspannung angepaßt werden.The control of the transistor 1 is carried out, as in the other circuit arrangements which will be shown later, preferably according to a characteristic curve, for example stored in a control unit 12 , over a period in the partial pass band or regulated on the basis of the output voltage. The decisive factor is the continuously increasing resistance value of transistor 1 , the course of the resistance characteristic curve not having to be linear, as sketched in FIG. 2c. The increase in resistance can rather be adapted to the load conditions and the output voltage.
Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung eines invertierenden Wandlers, dessen Ausgangsspannung Ua also die entgegengesetzte Polarität wie die Eingangs spannung Ue und zudem eine abweichende Amplitude aufweist. Fig. 3 shows a circuit arrangement of an inverting converter, the output voltage Ua so the opposite polarity as the input voltage Ue and also has a different amplitude.
Dazu ist eine Speicherinduktivität 2 parallel zwischen Eingang 4 und Ausgang 5 vom Schaltknoten 8 aus auf Masse 7 geschaltet. Eine Diode 3c zwischen Schaltknoten 8 und Ausgang 5 in Sperrrichtung für die Eingangsspannung Ue verhindert wiederum den Rückfluß der Energie vom Ausgang auf den Eingang. Der ansteuerbare Transistor 1 ist hierbei zwischen Schaltknoten 8 und Eingang 4 angeordnet, so dass zur Ladephase der Schaltknoten 8 niederohmig auf den Eingang 4 geschaltet und so die Speicherinduktivität 2 aufgeladen wird, zur Freilaufphase der Schaltknoten 8 jedoch hochohmig vom Eingang 4 getrennt wird. Durch die Spannungsinduktion in der Speicherinduktivität 2 wird das Potential am Schaltknoten entgegengesetzt zur Eingangsspannung gepolt, die Diode 3c somit leitend und der Ausgang, ins besondere die dort üblicherweise vorgesehenen Kapazität 6 aufgeladen. Fällt jedoch beispielsweise diese Kapazität 6 aufgrund eines Defekts weg, so sinkt die Ausgangs stromaufnahme erheblich ab, der Spulenstrom i muß absinken, was zu einer entsprechend höheren Spannungsinduktion in der Speicherinduktivität 2 führt, die die Ausgangsspannung Ua erhöht und somit das Lastelement 9 gefährdet. Bei einer den Maximalspannungswert Umax betragsmäßig übersteigenden Ausgangs spannung Ua verbindet der Transistor 1 zunächst den Schaltknoten 8 niederohmig mit dem Eingang 4 und trennt somit die Speicherinduktivität 2 vom Ausgang. Es folgt jedoch keine Ladephase, da der Transistor nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird, d. h. der Widerstandswert 11 des Bauelements steigt immer weiter an. Dabei sinkt der Strom durch die Speicherinduktivität 2 langsam ab.For this purpose, a memory inductor 2 is connected in parallel between input 4 and output 5 from the switching node 8 to ground 7 . A diode 3 c between switching node 8 and output 5 in the reverse direction for the input voltage Ue in turn prevents the backflow of the energy from the output to the input. The controllable transistor 1 is arranged between the switching node 8 and the input 4 , so that the switching node 8 is switched to the input 4 with a low impedance during the loading phase and the memory inductance 2 is thus charged, but the switching node 8 is separated from the input 4 with a high resistance during the free-running phase. The voltage induction in the memory inductor 2 polarizes the potential at the switching node in the opposite direction to the input voltage, the diode 3 c is thus conductive and the output, in particular the capacitance 6 usually provided there, is charged. However, if, for example, this capacitance 6 disappears due to a defect, the output current consumption drops considerably, the coil current i must decrease, which leads to a correspondingly higher voltage induction in the memory inductor 2 , which increases the output voltage Ua and thus endangers the load element 9 . If the output voltage Ua exceeds the maximum voltage value Umax, the transistor 1 first connects the switching node 8 with low impedance to the input 4 and thus separates the memory inductance 2 from the output. However, there is no charging phase, since the transistor is subsequently controlled into the blocking with a delay in accordance with a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band, ie the resistance value 11 of the component continues to rise. The current through the storage inductor 2 slowly drops.
Das gleiche Verfahren wird auch in der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung eines Abwärtswandlers genutzt, wobei als Besonderheit dieser Ausgestaltung die sonst bevorzugte Vereinigung der Schaltfunktion 10 und des zunehmenden Widerstands 11 in einem einzigen Transistor (vgl. Fig. 1 und 3) nicht möglich ist.The same method is also used in the circuit arrangement of a step-down converter shown in FIG. 4, whereby, as a special feature of this configuration, the otherwise preferred combination of the switching function 10 and the increasing resistance 11 in a single transistor (cf. FIGS. 1 and 3) is not possible ,
Wie bei Abwärtswandlern üblich, ist zwischen Eingang 4 und Ausgang 5 eingangs seitig ein Schaltmittel 10, üblicherweise ein Transistor, und nachfolgend die Speicherinduktivität 2 in Serie geschaltet. Das Schaltmittel 10 wird für die Ladephase geschlossen und für die Freilaufphase geöffnet.As is customary with step-down converters, a switching means 10 , usually a transistor, and subsequently the memory inductor 2 are connected in series between input 4 and output 5 on the input side. The switching means 10 is closed for the charging phase and opened for the free-running phase.
Am Schaltknoten 8 zwischen dem eingangsseitigen Schaltmittel 10 und der Speicherinduktivität 2 ist die für die Eingangsspannung in Sperrrichtung gepolte Freilaufdiode 3d auf Masse geschaltet. Wird das Schaltmittel 10 geöffnet, so führt die Spannungsinduktion in der Spule für eine entsprechende Durchsteuerung der Diode und die Öffnung des Freilaufpfads.At the switching node 8 between the input-side switching means 10 and the storage inductor 2 , the freewheeling diode 3 d, which is polarized in the reverse direction for the input voltage, is connected to ground. If the switching means 10 is opened, the voltage induction in the coil leads to a corresponding control of the diode and the opening of the freewheeling path.
Zusätzlich ist zwischen Ausgang 5 und Masse 7 parallel zu einem ausgangsseitigen Lastelement 9 ein Bauelement 11 mit zunehmendem, vorzugsweise ansteuerbaren Widerstandswert, insbesondere ein (zweiter) steuerbarer Transistor, vorgesehen, der einen zuschaltbaren Kurzschluß- bzw. Entlastungspfad bei Überspannung ergibt, der im Normalbetrieb jedoch unterbrochen, zumindest aber so hochohmig ist, dass keine nennenswerten Verluste darüber auftreten.In addition, a component 11 with an increasing, preferably controllable resistance value, in particular a (second) controllable transistor, is provided between output 5 and ground 7 parallel to an output-side load element 9 , which gives a connectable short-circuit or relief path in the event of overvoltage, which, however, occurs in normal operation interrupted, but at least so high that there are no significant losses above it.
Auch hierfür eignet sich daher ein Transistor, bspw. ein Anreicherungs-MOSFET als Widerstands-Bauelement, der im Normalbetrieb gesperrt ist und nur bei Überspannung angesteuert wird, zunächst in den Durchlaß und nachfolgend zunehmend in die Sperrung (vgl. dazu auch Fig. 5).A transistor is therefore also suitable for this purpose, for example an enrichment MOSFET as a resistance component, which is blocked in normal operation and is only activated in the event of overvoltage, first in the pass and subsequently increasingly in the block (cf. also FIG. 5). ,
Bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung, beispiels weise wiederum aufgrund eines Wegfalls des ausgangsseitigen Kondensators 6, wird das eingangsseitige Schaltmittel 10 geöffnet, sofern die Schaltung gerade in der Ladephase ist. In der Freilaufphase ist das Schaltmittel 10 bereits geöffnet. Diese Trennung soll ein Nachladen der Speicherinduktivität 2 vom Eingang 4 aus ver hindern. Das ausgangsseitige Widerstandsbauelement 11, aufgrund des guten Sperrverhaltens im normalen, inaktiven Betrieb vorzugsweise ein Transistor, wird zunächst niederohmig auf Masse zugeschaltet. Der Betrag des Widerstandswertes 11 zu Beginn der Aktivierung soll zumindest unterhalb des Widerstandswerts des Lastelements 9 liegen, um über diese Parallelschaltung eine signifikante Herab setzung der Ausgangsspannung Ua und damit eine wirksame Entlastung des aus gangsseitigen Lastelements zu bewirken. Wie für alle anderen gezeigten Schaltungen auch hängt der konkrete Widerstandsverlauf von den Bedürfnissen des Anwendungsfalls, insbesondere den verwendeten Speicherinduktivitäten, Strom- und Spannungsverhältnissen ab.If the output voltage exceeds the maximum voltage value, for example, again due to the loss of the output-side capacitor 6 , the input-side switching means 10 is opened if the circuit is currently in the charging phase. In the free-running phase, the switching means 10 is already open. This separation is intended to prevent reloading of the memory inductor 2 from the input 4 . The output-side resistance component 11 , preferably a transistor due to the good blocking behavior in normal, inactive operation, is first connected to ground with low resistance. The amount of the resistance value 11 at the beginning of the activation should be at least below the resistance value of the load element 9 in order to bring about a significant reduction in the output voltage Ua and thus to effectively relieve the load-side load element from this parallel connection. As for all the other circuits shown, the specific course of resistance depends on the needs of the application, in particular the memory inductances used, current and voltage ratios.
Nachfolgend wird der Widerstandswert immer weiter erhöht, der Transistor beispielsweise entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert, wie nachfolgend in fig. 5 noch näher gezeigt wird. Die Speicherinduktivität 2 wird somit zunächst maßgeblich über den Freilaufpfad aus Bauelement 11, Masse 7 und Freilaufdiode 3d entladen.The resistance value is then increased further and further, the transistor, for example in accordance with a predetermined characteristic curve, is delayed into the blocking over a period in the partial pass band, as shown in FIG. 5 is shown in more detail. The storage inductance 2 is thus first of all largely discharged via the freewheeling path from component 11 , ground 7 and freewheeling diode 3 d.
Die Entladung kann in allen gezeigten Schaltungsanordnungen im Grundsatz auch über ein anderes Bauelement mit zeitlich zunehmendem Widerstandswert erfolgen, beispielsweise über einen gesteuerten oder geregelten ohmschen Potentiometer- Widerstand. Der Widerstandswert des Bauelements 11 kann zudem in allen Fällen in Abhängigkeit vom Wert der Ausgangsspannung Ua nach dem Erreichen des Maximalspannungswertes abhängig geregelt werden. Sinkt die Ausgangsspannung beispielsweise langsamer als erwartet ab, kann beispielsweise eine Kennlinie mit einem langsameren Widerstandsanstieg verwendet werden. In all the circuit arrangements shown, the discharge can in principle also take place via another component with a resistance value that increases over time, for example via a controlled or regulated ohmic potentiometer resistor. The resistance value of the component 11 can also be regulated in all cases depending on the value of the output voltage Ua after reaching the maximum voltage value. For example, if the output voltage drops more slowly than expected, a characteristic curve with a slower increase in resistance can be used.
Die Fig. 5 skizziert eine Ausgestaltung einer Ansteuereinheit für einen MOSFET- Transistor für einen Aufwärtswandler gemäß Fig. 1. Diese besteht aus einer PWM- Steuereinheit 13, die in Abhängigkeit vom Vergleich der Ausgangsspannung Ua bzw. der dazu proportionalen Spannung Uz am Schaltknoten 8 mit der Soll- Ausgangsspannung Uasoll den Transistor 1 pulsweitenmoduliert steuert, analog zum skizzierten Schaltmittel 10 in Fig. 1. Durch eine Widerstands-Kennlinien-Steuer einheit 12 wird andererseits die Ausgangsspannung Ua bzw. die dazu proportionale Spannung Uz mit dem Maximalspannungswert Umax verglichen. FIG. 5 outlines an embodiment of a control unit for a MOSFET transistor for a step-up converter according to FIG. 1. This consists of a PWM control unit 13 which, depending on the comparison of the output voltage Ua or the voltage Uz proportional thereto, at the switching node 8 the target output voltage U asoll controls the transistor 1 in a pulse-width-modulated manner , analogously to the switching means 10 outlined in FIG. 1. On the other hand, a resistance characteristic control unit 12 compares the output voltage Ua or the voltage Uz proportional thereto with the maximum voltage value Umax.
Der Maximalspannungswert Umax liegt dabei deutlich oberhalb der Soll-Ausgangs spannung, um eine Abschaltung nur aufgrund kleinerer Störungen zu vermeiden. Denkbar ist zudem eine Zeitverzögerungsfunktion, d. h. eine Abschaltung erst bei Überschreitung einer vorgegebenen Zeitdauer oberhalb des Maximalspannungs wertes.The maximum voltage value Umax is clearly above the target output voltage in order to avoid a shutdown only due to minor disturbances. A time delay function is also conceivable, i. H. a shutdown only at Exceeding a specified period of time above the maximum voltage value.
Überschreitet die Ausgangsspannung Ua den Maximalspannungswert Umax, wird die PWM-Steuereinheit über das Signal 14 deaktiviert und der Transistor 1 zunächst niederohmig geschaltet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert. Denkbar ist jeweils auch eine entsprechende Regelung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung, wie bereits dies erläutert wurde.If the output voltage Ua exceeds the maximum voltage value Umax, the PWM control unit is deactivated via the signal 14 and the transistor 1 is first switched to low impedance and then controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band with a delay into the blocking. A corresponding regulation depending on the output voltage is also conceivable, as has already been explained.
Nach der Abschaltung kann nach Ablauf einer Zeitspanne oder auf ein externes Signal hin der Gleichspannungswandler testweise neu aktiviert werden.After the shutdown, after a period of time or to an external Test the DC voltage converter signal again.
Claims (7)
- a) die Speicherinduktivität (2) in einer Ladephase von einer Eingangsspannung (Ue) aufgeladen wird und
- b) während einer Freilaufphase die gespeicherte Energie auf den Ausgang (5) weitergibt, und
- c) die Zeitdauer von Lade- und Freilaufphase entsprechend einer gewünschten Soll-Ausgangsspannung vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- d) die Ausgangsspannung (Ua) beziehungsweise eine dazu proportionale Größe (Uz) erfasst und bei Überschreiten eines Maximalspannungswerts (Umax) die Speicherinduktivität (2) über ein Bauelement (1, 11) mit einem zeitlich zunehmenden Widerstandswert entladen wird.
- a) the storage inductance ( 2 ) is charged by an input voltage (Ue) in a charging phase and
- b) transfers the stored energy to the output ( 5 ) during a free-running phase, and
- c) the duration of the charging and freewheeling phase are specified in accordance with a desired target output voltage, characterized in that
- d) the output voltage (Ua) or a quantity (Uz) proportional to it is detected and, when a maximum voltage value (Umax) is exceeded, the storage inductance ( 2 ) is discharged via a component ( 1 , 11 ) with a resistance value that increases over time.
- a) einer in Serie zwischen Eingang (4) und Ausgang (5) geschalteten Speicherinduktivität (2),
- b) einer ersten zwischen Speicherinduktivität (2) und Eingang (4) in Durchlaß richtung für die Eingangsspannung (Ue) gepolten Diode (3a) sowie einer zweiten zwischen Speicherinduktivität (2) und Ausgang (5) in Durchlaßrichtung für die Eingangsspannung (Ue) gepolten Diode (3b),
- c) einem Schaltknoten (8) zwischen Speicherinduktivität (2) und Diode (3a) und
einem ansteuerbaren Transistor (1) zwischen diesem Schaltknoten (8) und
Masse (7), welcher (1)
- 1. zur Ladephase den Schaltknoten (8) niederohmig auf Masse (7) schaltet,
- 2. zur Freilaufphase hochohmig von Masse (7) trennt, und
- 3. bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung den Schaltknoten (8) zunächst niederohmig auf Masse (7) schaltet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.
- a) a memory inductance ( 2 ) connected in series between input ( 4 ) and output ( 5 ),
- b) a first between storage inductance ( 2 ) and input ( 4 ) in the forward direction for the input voltage (Ue) polarized diode ( 3 a) and a second between storage inductance ( 2 ) and output ( 5 ) in the forward direction for the input voltage (Ue) polarized diode ( 3 b),
- c) a switching node ( 8 ) between memory inductance ( 2 ) and diode ( 3 a) and a controllable transistor ( 1 ) between this switching node ( 8 ) and ground ( 7 ), which ( 1 )
- 1. switches the switching node ( 8 ) to ground ( 7 ) with low resistance during the charging phase,
- 2. high impedance to ground ( 7 ) separates to the freewheeling phase, and
- 3. at an output voltage exceeding the maximum voltage value, the switching node ( 8 ) first switches to ground ( 7 ) with a low resistance and is then controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band into the blocking.
- a) einer von einem Schaltknoten (8) zwischen Eingang (4) und Ausgang (5) auf Masse (7) geschalteten Speicherinduktivität (2),
- b) einer zwischen Schaltknoten (8) und Ausgang (5) in Sperrrichtung für die Eingangsspannung (Ue) gepolten Diode (3c) sowie
- c) einem ansteuerbaren Transistor (1) zwischen Schaltknoten (8) und Eingang (4),
welcher
- 1. zur Ladephase den Schaltknoten (8) niederohmig auf den Eingang (4) schaltet,
- 2. zur Freilaufphase den Schaltknoten (8) hochohmig vom Eingang (4) trennt,
- 3. und bei einer den Maximalspannungswert (Umax) betragsmäßig übersteigenden Ausgangsspannung (Ua) den Schaltknoten (8) zunächst niederohmig mit dem Eingang (4) verbindet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.
- a) one of a switching node ( 8 ) between input ( 4 ) and output ( 5 ) connected to ground ( 7 ) memory inductance ( 2 ),
- b) one between the switching node ( 8 ) and output ( 5 ) in the reverse direction for the input voltage (Ue) polarized diode ( 3 c) and
- c) a controllable transistor ( 1 ) between switching node ( 8 ) and input ( 4 ), which
- 1. switches the switching node ( 8 ) to the input ( 4 ) with low resistance during the charging phase,
- 2. high-impedance separates the switching node ( 8 ) from the input ( 4 ) during the freewheeling phase,
- 3. and at an output voltage (Ua) exceeding the maximum voltage value (Umax), the switching node ( 8 ) first connects to the input ( 4 ) with low resistance and is then controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band into the blocking.
- a) einer in Serie zwischen Eingang (4) und Ausgang (5) geschalteten Speicherinduktivität (2),
- b) einem eingangsseitigen Schaltmittel zwischen Eingang (4) und Speicher induktivität (2),
- c) einem Schaltknoten (8) zwischen diesem eingangsseitigen Schaltmittel und der Speicherinduktivität (2), der über eine Sperrrichtung für die Eingangsspannung (Ue) gepolte Diode (3c) auf Masse (7) geschaltet ist,
- d) und einem ansteuerbaren Transistor (1) zwischen Ausgang (5) und Masse
parallel zu einem ausgangsseitigen Lastelement,
- 1. wobei zur Ladephase das eingangsseitige Schaltmittel den Schaltknoten (8) niederohmig auf den Eingang (4) schaltet,
- 2. zur Freilaufphase das eingangsseitige Schaltmittel den Schaltknoten (8) hochohmig vom Eingang (4) trennt, und
- 3. bei einer den Maximalspannungswert übersteigenden Ausgangsspannung das eingangsseitige Schaltmittel geöffnet und der ausgangsseitig parallele Transistor zunächst niederohmig auf Masse (7) schaltet und nachfolgend entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie über eine Zeitspanne im Teildurchlaßbereich verzögert in die Sperrung gesteuert wird.
- a) a memory inductance ( 2 ) connected in series between input ( 4 ) and output ( 5 ),
- b) an input-side switching means between input ( 4 ) and storage inductance ( 2 ),
- c) a switching node ( 8 ) between this switching means on the input side and the memory inductance ( 2 ), which is connected to ground ( 7 ) via a blocking direction for the input voltage (Ue) diode ( 3 c),
- d) and a controllable transistor ( 1 ) between output ( 5 ) and ground parallel to an output-side load element,
- 1. where the switching device on the input side switches the switching node ( 8 ) to the input ( 4 ) with low resistance,
- 2. for the freewheeling phase, the switching means on the input side separates the switching node ( 8 ) with high impedance from the input ( 4 ), and
- 3. at an output voltage exceeding the maximum voltage value, the switching means on the input side is opened and the parallel transistor on the output side first switches to ground ( 7 ) with low impedance and is subsequently controlled according to a predetermined characteristic over a period of time in the partial pass band into the blocking.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4322787A (en) * | 1980-09-30 | 1982-03-30 | Ford Motor Company | Closed loop low voltage up-converter |
| US5422562A (en) * | 1994-01-19 | 1995-06-06 | Unitrode Corporation | Switching regulator with improved Dynamic response |
| US5889392A (en) * | 1997-03-06 | 1999-03-30 | Maxim Integrated Products, Inc. | Switch-mode regulators and methods providing transient response speed-up |
| US5963439A (en) * | 1996-10-22 | 1999-10-05 | Sgs-Thomson Microelectronics S.A. | Device for limiting transient variations of a supply voltage |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3420583A1 (en) * | 1984-06-01 | 1985-12-05 | Otto Dipl.-Ing. 8000 München Hoffer | Secondary switched-mode power supply |
| US4727308A (en) * | 1986-08-28 | 1988-02-23 | International Business Machines Corporation | FET power converter with reduced switching loss |
-
2001
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4322787A (en) * | 1980-09-30 | 1982-03-30 | Ford Motor Company | Closed loop low voltage up-converter |
| US5422562A (en) * | 1994-01-19 | 1995-06-06 | Unitrode Corporation | Switching regulator with improved Dynamic response |
| US5963439A (en) * | 1996-10-22 | 1999-10-05 | Sgs-Thomson Microelectronics S.A. | Device for limiting transient variations of a supply voltage |
| US5889392A (en) * | 1997-03-06 | 1999-03-30 | Maxim Integrated Products, Inc. | Switch-mode regulators and methods providing transient response speed-up |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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