Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungskonverter und ein
Verfahren zur Spannungskonversion.The
The present invention relates to a voltage converter and a
Method for voltage conversion.
Spannungskonverter,
im englischen als Direct Current/Direct Current Converter, abgekürzt DC/DC
Converter, bezeichnet, dienen häufig dazu, eine niedrige
in eine höhere Spannung umzuwandeln.Voltage converter
in English as Direct Current / Direct Current Converter, abbreviated DC / DC
Converters, called, often serve a low
to convert it into a higher voltage.
Dokument DE 10 2005 012 662
A1 zeigt eine Anordnung mit Spannungskonverter zur Spannungsversorgung
einer elektrischen Last mit mehreren Kondensatoren.document DE 10 2005 012 662 A1 shows an arrangement with voltage converter for supplying power to a load with multiple capacitors.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spannungskonverter und
ein Verfahren zur Spannungskonversion bereitzustellen, die eine
möglichst hohe Vervielfältigung einer Eingangsspannung ermöglichen.task
The present invention is a voltage converter and
to provide a method of voltage conversion, comprising a
enable the highest possible duplication of an input voltage.
Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 und dem Verfahren
gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weiterbildungen
und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.These
The object is with the subject of claim 1 and the method
solved according to claim 13. further developments
and embodiments are each subject of the dependent
Claims.
Erfindungsgemäß umfasst
ein Spannungskonverter eine erste und eine zweite Stufe. Die erste. Stufe
weist einen ersten Kondensator und einen Ausgang auf. Die zweite
Stufe umfasst einen zweiten Kondensator und ebenfalls einen Ausgang.According to the invention
a voltage converter has a first and a second stage. The first. step
has a first capacitor and an output. The second
Stage includes a second capacitor and also an output.
Der
erste Kondensator wird mittels einer Eingangsspannung aufgeladen,
so dass an dem ersten Kondensator eine erste Kon densatorspannung
abgreifbar ist. Der Ausgang der ersten Stufe ist derart mit dem
ersten Kondensator verbunden, dass mindestens die erste Kondensatorspannung
als eine erste Spannung an dem Ausgang der ersten Stufe bereitgestellt
wird. Der zweite Kondensator wird mittels der ersten Spannung aufgeladen,
so dass an dem zweiten Kondensator eine zweite Kondensatorspannung
abgreifbar ist. Der zweite Kondensator ist mit dem Ausgang der zweiten
Stufe derart verbunden, dass mindestens die Summe aus der ersten Kondensatorspannung
und der zweiten Kondensatorspannung als eine zweite Spannung an
dem Ausgang der zweiten Stufe abgreifbar ist.Of the
first capacitor is charged by means of an input voltage,
such that a first capacitor voltage is applied to the first capacitor
can be tapped. The output of the first stage is so with the
First capacitor connected to at least the first capacitor voltage
as a first voltage at the output of the first stage
becomes. The second capacitor is charged by means of the first voltage,
such that at the second capacitor a second capacitor voltage
can be tapped. The second capacitor is connected to the output of the second
Stage connected such that at least the sum of the first capacitor voltage
and the second capacitor voltage as a second voltage
the output of the second stage can be tapped.
Mit
Vorteil kann die zweite Spannung mittels der Addition der ersten
und der zweiten Kondensatorspannung mit einem hohen Spannungswert
bereitgestellt werden. Bei der Addition werden die Beträge der
ersten und der zweiten Kondensatorspannung addiert.With
Advantage, the second voltage by means of the addition of the first
and the second capacitor voltage having a high voltage value
to be provided. When adding, the amounts of the
the first and the second capacitor voltage added.
In
einer Ausführungsform wird die erste Spannung durch eine
Addition der ersten Kondensatorspannung und der Eingangsspannung
bereitgestellt. Daher ist mit Vorteil die erste Spannung näherungsweise
das Doppelte der Eingangsspannung. Die zweite Spannung kann somit
gemäß dieser Ausführungsform näherungsweise
das Dreifache der Eingangsspannung sein.In
In one embodiment, the first voltage is replaced by a
Addition of the first capacitor voltage and the input voltage
provided. Therefore, advantageously, the first voltage is approximately
twice the input voltage. The second voltage can thus
approximately according to this embodiment
be three times the input voltage.
In
einer Weiterbildung ist die zweite Spannung eine Addition der ersten
Kondensatorspannung, der zweiten Kondensatorspannung und der Eingangsspannung.
Somit kann die zweite Spannung maximal das Vierfache der Eingangsspannung erreichen.In
In a further development, the second voltage is an addition of the first
Capacitor voltage, the second capacitor voltage and the input voltage.
Thus, the second voltage can reach at most four times the input voltage.
In
einer Weiterbildung weist der Spannungskonverter eine weitere Stufe
auf, die einen weiteren Kondensator und einen weiteren Ausgang umfasst. Der
weitere Kondensator wird auf eine weitere Kondensatorspannung aufgeladen.
Das Aufladen wird mittels der Spannung, die am Ausgang der vorhergehenden
Stufe bereitgestellt wird, durchgeführt. Eine weitere Spannung
an dem weiteren Ausgang der weiteren Stufe ist mindestens die Summe
der Kondensatorspannung der weiteren Stufe und der Kondensatorspannungen
der vorgeschalteten Stufen. In einer Ausführungsform ist
die weitere Ausgangsspannung der weiteren Stufe die Addition der
Kondensatorspannungen der vorhergehenden Stufen, der weiteren Kondensatorspannung
und der Eingangsspannung. Mit Vorteil kann somit die weitere Spannung
das Doppelte der an dem Ausgang der vorhergehenden Stufe anliegenden
Spannung sein.In
In a further development, the voltage converter has a further stage
on, which includes another capacitor and another output. Of the
another capacitor is charged to another capacitor voltage.
The charging is done by means of the voltage at the output of the previous one
Stage is provided. Another tension
at the further output of the further stage is at least the sum
the capacitor voltage of the further stage and the capacitor voltages
the upstream stages. In one embodiment
the further output voltage of the further stage the addition of
Capacitor voltages of the previous stages, the other capacitor voltage
and the input voltage. Advantageously, thus, the further tension
twice that at the output of the previous stage
Be tension.
In
einer Weiterbildung umfasst der Spannungskonverter eine Anzahl L
von weiteren Stufen, wobei L größer oder gleich
1 ist.In
In a further development, the voltage converter comprises a number L
from further stages, where L is greater than or equal to
1 is.
In
einer Ausführungsform weist der Spannungskonverter einen
Ausgang auf, der mit dem Ausgang der zweiten Stufe verbunden ist.
Umfasst der Spannungskonverter eine weitere Stufe, so kann der Ausgang
des Spannungskonverters mit dem weiteren Ausgang der weiteren Stufe
verbunden sein.In
In one embodiment, the voltage converter has one
Output connected to the output of the second stage.
If the voltage converter includes another stage, the output can be
the voltage converter with the further output of the further stage
be connected.
Der
Spannungskonverter kann zum Betrieb einer Beleuchtungsanordnung
eingesetzt sein. Die Beleuchtungsanordnung weist mindestens ein Leuchtmittel
auf, das an den Ausgang des Spannungskonverters angeschlossen ist.
Das Leuchtmittel kann eine Leuchtdiode umfassen. Bevorzugt weist das
Leuchtmittel mehrere Leuchtdioden auf. Die mehreren Leuchtdioden
können bevorzugt in Serie geschaltet sein.Of the
Voltage converter can be used to operate a lighting arrangement
be used. The lighting arrangement has at least one light source
which is connected to the output of the voltage converter.
The lighting means may comprise a light emitting diode. This preferably has
Bulb several LEDs on. The multiple light emitting diodes
may preferably be connected in series.
In
einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiterkörper
den Spannungskonverter. In einer Ausführungsform sind an
den Halbleiterkörper der erste, der zweite und gegebenenfalls
die weiteren Kondensatoren ankoppelbar.In
An embodiment comprises a semiconductor body
the voltage converter. In one embodiment, at
the semiconductor body of the first, the second and optionally
the other capacitors can be coupled.
Erfindungsgemäß umfasst
ein Verfahren zur Spannungskonversion folgende Schritte: Ein erster Kondensator
wird unter Verwendung einer Eingangsspannung auf eine erste Kondensatorspannung
aufgeladen. Ein zweiter Kondensator wird unter Verwendung der ersten
Kondensatorspannung auf eine zweite Kondensatorspannung aufgeladen.
Dabei umfasst eine erste Stufe den ersten Kondensator und eine zweite
Stufe den zweiten Kondensator. Eine zweite Spannung wird abgegeben,
die aufgrund einer Addition mindestens der ersten Kondensatorspannung
und der zweiten Kondensatorspannung erzeugt wird.According to the invention
a method of voltage conversion, the following steps: A first capacitor
is converted to a first capacitor voltage using an input voltage
charged. A second capacitor is used using the first
Capacitor voltage charged to a second capacitor voltage.
In this case, a first stage comprises the first capacitor and a second
Stage the second capacitor. A second voltage is given
due to an addition of at least the first capacitor voltage
and the second capacitor voltage is generated.
Mit
Vorteil wird die zweite Spannung durch eine Summation der ersten
und der zweiten Kondensatorspannung gewonnen. Dabei wird die Summation
derart durchgeführt, dass die Beträge der ersten und
der zweiten Kondensatorspannung addiert werden.With
Advantage is the second voltage by a summation of the first
and the second capacitor voltage recovered. This is the summation
carried out such that the amounts of the first and
be added to the second capacitor voltage.
In
einer Weiterführung werden zum Aufladen des zweiten Kondensators
die Eingangsspannung und die erste Kondensatorspannung addiert.
Auch hier werden die Spannungsbeträge addiert.In
a continuation to charge the second capacitor
adds the input voltage and the first capacitor voltage.
Again, the voltage amounts are added.
In
einer Weiterbildung wird zur Abgabe der zweiten Spannung eine Summation
der Eingangsspannung sowie der ersten und der zweiten Kondensatorspannung
durch eine Addition der Beträge der drei Spannungen durchgeführt.In
a further development is to summon the second voltage
the input voltage and the first and the second capacitor voltage
by adding the amounts of the three voltages.
Die
Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren näher erläutert. Funktions-
beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungsteile
tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder
Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung
nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.The
The invention will be described in more detail below
explained in more detail with reference to FIGS. functional
or equivalent components and circuit parts
bear the same reference numerals. As far as circuit parts or
Components in their function correspond to their description
not repeated in each of the following figures.
1A und 1B zeigen
beispielhafte Ausführungsformen eines Spannungskonverters nach
dem vorgeschlagenen Prinzip, 1A and 1B show exemplary embodiments of a voltage converter according to the proposed principle,
2B und 2B zeigen
beispielhafte Ausführungsformen eines Schalters, 2 B and 2 B show exemplary embodiments of a switch,
3A bis 3D zeigen
beispielhafte Ausführungsformen eines Verfahrens zur Spannungskonversion
nach dem vorgeschlagenen Prinzip, 3A to 3D show exemplary embodiments of a method for voltage conversion according to the proposed principle,
4A und 4B zeigen
eine alternative beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens nach
dem vorgeschlagenen Prinzip und 4A and 4B show an alternative exemplary embodiment of a method according to the proposed principle and
5 bis 7 zeigen
drei weitere beispielhafte alternative Ausführungsformen
eines Verfahrens nach dem vorgeschlagenen Prinzip. 5 to 7 show three further exemplary alternative embodiments of a method according to the proposed principle.
1A zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform eines Spannungskonverters
nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Der Spannungskonverter umfasst
eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Stufe 10, 20, 30, 40.
Jede der vier Stufen 10, 20, 30, 40 weist
jeweils einen Kondensator 11, 21, 31, 41 auf.
Die erste Stufe 10 umfasst einen ersten Kondensator 11,
einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schalter 14, 15, 16 sowie
einen Eingang 12 und einen Ausgang 13. Der Eingang 12 der
ersten Stufe 10 ist mit einem Eingang 2 des Spannungskonverters 1 verbunden.
Der erste Schalter 14 koppelt den Eingang 12 der
ersten Stufe 10 mit einer ersten Elektrode des Kondensators 11.
Der zweite Schalter 15 koppelt den Eingang 12 der
ersten Stufe 10 mit einer zweiten Elektrode des ersten
Kondensators 11. Der dritte Schalter 16 koppelt
die zweite Elektrode des ersten Kondensators 11 mit einem
Bezugspotenzialanschluss 8. Der Ausgang 13 der
ersten Stufe 10 ist mit der ersten Elektrode des ersten
Kondensators 11 verbunden. Die zweite Stufe 20 umfasst
einen zweiten Kondensator 21, einen vierten, einen fünften und
einen sechsten Schalter 24, 25, 26 sowie
einen Eingang 22 und einen Ausgang 23. Der Eingang 22 der
zweiten Stufe 20 ist mit dem Ausgang 13 der ersten
Stufe 10 verbunden. Der Eingang 22 der zweiten Stufe 20 wird über
den vierten Schalter 24 mit einer ersten Elektrode des
zweiten Kondensators 21 und über den fünften
Schalter 25 mit einer zweiten Elektrode des zweiten Kondensators 21 gekoppelt.
Die zweite Elektrode des zweiten Schalters 21 ist über den
sechsten Schalter 26 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 gekoppelt.
Die erste Elektrode des zweiten Kondensators 21 ist mit
dem Ausgang 23 der zweiten Stufe 20 verbunden. 1A shows an exemplary embodiment of a voltage converter according to the proposed principle. The voltage converter comprises a first, a second, a third and a fourth stage 10 . 20 . 30 . 40 , Each of the four levels 10 . 20 . 30 . 40 each has a capacitor 11 . 21 . 31 . 41 on. The first stage 10 includes a first capacitor 11 , a first, a second and a third switch 14 . 15 . 16 as well as an entrance 12 and an exit 13 , The entrance 12 the first stage 10 is with an entrance 2 of the voltage converter 1 connected. The first switch 14 couples the entrance 12 the first stage 10 with a first electrode of the capacitor 11 , The second switch 15 couples the entrance 12 the first stage 10 with a second electrode of the first capacitor 11 , The third switch 16 couples the second electrode of the first capacitor 11 with a reference potential connection 8th , The exit 13 the first stage 10 is with the first electrode of the first capacitor 11 connected. The second stage 20 includes a second capacitor 21 , a fourth, a fifth and a sixth switch 24 . 25 . 26 as well as an entrance 22 and an exit 23 , The entrance 22 the second stage 20 is with the exit 13 the first stage 10 connected. The entrance 22 the second stage 20 is about the fourth switch 24 with a first electrode of the second capacitor 21 and the fifth switch 25 with a second electrode of the second capacitor 21 coupled. The second electrode of the second switch 21 is over the sixth switch 26 with the reference potential connection 8th coupled. The first electrode of the second capacitor 21 is with the exit 23 the second stage 20 connected.
Die
dritte Stufe 30 ist entsprechend der ersten und der zweiten
Stufe 10, 20 aufgebaut und umfasst einen dritten
Kondensator 31, eine siebten, einen achten und einen neunten
Schalter 34, 35, 36 sowie einen Eingang 32 und
einen Ausgang 33. Der Eingang 32 der dritten Stufe 30 ist
mit dem Ausgang 23 der zweiten Stufe 20 verbunden.
Eine erste Elektrode des dritten Kondensators 31 ist über
den siebten Schalter 34 mit dem Eingang 32 der
dritten Stufe 30 gekoppelt. Die erste Elektrode des dritten
Kondensators 31 ist mit dem Ausgang 33 der dritten
Stufe 30 verbunden. Eine zweite Elektrode des dritten Kondensators 31 ist über
den achten Schalter 35 mit dem Eingang 32 der
dritten Stufe 30 gekoppelt und über den neunten
Schalter 36 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 gekop pelt.
Die vierte Stufe 40 umfasst einen vierten Kondensator 41 und
einen zehnten Schalter 44 sowie einen Eingang 42 und
einen Ausgang 43. Der Eingang 44 der vierten Stufe 40 ist mit
dem Ausgang 33 der dritten Stufe 30 verbunden. Der
Eingang 42 der vierten Stufe 40 ist über
den zehnten Schalter 44 mit einer ersten Elektrode des vierten
Kondensators 41 verbunden. Eine zweite Elektrode des vierten
Kondensators 41 ist mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Die erste Elektrode des vierten Kondensators 41 ist mit
dem Ausgang 43 der vierten Stufe 40 verbunden.
Der Ausgang 43 der vierten Stufe 40 ist mit dem
Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 verbunden,
an den eine elektrische Last 4 angeschlossen ist.The third stage 30 is according to the first and the second stage 10 . 20 constructed and includes a third capacitor 31 , a seventh, an eighth and a ninth switch 34 . 35 . 36 as well as an entrance 32 and an exit 33 , The entrance 32 the third stage 30 is with the exit 23 the second stage 20 connected. A first electrode of the third capacitor 31 is about the seventh switch 34 with the entrance 32 the third stage 30 coupled. The first electrode of the third capacitor 31 is with the exit 33 the third stage 30 connected. A second electrode of the third capacitor 31 is over the eighth switch 35 with the entrance 32 the third stage 30 coupled and via the ninth switch 36 with the reference potential connection 8th gekop pelt. The fourth stage 40 includes a fourth capacitor 41 and a tenth switch 44 as well as an entrance 42 and an exit 43 , The entrance 44 the fourth stage 40 is with the exit 33 the third stage 30 connected. The entrance 42 the fourth stage 40 is about the tenth switch 44 with a first electrode of the fourth capacitor 41 connected. A second electrode of the fourth capacitor 41 is with the Reference potential terminal 8th connected. The first electrode of the fourth capacitor 41 is with the exit 43 the fourth stage 40 connected. The exit 43 the fourth stage 40 is with the exit 3 of the voltage converter 1 connected to the one electrical load 4 connected.
Der
Spannungskonverter 1 umfasst darüber hinaus einen
Komparator 80 und eine Steuerschaltung 85. Ein
erster Eingang 81 des Komparators 80 ist mit dem
Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 gekoppelt.
Ein zweiter Eingang 82 des Komparators 80 ist über
eine Spannungsquelle 84 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden.
Ein Ausgang 83 des Komparators 80 ist an einen
Eingang der Steuerschaltung 85 angeschlossen. Die Steuerschaltung 85 weist
zehn Ausgänge auf, welche mit den Steuereingängen
des ersten bis zehnten Schalters 14, 15, 16, 24, 25, 26, 34, 35, 36, 44 verbunden
sind.The voltage converter 1 also includes a comparator 80 and a control circuit 85 , A first entrance 81 of the comparator 80 is with the exit 3 of the voltage converter 1 coupled. A second entrance 82 of the comparator 80 is via a voltage source 84 with the reference potential connection 8th connected. An exit 83 of the comparator 80 is to an input of the control circuit 85 connected. The control circuit 85 has ten outputs connected to the control inputs of the first to tenth switches 14 . 15 . 16 . 24 . 25 . 26 . 34 . 35 . 36 . 44 are connected.
Dem
Eingang 2 des Spannungskonverters 1 wird eine
Eingangsspannung VIN zugeführt. An dem Ausgang 3 des
Spannungskonverters 1 ist eine Ausgangsspannung VOUT abgreifbar.
Das Verfahren zum Erzeugen der Ausgangsspannung VOUT unter Verwendung
der Eingangsspannung VIN wird mittels der 3 bis 7 beschrieben.
Die Ausgangsspannung VOUT wird dem ersten Eingang 81 des Komparators 80 zugeführt.
Die Spannungsquelle 84 dient zum Bereitstellen einer vorgebbaren
Schwellenspannung VTH, die dem zweiten Eingang 82 des Komparators 80 zugeleitet wird.
An dem Ausgang 83 des Komparators 80 ist eine
Spannung VCO abgreifbar, die der Steuerschaltung 85 zugeführt
wird. Die Schwellenspannung VTH ist eine untere Schwellenspannung.
Sinkt somit die Ausgangsspannung VOUT unter die Schwellenspannung
VTH, so weist die Ausgangsspannung VCO des Komparators 80 den
logischen Wert Null auf. Ist hingegen die Ausgangsspannung VOUT
höher als die Schwellenspannung VTH, so stellt der Komparator 80 die
Ausgangsspannung VCO des Komparators mit dem logischen Wert Eins
bereit. Bei einem logischen Wert Null der Ausgangsspannung VCO steuert
die Steuerschaltung 85 die zehn Schalter derart an, dass
die Ausgangsspannung VOUT steigt. Dies kann beispielsweise durch
eine Erhöhung einer Taktfrequenz f, mit der die zehn Schalter
geschaltet werden, durchgeführt werden. Alternativ kann
die Ausgangsspannung VOUT dadurch erhöht werden, dass ein
Einschaltwiderstand der zehn Schalter verringert wird. Alternativ kann
das Verfahren zum Betrieb der zehn Schalter derart geändert
werden, dass ein Multiplikationsfaktor M, welcher das Verhältnis
der Ausgangsspannung VOUT zu der Eingangspannung VIN ist, erhöht wird.The entrance 2 of the voltage converter 1 an input voltage VIN is supplied. At the exit 3 of the voltage converter 1 is an output voltage VOUT tapped. The method for generating the output voltage VOUT using the input voltage VIN is determined by means of the 3 to 7 described. The output voltage VOUT becomes the first input 81 of the comparator 80 fed. The voltage source 84 serves to provide a predefinable threshold voltage VTH, the second input 82 of the comparator 80 is forwarded. At the exit 83 of the comparator 80 is a voltage VCO tapped, the control circuit 85 is supplied. The threshold voltage VTH is a lower threshold voltage. Thus, the output voltage VOUT drops below the threshold voltage VTH, so the output voltage VCO of the comparator 80 the logical value zero. If, however, the output voltage VOUT is higher than the threshold voltage VTH, then the comparator 80 the output voltage VCO of the comparator with the logical value one ready. At a logic zero value of the output voltage VCO, the control circuit controls 85 the ten switches so that the output voltage VOUT increases. This can be done, for example, by increasing a clock frequency f at which the ten switches are switched. Alternatively, the output voltage VOUT may be increased by decreasing on-resistance of the ten switches. Alternatively, the method of operating the ten switches may be changed such that a multiplication factor M, which is the ratio of the output voltage VOUT to the input voltage VIN, is increased.
In
einer alternativen Ausführungsform umfasst der Spannungskonverter 1 einen
weiteren Komparator 90, der an einem ersten Eingang 91 mit
dem Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 gekoppelt ist.
Dem zweiten Eingang 92 des weiteren Komparators 90 wird
eine zweite Schwellenspannung VTH2 bereitgestellt, die eine obere
Schwellenspannung ist. Ein Ausgang 93 des weiteren Komparators 90 ist
mit einem weiteren Eingang der Steuerschaltung 85 verbunden.
Bei einem logischen Wert 1 der Ausgangsspannung VCO2 des weiteren
Komparators 90 steuert die Steuerschaltung 85 die
zehn Schalter des Spannungskonverters 1 derart an, dass
die Ausgangsspannung VOUT verringert wird. Dies kann entweder durch
eine Verringerung der Taktfrequenz f, mit der die zehn Schalter
geschaltet werden, oder durch eine Änderung des Verfahrens
und damit eine Verringerung des Multiplikationsfaktors M erzielt
werden.In an alternative embodiment, the voltage converter comprises 1 another comparator 90 which is at a first entrance 91 with the exit 3 of the voltage converter 1 is coupled. The second entrance 92 further comparator 90 a second threshold voltage VTH2 is provided which is an upper threshold voltage. An exit 93 further comparator 90 is with another input of the control circuit 85 connected. At a logical value 1 of the output voltage VCO2 of the other comparator 90 controls the control circuit 85 the ten switches of the voltage converter 1 such that the output voltage VOUT is reduced. This can be achieved either by a reduction of the clock frequency f, with which the ten switches are switched, or by a change of the method and thus a reduction of the multiplication factor M.
In
einer alternativen Ausführungsform weist der Spannungskonverter
einen elften und einen zwölften Schalter 37, 38 auf.
Der elfte Schalter 37 koppelt den Eingang 12 der
ersten Stufe 10 mit der zweiten Elektrode des dritten Kondensators 31.
Der zwölfte Schalter 38 koppelt den Eingang 22 der
zweiten Stufe mit der zweiten Elektrode des dritten Kondensators 31.In an alternative embodiment, the voltage converter has an eleventh and a twelfth switch 37 . 38 on. The eleventh switch 37 couples the entrance 12 the first stage 10 with the second electrode of the third capacitor 31 , The twelfth switch 38 couples the entrance 22 the second stage with the second electrode of the third capacitor 31 ,
In
einer alternativen Ausführungsform weist der Spannungskonverter 1 mindestens
eine fünfte Stufe zur Erhöhung des Multiplikationsfaktors
M auf. Die fünfte Stufe ist entsprechend der ersten Stufe 10 aufgebaut
und zwischen der dritten und der vierten Stufe 30, 40 angeordnet.
Weitere Stufen können in derselben Weise angeordnet sein.In an alternative embodiment, the voltage converter 1 at least a fifth stage for increasing the multiplication factor M on. The fifth level is according to the first level 10 built and between the third and the fourth stage 30 . 40 arranged. Further stages can be arranged in the same way.
1B zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform eines Spannungskonverters
nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die eine Weiterbildung des Spannungskonverters
gemäß 1A ist.
An den Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 ist
eine elektrische Last 4 angeschlossen, welche vier Leuchtdioden 100 bis 103 umfasst.
Die vier Leuchtdioden 100 bis 103 sind seriell
zueinander geschaltet. Die vier Leuchtdioden 100 bis 103 sind
zwischen den Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 und
einer Stromquelle 5 geschaltet. Ein Knoten zwischen der
Stromquelle 5 und den vier Leuchtdioden 100 bis 103 ist
mit dem ersten Eingang 81 des Komparators 80 verbunden.
Ein weiterer Anschluss der Stromquelle 5 ist an den Bezugspotenzialanschluss 8 angeschlossen. 1B shows an exemplary embodiment of a voltage converter according to the proposed principle, which is a development of the voltage converter according to 1A is. At the exit 3 of the voltage converter 1 is an electrical load 4 connected, which four LEDs 100 to 103 includes. The four light-emitting diodes 100 to 103 are connected in series with each other. The four light-emitting diodes 100 to 103 are between the exit 3 of the voltage converter 1 and a power source 5 connected. A node between the power source 5 and the four LEDs 100 to 103 is with the first entrance 81 of the comparator 80 connected. Another connection of the power source 5 is connected to the reference potential connection 8th connected.
Mit
der Stromquelle 5 wird ein durch die vier Leuchtdioden 100 bis 103 fliegende
Laststrom IL begrenzt. Weist die Ausgangsspannung VOUT des Spannungskonverters 1 einen
hohen Wert auf, so fällt ein Teil der Ausgangsspannung
VOUT über den vier Leuchtdioden 100 bis 103 und
ein weiterer Teil, nämlich die Senkenspannung VSINK, über
der Stromquelle 5 ab. Dem Komparator 80 wird an
seinem zweiten Eingang 82 eine untere Schwellenspannung
VTH zugeleitet. Fällt die Senkenspannung VSINK unter die
Schwellenspannung VTH, so steuert die Steuerschaltung 85 die
Schalter des Spannungskonverters 1 derart an, dass die
Ausgangsspannung VOUT des Spannungskonverters 1 erhöht
wird.With the power source 5 becomes one through the four light emitting diodes 100 to 103 flying load current IL limited. Indicates the output voltage VOUT of the voltage converter 1 a high value, so falls a part of the output voltage VOUT across the four LEDs 100 to 103 and another part, namely the sag voltage VSINK, across the power source 5 from. The comparator 80 will be at his second entrance 82 a lower threshold voltage VTH supplied. Falls the sinking voltage VSINK below the threshold voltage VTH, so controls the control circuit 85 the switches of the voltage converter 1 such that the output voltage VOUT of the voltage converter 1 is increased.
2A zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform eines Schalters, wie
er als Ausführungsform eines oder mehrerer der zehn Schalter
in den Spannungskonverter 1 gemäß den 1A und 1B eingesetzt
werden kann. Der Schalter gemäß 2A umfasst
das Schaltelement 110 und einen Widerstand 111,
die seriell zueinander geschaltet sind. Der Widerstand 111 ist
als steuerbarer Widerstand ausgebildet. Zur Ansteuerung des Widerstands 111 umfasst
der Spannungskonverter 1 einen Verstärker 112,
der an einen ersten Eingang mit dem Ausgang 3 des Spannungskonverters 1 und
an einen zweiten Eingang mit einer Spannungsquelle 113 zur Vorgabe
einer Schwellenspannung VTH gekoppelt ist. Der Verstärker
ist als Operationsverstärker realisiert. Mit Vorteil kann
mittels eines Schalters, welcher einen einstellbaren Widerstandswert
aufweist, der Multiplikationsfaktor M des Spannungskonverters 1 auf
einen Wert eingestellt werden, der zwischen zwei ganzen Zahlen liegt.
Mit Vorteil ist somit eine feinere Einstellung der Ausgangsspannung
VOUT und eine Reduktion von Störungen am Eingang 2 des
Spannungskonverters 1 möglich. 2A shows an exemplary embodiment of a switch, as it embodiment of one or more of the ten switches in the voltage converter 1 according to the 1A and 1B can be used. The switch according to 2A includes the switching element 110 and a resistance 111 , which are connected in series with each other. The resistance 111 is designed as a controllable resistor. For controlling the resistance 111 includes the voltage converter 1 an amplifier 112 which connects to a first input to the output 3 of the voltage converter 1 and to a second input with a voltage source 113 is coupled to specify a threshold voltage VTH. The amplifier is realized as an operational amplifier. Advantageously, by means of a switch, which has an adjustable resistance, the multiplication factor M of the voltage converter 1 set to a value between two integers. The advantage is therefore a finer adjustment of the output voltage VOUT and a reduction of noise at the input 2 of the voltage converter 1 possible.
2B zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Schalters,
der in den Spannungskonverter 1 gemäß den 1A und 1B eingesetzt
werden kann und eine Weiterbildung des Schalters gemäß 2A darstellt.
Der Schalter gemäß 2B umfasst
einen Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor 115,
abgekürzt MOSFET 115. Ein Steueranschluss des
MOSFETs 115 ist mit einem Ausgang der Steuerschaltung 85 gekoppelt.
Die Steuerschaltung 85 kann eine Gatespannung VGS für
den MOSFET 115 bereitstellen, die den MOSFET 115 entweder
in einen sehr gut leitenden Zustand oder in einen sperrenden Zustand
versetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die
Steuerschaltung 85 eine Gatespannung VGS abgeben, die den MOSFET 115 in
einen Betriebszustand versetzt, der sich zwischen dem sehr gut leitenden
Betriebszustand und dem sperrenden Betriebszustand befindet. Somit
kann die Steuerschaltung 85 einen Widerstandswert des MOSFETs 115 und
damit die Ausgangsspannung VOUT fein einstellen. Aufgrund des endlichen
Widerstands des MOSFETs 115 ist mit Vorteil erzielt, dass
die Schaltimpulse des Spannungskonverters 1 reduziert sind,
da die im Spannungskonverter 1 auftretenden Ströme
während eines Schaltvorgangs verringert sind. Mit Vorteil
weist dadurch die Ausgangsspannung VOUT und die Eingangsspannung
VIN weniger Schaltstörungen auf. 2 B shows another exemplary embodiment of a switch, which in the voltage converter 1 according to the 1A and 1B can be used and a development of the switch according to 2A represents. The switch according to 2 B includes a metal oxide semiconductor field effect transistor 115 , abbreviated MOSFET 115 , A control terminal of the MOSFET 115 is with an output of the control circuit 85 coupled. The control circuit 85 can be a gate voltage VGS for the MOSFET 115 provide the MOSFET 115 either placed in a very good conductive state or in a blocking state. In a preferred embodiment, the control circuit 85 deliver a gate voltage VGS, which is the mosfet 115 in an operating state, which is between the very good conductive operating state and the blocking operating state. Thus, the control circuit 85 a resistance of the MOSFET 115 and thus finely adjust the output voltage VOUT. Due to the finite resistance of the MOSFET 115 is achieved with advantage that the switching pulses of the voltage converter 1 are reduced, because in the voltage converter 1 occurring currents are reduced during a switching operation. Advantageously, thereby the output voltage VOUT and the input voltage VIN less switching noise.
3A bis 3D zeigen
eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zur
Spannungskonversion, welches mit dem Spannungskonverter 1 gemäß 1A und 1B realisiert
werden kann. Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit
sind die Schalter des Spannungskonverters 1 weggelassen. 3A zeigt
eine Phase A der Spannungskonversion. Die zweiten Elektroden der
vier Kondensatoren 11, 21, 31, 41 sind
mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Der erste
Kondensator 11 der ersten Stufe 10 wird auf die
Eingangsspannung VIN aufgeladen. 3A to 3D show an exemplary embodiment of a method for voltage conversion, which with the voltage converter 1 according to 1A and 1B can be realized. For clarity, the switches of the voltage converter 1 omitted. 3A shows a phase A of the voltage conversion. The second electrodes of the four capacitors 11 . 21 . 31 . 41 are connected to the reference potential connection 8th connected. The first capacitor 11 the first stage 10 is charged to the input voltage VIN.
Die
erste Kondensatorspannung VK1 ist somit gleich der Eingangsspannung
VIN. Die erste Elektrode des vierten Kondensators ist mit dem Ausgang 3 des
Spannungskonverters 1 zum Bereitstellen der Ausgangsspannung
VOUT verbunden. 3B zeigt eine Phase B des Verfahrens,
welche auf die Phase A folgt. Gemäß Phase B wird
die zweite Elektrode des ersten Kondensators 11 mit dem Eingang 2 des
Spannungskonverters 1 verbunden. Da die erste Kondensatorspannung
VK1 den Wert der Eingangsspannung VIN aufweist, liegt somit an dem
Ausgang 13 der ersten Stufe 10 als erste Spannung
V1 das Doppelte der Eingangsspannung VIN an. Mit Hilfe der ersten
Spannung V1 wird der zweite Kondensator 21 aufgeladen.
Die zweite Kondensatorspannung VK2 kann somit bis zu dem Doppelten der
Ein gangsspannung VIN betragen. 3C zeigt eine
Phase C des Verfahrens, welche auf die Phase B folgt. Nach dem Aufladen
des zweiten Kondensators 21 auf die zweite Kondensatorspannung
VK2 wird die zweite Elektrode des zweiten Kondensators 21 mit
der ersten Elektrode des ersten Kondensators 11 verbunden.
Damit liegt an dem Ausgang 23 der zweiten Stufe 20 die
Summe aus der ersten Kondensatorspannung VK1, der zweiten Kondensatorspannung
VK2 und der Eingangsspannung VIN als eine zweite Spannung V2 an.
Der Wert der zweiten Spannung V2 kann somit maximal das Vierfache
der Eingangsspannung VIN erreichen. Mit der zweiten Spannung V2
wird der dritte Kondensator 31 aufgeladen. 3D zeigt
eine Phase D des Verfahrens, welche auf die Phase C folgt. Auf Phase
D folgt wieder die Phase A, so dass sich der Ablauf periodisch wiederholt.
Nach dem Aufladen des dritten Kondensators 31 auf die dritte
Kondensatorspannung VK3, welche bis zu dem Vierfachen der Eingangsspannung VIN
betragen kann, wird die zweite Elektrode des dritten Kondensators 31 vom
Bezugspotenzialanschluss 8 getrennt und mit der ersten
Elektrode des zweiten Kondensators 21 verbunden. An dem
Ausgang 33 der dritten Stufe 30 liegt somit als
eine dritte Spannung V3 die Addition der dritten Kondensatorspannung
VK3, der zweiten Kondensatorspannung VK2, der ersten Kondensatorspannung
VK1 sowie der Eingangsspannung VIN an. Mit der dritten Spannung
V3 wird der vierte Kondensator 41 der vierten Stufe 40 aufgeladen.
Der Maximalwert der Ausgangsspannung VOUT, nämlich das
Achtfache der Eingangsspannung VIN, kann nach mehrfachem Wiederholen
der Phasen A bis D gemäß den 3A bis 3D mit
einer Frequenz f erreicht werden. Der Multiplikationsfaktor hat
somit den Wert 8. Mit Vorteil kann somit mit jeder Stufe eine Verdoppelung
der Spannung, welche an dem Ausgang der vorherigen Stufe abgreifbar
ist, erzielt werden. Der maximale Wert des Multiplikationsfaktors
M lässt sich mit folgender Gleichung aus der Anzahl N der
Stufen bestimmen: M = 2N,wobei
M der Multiplikationsfaktor und N die Anzahl der Stufen ist, die
einen Kondensator aufweisen, der an beiden Elektroden umgeschaltet
wird. Die Anzahl N der Stufen beträgt 3 in dem
Spannungskonverter 1 gemäß 1A und 1B.The first capacitor voltage VK1 is thus equal to the input voltage VIN. The first electrode of the fourth capacitor is connected to the output 3 of the voltage converter 1 connected to provide the output voltage VOUT. 3B shows a phase B of the process which follows phase A. According to phase B, the second electrode of the first capacitor 11 with the entrance 2 of the voltage converter 1 connected. Since the first capacitor voltage VK1 has the value of the input voltage VIN, is thus at the output 13 the first stage 10 as the first voltage V1 to twice the input voltage VIN. With the help of the first voltage V1, the second capacitor 21 charged. The second capacitor voltage VK2 can thus be up to twice the input voltage VIN. 3C shows a phase C of the process which follows phase B. After charging the second capacitor 21 to the second capacitor voltage VK2 is the second electrode of the second capacitor 21 with the first electrode of the first capacitor 11 connected. This is at the exit 23 the second stage 20 the sum of the first capacitor voltage VK1, the second capacitor voltage VK2 and the input voltage VIN as a second voltage V2. The value of the second voltage V2 can thus reach at most four times the input voltage VIN. With the second voltage V2 becomes the third capacitor 31 charged. 3D shows a phase D of the process which follows phase C. Phase D is again followed by phase A, so that the sequence repeats periodically. After charging the third capacitor 31 to the third capacitor voltage VK3, which may be up to four times the input voltage VIN, becomes the second electrode of the third capacitor 31 from the reference potential connection 8th separated and with the first electrode of the second capacitor 21 connected. At the exit 33 the third stage 30 is thus as a third voltage V3, the addition of the third capacitor voltage VK3, the second capacitor voltage VK2, the first capacitor voltage VK1 and the input voltage VIN. With the third voltage V3 becomes the fourth capacitor 41 the fourth stage 40 charged. The maximum value of the output voltage VOUT, namely eight times the input voltage VIN, can be repeated after repeating phases A through D several times in accordance with FIG 3A to 3D can be achieved with a frequency f. The multiplication factor thus has the value 8. Advantageously, therefore, a doubling of the voltage which can be tapped off at the output of the previous stage can be achieved with each stage. The maximum value of the multiplication factor M can be determined from the number N of stages with the following equation: M = 2 N . where M is the multiplication factor and N is the number of stages having a capacitor that is switched at both electrodes. The number N of stages is 3 in the voltage converter 1 according to 1A and 1B ,
4A und 4B zeigen
eine alternative Ausführungsform des Verfahrens zur Spannungskonversion.
In dem Verfahren gemäß 4A und 4B werden
die Phasen A und B wie in den 3A und 3B durchgeführt. 4A zeigt
somit eine alternative Ausführungsform C' der Phase C. Gemäß der
alternativen Phase C' ist zum Aufladen des dritten Kondensators 31 auf
die dritte Kondensatorspannung VK3 die erste Elektrode des dritten
Kondensators 31 mit dem Ausgang 23 der zweiten
Stufe 20 und damit mit der ersten Elektrode des zweiten Kondensators 21 und
die zweite Elektrode des dritten Kondensators 31 mit dem
Eingang 2 verbunden. Die dritte Kondensatorspannung VK3 ist
somit die Summe aus der ersten und zweiten Kondensatorspannung VK1,
VK2 und kann bis zu dem Dreifachen der Eingangsspannung VIN betragen. 4B zeigt
eine alternative Phase D'. In der alternativen Phase D' ist der
Ausgang 33 der dritten Stufe 30 mit der ersten Elektrode
des vierten Kondensators 41 verbunden. Die zweite Elektrode
des dritten Kondensators 31 ist mit dem Ausgang 23 der
zweiten Stufe 20 verbunden. Der vierte Kondensator 41 wird
somit auf die Addition der drei Kondensatorspannungen VK1, VK2, VK3
zuzüglich der Eingangsspannung VIN aufgeladen. Die Ausgangsspannung
VOUT kann damit maximal das Siebenfache der Eingangsspannung VIN betragen,
sodass der Multiplikationsfaktor M gleich 7 ist. 4A and 4B show an alternative embodiment of the method for voltage conversion. In the method according to 4A and 4B become the phases A and B as in the 3A and 3B carried out. 4A thus shows an alternative embodiment C 'of the phase C. According to the alternative phase C' is for charging the third capacitor 31 to the third capacitor voltage VK3, the first electrode of the third capacitor 31 with the exit 23 the second stage 20 and thus with the first electrode of the second capacitor 21 and the second electrode of the third capacitor 31 with the entrance 2 connected. The third capacitor voltage VK3 is thus the sum of the first and second capacitor voltage VK1, VK2 and can be up to three times the input voltage VIN. 4B shows an alternative phase D '. In the alternative phase D 'is the output 33 the third stage 30 with the first electrode of the fourth capacitor 41 connected. The second electrode of the third capacitor 31 is with the exit 23 the second stage 20 connected. The fourth capacitor 41 is thus charged to the addition of the three capacitor voltages VK1, VK2, VK3 plus the input voltage VIN. The output voltage VOUT can thus amount to a maximum of seven times the input voltage VIN, so that the multiplication factor M is equal to 7.
5 zeigt
eine alternative Ausführungsform der Phase D, nämlich
eine Phase D'' Die Phasen A, B, C werden gemäß dem
Verfahren, das in den 3A bis 3C gezeigt
ist, durchgeführt. Gemäß der alternativen
Phase D'' wird die dritte Spannung V3 durch eine Addition der Eingangsspannung VIN,
der ersten Kondensatorspannung VK1 und der dritten Kondensatorspannung
VK3 erzeugt. Da die dritte Kondensatorspannung VK3 gemäß den 3A bis 3C das
Vierfache der Eingangsspannung VIN betragen kann, ist an dem Ausgang 33 der dritten
Stufe 30 das Sechsfache der Eingangsspannung VIN abgreifbar.
Somit wird der vierte Kondensator 41 auf das Sechsfache
der Eingangsspannung VIN aufgeladen. Der Multiplikationsfaktor M
hat somit hier den Wert sechs. 5 shows an alternative embodiment of the phase D, namely a phase D '' The phases A, B, C are according to the method, which in the 3A to 3C is shown performed. According to the alternative phase D ", the third voltage V3 is generated by adding the input voltage VIN, the first capacitor voltage VK1 and the third capacitor voltage VK3. Since the third capacitor voltage VK3 according to the 3A to 3C can be four times the input voltage VIN, is at the output 33 the third stage 30 six times the input voltage VIN can be tapped off. Thus, the fourth capacitor becomes 41 charged to six times the input voltage VIN. The multiplication factor M thus has the value six.
6 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Verfahrens zur Spannungskonversion.
Gemäß dem alternativen Verfahren werden die Phasen A,
B und C wie in den 3A bis 3C gezeigt durchgeführt. 6 zeigt
eine alternative Ausführungsform der Phase D, nämlich
eine Phase D'''. Gemäß dem Verfahren nach 6 wird
die dritte Spannung V3 aus der Addition der Eingangsspannung VIN und
der dritten Kondensatorspannung VK3 gebildet. Da die dritte Kondensatorspannung
VK3 bis zu dem Vierfachen der Eingangsspannung VIN betragen kann,
ist nach der Addition mit der Eingangsspannung VIN das Fünffache
der Eingangsspannung VIN an dem Ausgang 33 der dritten
Stufe 30 abgreifbar, so dass der Multiplikationsfaktor
M den Wert 5 aufweist. 6 shows an alternative embodiment of the method for voltage conversion. According to the alternative method, the phases A, B and C are as in 3A to 3C shown performed. 6 shows an alternative embodiment of the phase D, namely a phase D '''. According to the method according to 6 the third voltage V3 is formed from the addition of the input voltage VIN and the third capacitor voltage VK3. Since the third capacitor voltage VK3 can be up to four times the input voltage VIN, after the addition with the input voltage VIN, it is five times the input voltage VIN at the output 33 the third stage 30 can be tapped, so that the multiplication factor M has the value 5.
In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform wird
als dritte Spannung V3 die dritte Kondensatorspannung VK3 verwendet.
Somit wird die Eingangsspannung VIN nicht zur dritten Kondensatorspannung
VK3 bei der Erzeugung der dritten Spannung V3 dazu addiert. Der
Multiplikationsfaktor M beträgt somit vier.In
an alternative, not shown embodiment
used as the third voltage V3, the third capacitor voltage VK3.
Thus, the input voltage VIN does not become the third capacitor voltage
VK3 in the generation of the third voltage V3 added thereto. Of the
Multiplication factor M is thus four.
7 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Verfahrens zur Spannungskonversion.
Die Phase A und die Phase B werden entsprechend den 3A und 3B durchgeführt.
In einer alternativen Phase C''' sind der dritte und der vierte
Kondensator 31, 41 parallel geschaltet. Als zweite
Spannung V2 wird die Addition der zweiten Kondensatorspannung VK2
und der Eingangsspannung VIN bereitgestellt. Die zweite Spannung
V2 beträgt somit bis zu dem Dreifachen der Eingangsspannung
VIN. Mit dieser zweiten Spannung V2 wird der dritte und der vierte
Kondensator 31, 41 aufgeladen. Der Multiplikationsfaktor
M beträgt somit drei. 7 shows an alternative embodiment of the method for voltage conversion. Phase A and Phase B are performed according to 3A and 3B carried out. In an alternative phase C '''are the third and the fourth capacitor 31 . 41 connected in parallel. As the second voltage V2, the addition of the second capacitor voltage VK2 and the input voltage VIN is provided. The second voltage V2 is thus up to three times the input voltage VIN. With this second voltage V2 becomes the third and the fourth capacitor 31 . 41 charged. The multiplication factor M is thus three.
In
einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform wird
der Multiplikationsfaktor M gleich zwei erzeugt. Hierzu werden die
Phase A und die Phase B wie in den 3A und 3B dargestellt
durchgeführt. Die zweite Kondensatorspannung VK2 beträgt somit
bis zu dem Zweifachen der Eingangsspannung VIN. Die zweite Kondensatorspannung
VK2 wird als zweite Spannung V2 an dem Ausgang 23 der zweiten Stufe 20 bereitgestellt
und dient zum Aufladen des dritten und des vierten Kondensators 31, 41.
Der Multiplikationsfaktor M hat somit den Wert 2.In an alternative embodiment, not shown, the multiplication factor M is generated equal to two. For this purpose, the phase A and phase B as in the 3A and 3B shown performed. The second capacitor voltage VK2 is thus up to twice the input voltage VIN. The second capacitor voltage VK2 is applied as a second voltage V2 at the output 23 the second stage 20 provided and serves to charge the third and the fourth capacitor 31 . 41 , The multiplication factor M thus has the value 2.
In
allen Verfahren wird nach Beendigung der letzten dargestellten Phase
wieder mit der Phase A gemäß 3A begonnen,
worauf die Phase B gemäß 3B folgt.
Die Phasen werden periodisch mit der Frequenz f durchlaufen. Durch
die verschiedenen Verfahren können mit einem Spannungskonverter 1 verschiedene
Multiplikationsfaktoren M eingestellt werden.In all methods, after completion of the last phase shown, the phase A is again in accordance with 3A started, followed by the phase B according to 3B follows. The phases are traversed periodically at the frequency f. Through the different Procedures can be with a voltage converter 1 different multiplication factors M are set.
Die 1 bis 7 zeigen
einen Spannungskonverter mit vier Stufen. Die gezeigten Verfahren
können auch in entsprechender Weise bei Spannungskonvertern
mit zwei, drei, fünf oder mehr Stufen eingesetzt werden.The 1 to 7 show a voltage converter with four stages. The methods shown can also be used in a corresponding manner in voltage converters with two, three, five or more stages.
-
11
-
Spannungskonvertervoltage converter
-
22
-
Eingangentrance
-
33
-
Ausgangoutput
-
44
-
elektrische
Lastelectrical
load
-
55
-
Stromquellepower source
-
88th
-
BezugspotenzialanschlussReference potential terminal
-
1010
-
erste
Stufefirst
step
-
1111
-
erster
Kondensatorfirst
capacitor
-
1212
-
Eingangentrance
-
1313
-
Ausgangoutput
-
1414
-
erster
Schalterfirst
switch
-
1515
-
zweiter
Schaltersecond
switch
-
1616
-
dritter
Schalterthird
switch
-
2020
-
zweite
Stufesecond
step
-
2121
-
zweiter
Kondensatorsecond
capacitor
-
2222
-
Eingangentrance
-
2323
-
Ausgangoutput
-
2424
-
vierter
Schalterfourth
switch
-
2525
-
fünfter
Schalterfifth
switch
-
2626
-
sechster
Schaltersixth
switch
-
3030
-
dritte
Stufethird
step
-
3131
-
dritter
Kondensatorthird
capacitor
-
3232
-
Eingangentrance
-
3333
-
Ausgangoutput
-
3434
-
siebter
Schalterseventh
switch
-
3535
-
achter
Schaltereight
switch
-
3636
-
neunter
Schalterninth
switch
-
3737
-
elfter
Schaltereleventh
switch
-
3838
-
zwölfter
Schaltertwelfth
switch
-
4040
-
vierte
Stufefourth
step
-
4141
-
vierter
Kondensatorfourth
capacitor
-
4242
-
Eingangentrance
-
4343
-
Ausgangoutput
-
4444
-
zehnter
Schaltertenth
switch
-
8080
-
Komparatorcomparator
-
8181
-
erster
Eingangfirst
entrance
-
8282
-
zweiter
Eingangsecond
entrance
-
8383
-
Ausgangoutput
-
8484
-
Spannungsquellevoltage source
-
8585
-
Steuerschaltungcontrol circuit
-
9090
-
weiterer
KomparatorAnother
comparator
-
9191
-
erster
Eingangfirst
entrance
-
9292
-
zweiter
Eingangsecond
entrance
-
9393
-
Ausgangoutput
-
9494
-
Spannungsquellevoltage source
-
100–103100-103
-
Leuchtdiodeled
-
110110
-
Schaltelementswitching element
-
111111
-
Widerstandresistance
-
112112
-
Verstärkeramplifier
-
113113
-
Spannungsquellevoltage source
-
115115
-
MOSFETMOSFET
-
ff
-
Frequenzfrequency
-
ILIL
-
Laststromload current
-
MM
-
Multiplikationsfaktormultiplication factor
-
V1V1
-
erste
Spannungfirst
tension
-
V2V2
-
zweite
Spannungsecond
tension
-
V3V3
-
dritte
Spannungthird
tension
-
V4V4
-
vierte
Spannungfourth
tension
-
VK1CC1
-
erste
Kondensatorspannungfirst
capacitor voltage
-
VK2CC2
-
zweite
Kondensatorspannungsecond
capacitor voltage
-
VK3CC3
-
dritte
Kondensatorspannungthird
capacitor voltage
-
VK4VK4
-
vierte
Kondensatorspannungfourth
capacitor voltage
-
VGSVGS
-
Gatespannunggate voltage
-
VINVIN
-
Eingangsspannunginput voltage
-
VOUTVOUT
-
Ausgangsspannungoutput voltage
-
VSINKVSINK
-
Senkenspannungreduce tension
-
VTHVTH
-
Schwellenspannungthreshold voltage
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