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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft einen Spannungsregler und ein Spannungsregelungs-Verfahren.
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HINTERGRUND
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Die
Funktion eines Spannungs-Regelschaltkreises besteht grundsätzlich darin,
eine präzise Spannung
ohne Rücksicht
auf den durch die Last gezogenen Strom aufrechtzuerhalten. 1 zeigt
ein Beispiel eines Spannungsreglers. Dieses Beispiel eines Spannungsreglers
umfasst drei wesentliche Komponenten:
Eine Referenzspannungsquelle 3 (z.B.
eine Bandabstandsreferenz) zur Erzeugung einer Referenzspannung
Vref, einen Fehlerverstärker-Schaltkreis 4,
welcher eine Ausgangsspannung Vout mit der Referenzspannung Vref über die
Rückkopplungswiderstände R1,
R2 vergleicht, um so den Fehler in der Ausgangsspannung zu bestimmen,
und eine Ausgangsstufe 5, welche die Ausgangsspannung gemäß dem Fehlerverstärker-Ausgang
regelt. Ein erster Widerstand R1 ist mit einem Knoten zwischen der
Ausgangsstufe 5 und dem Ausgangsanschluss 2 des
Spannungsreglers gekoppelt und ein zweiter Widerstand R2 ist in Serie
mit dem ersten Widerstand R1 gekoppelt. Ein elektrischer Pfad ist
mit einem Knoten zwischen den Widerständen R1 und R2 gekoppelt, um
eine Rückkopplungsspannung
Vfb abzugreifen. Der elektrische Pfad und die zwei Widerstände R1 und
R2 bilden somit einen Potentialteiler. Die Rückkopplungsspannung Vfb ist
immer ein bestimmter Bruchteil des Reglerausgangs Vout. Der Fehlerverstärker-Schaltkreis 4 umfasst
weiterhin einen Operationsverstärker 4.1. Ein
negativer Eingang des Operationsverstärkers 4.1 wird mit
der Referenzspannung Vref versorgt und ein positiver Eingang des
Operationsverstärkers 4.1 wird mit
der Rückkopplungsspannung
Vfb versorgt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 4.1 ist mit
einem Gate der Ausgangsstufe 5 gekoppelt.
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Lineare
Spannungsregler können
eine Eingangsspannung benötigen,
die wenigstens einen minimalen Betrag höher als die gewünschte Ausgangsspannung
ist. Dieser minimale Betrag wird „Ausfall"-Spannung genannt, welche somit ein
wichtiger Parameter eines Spannungsreglers ist. Z.B. hat ein gebräuchlicher
Spannungsregler eine Ausgangsspannung von 5 V, kann sie aber nur
aufrechterhalten, wenn die Eingangsspannung über ungefähr 7 V bleibt. Seine Ausfallspannung
ist deswegen 7 V – 5
V = 2 V. Wenn die Versorgungsspannung weniger als 2 V über der
gewünschten
Ausgangsspannung ist, kommt die Versorgungsspannung für den Regler
zu nahe an die Ausgangsspannung,, sodass die Regeleigenschaften
zu degradieren beginnen und der Regler die Ausgangsspannung nicht
länger
gegen Änderungen
in der Eingangsspannung stabil halten kann.
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Es
können
typischerweise bestimmte Ungenauigkeiten in der Ausgangsspannung
auftreten. Ein wichtiger beitragender Faktor dazu ist die Ungenauigkeit
der Referenzspannung Vref, insbesondere wenn Ultra-Kleinleistungs-Bandabstandsreferenzen verwendet
werden. Deswegen wird in einem konventionellen Linearregler die
minimale Eingangsspannung Vin durch die maximale Ausgangsspannung Vout
zuzüglich
der Ausfallspannung definiert.
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Es
ist wünschenswert,
die minimale zulässige
Eingangsspannung Vin zu minimieren. Dieses erlaubt eine Vorrichtung,
in welcher der Regler mit der Batterie verbunden ist, um für einen
längeren
Abschnitt der Batterie-Entladungskurve betrieben zu werden. In einem
System, in welchem ein geschalteter DC-DC-Konverter den Eingang Vin liefert, erlaubt sie
die Verluste im Linearregler durch Minimierung des Spannungsabfalls über dem
Regler zu minimieren. Dies kann implizieren, dass die Ausfallspannung des
Reglers so niedrig wie möglich
gehalten werden muss. Allerdings kann eine sehr niedrige Ausfallspannung
eine physisch große
Ausgangsvorrichtung mit exytrem niedrigem Widerstand benötigen, welche in
einem preiswerten Schaltkreis nicht wünschenswert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Spannungsregler kann einen Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis
umfassen, der einen Eingang umfasst, um eine Eingangsspannung zu
empfangen, und einen Ausgang umfasst, um eine Ausgangsspannung eines
konstanten Pegels zu liefern, und einen Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis
umfasst, der mit dem Ausgang des Spannungsregler-Schaltkreises gekoppelt
ist, um das Auftreten einer Ausfallspannungsverletzung nachzuweisen
und um den Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis zu veranlassen,
den Pegel der Ausgangsspannung auf die Detektion der Ausfallspannungsverletzung
zu ändern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der Erfindung werden mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen besser
verstanden.
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1 stellt
ein Blockdiagramm eines konventionellen Spannungsreglers dar;
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2 stellt
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines Spannungsreglers dar;
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3 stellt
eine weitere Ausführungsform
eines Spannungsreglers dar;
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4 stellt
eine weitere Ausführungsform
eines Spannungsreglers dar;
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5 stellt
eine weitere Ausführungsform
eines Spannungsreglers dar, die mit gestrichelten und strichpunktierten
Linien die Schaltkreise der Ausführungsform
der 2 mit weiteren Details zeigt; und
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6 ist
die gleiche Ausführungsform
eines Spannungsreglers wie in 5 gezeigt,
wobei mit der gestrichelten Linie der Schaltkreis der Ausführungsform
der 4 mit weiteren Details gezeigt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Verschiedene
Aspekte und Ausführungsformen
werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche
Bezugszeichen im Allgemeinen verwendet werden, um sich durchweg
auf gleiche Elemente zu beziehen. In der folgenden Beschreibung
werden für
Zwecke der Erläuterung
vielzählige
spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis einer
oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen
der Erfindung bereitzustellen. Allerdings kann es für einen
Fachmann offensichtlich sein, dass einer oder mehrere Aspekte der
Ausführungsformen
der Erfindung mit einem geringeren Grad an spezifischen Details
praktizierbar sein können.
In anderen Beispielen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen
in Blockdiagrammform gezeigt, um die Beschreibung einer oder mehrerer
Aspekte der Ausführungsformen
der Erfindung zu erleichtern. Die folgende Beschreibung soll deswegen
nicht in einem limitierenden Sinne betrachtet werden und der Umfang
der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert.
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Bezugnehmend
auf 2 ist eine Ausführungsform eines Spannungsreglers
gezeigt. Der Spannungsregler 20 umfasst einen Eingangsanschluss 1 für die Zuführung einer
Eingangsspannung Vin zu dem Spannungsregler 20 und einen
Ausgangsanschluss 2 zur Lieferung einer Ausgangsspannung
Vout. Die Eingangsspannung Vin wird dem Eingang eines Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreises 22 zugeführt, dessen
Zweck und Funktion es ist, eine präzise und konstante Ausgangsspannung
Vout zu generieren und aufrechtzuerhalten. Die Ausgangsspannung
Vout wird an einen Ausgang des Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreises 22 geliefert,
von wo sie zudem Ausgangsanschluss 2 des Spannungsreglers 20 geliefert
wird.
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Der
Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 22 erfüllt seine
Funktion, eine präzise
und konstante Ausfallspannung Vout zu generieren und aufrechtzuerhalten
so lange, wie die Ausfallspannung, insbesondere die Differenz zwischen
der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout, über einem
vorbestimmten Pegel ist. Wenn aus Gründen wie der Degration der
Eingangsleistung einer Batterie die Eingangsspannung Vin abfällt, dann fällt als
Ergebnis auch die Ausfallspannung ab. Wenn die Ausfallspannung unter
den oben erwähnten
vorbestimmten Ausfallspannungspegel fällt, kann der Spannungsregler 20 die
Ausgangsspannung Vout nicht länger
stabil und konstant halten.
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Deswegen
ist der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 22 mit einem
Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 23 gekoppelt,
dessen Funktion und Zweck es ist, das Auftreten einer Ausfallspannungsverletzung
zu detektieren und den Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 22 zu veranlassen,
den Pegel der Ausgangsspannung Vout auf die Detektion einer Ausfallspannungsverletzung zu ändern. Eine
Ausfallspannungsverletzung ist im Wesentlichen der Abfall der Ausfallspannung
unter den oben erwähnten
vorbestimmten Pegel. Deswegen bezweckt die Funktion des Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreises 23 die
Ausfallspannungsverletzung zu korrigieren und die Ausfallspannung
in einen zulässigen
Bereich zurückzubringen,
nämlich über den
vorbestimmten Pegel. Insbesondere wird dies durch Veranlassung des
Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreises 22 erreicht, den
Pegel der Ausgangsspannung Vout um einen solchen Betrag zu reduzieren,
um die Ausfallspannung in einen zulässigen Bereich zurückzubringen,
nämlich über den
vorbestimmten Pegel.
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Bezugnehmend
auf 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Spannungsreglers 30 gezeigt,
welche ähnlich
zu der. Ausführungsform
von 2 ist. In dieser Ausführungsform weist der Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 33 einen
ersten Eingang auf, um die Eingangsspannung Vin zu empfangen, und
einen zweiten Eingang, um die Ausgangsspannung Vout zu empfangen.
Im Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 33 kann
auf der Basis der gelieferten Spannungswerte bestimmt werden, ob
eine Ausfallspannungsverletzung auftritt. In der Situation einer
Ausfallspannungsverletzung wird der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 32 veranlasst,
den Pegel der Ausgangsspannung zu ändern.
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Mit
den Ausführungsformen
der Spannungsregler von 2 und 3 kann ein
Verfahren zur Regelung einer Ausgangsspannung durchgeführt werden.
In diesem Verfahren wird eine Eingangsspannung Vin jeweils durch
den Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 22 oder 32 empfangen. Eine
geregelte Ausgangsspannung Vout eines konstanten Pegels wird jeweils
durch den Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 22 oder 32 generiert
und ausgegeben. Das Auftreten einer Ausfallspannungsverletzung wird
jeweils durch den Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 22 oder 32 überwacht
und ein Verändern
des Pegels der Ausgangsspannung auf der Detektion einer Ausfallspannungsverletzung
wird jeweils durch den Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 22 oder 32 veranlasst.
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Bezugnehmend
auf 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Spannungsreglers
gezeigt. Der Spannungsregler 40 umfasst eine Ausgangsstufe 41,
die zwischen einen Eingangsanschluss 1 und einen Ausgangsanschluss 2 gekoppelt
ist. Mit der Ausgangsstufe 41 kann der Stromfluss zwischen dem
Eingangsanschluss 1 und dem Ausgangsanschluss 2 kontrolliert
werden. Der Spannungsregler 40 umfasst weiter einen Potentialteiler 42,
welcher an einen ersten Knoten 40.1 zwischen der Ausgangsstufe 41 und
dem Ausgangsanschluss 2 gekoppelt ist. Der Potentialteiler 42 erlaubt
eine Rückkopplungsspannung
Vfb abzugreifen, welche für
die Regelung der Ausgangsspannung Vout verwendet wird. Eine Steuereinheit 43 ist
mit dem Potentialteiler 42 gekoppelt, um den Potentialteiler 42 auf
den Empfang eines Signals, das eine Ausfallspannungsverletzung anzeigt,
zu steuern, um den Pegel der Rückkopplungsspannung
Vfb und den Pegel der Ausgangsspannung Vout zu ändern. Die Rückkopplungsspannung
Vfb ist normalerweise ein bestimmter Bruchteil der Ausgangsspannung
Vout und ist somit repräsentativ
für die
Ausgangsspannung Vout. Deswegen kann sie zum Stabilisieren der Ausgangsspannung
Vout durch Generieren einer Steuerspannung, die von der Rückkopplungsspannung
Vfb abgeleitet wird, und zum Treiben der Ausgangsstufe 41 mit
der Steuerspannung verwendet werden. Ein Signal, das eine Ausfallspannungsverletzung
anzeigt, wird durch die Steuereinheit 43 empfangen und
die Steuereinheit 43 steuert daraufhin den Potentialteiler 42,
um den Pegel der Rückkopplungsspannung
Vfb zu ändern
und als eine Konsequenz auch den Pegel der Ausgangsspannung Vout
zu ändern.
Insbesondere wirkt der Potentialteiler 42, um den Pegel
der Rückkopplungsspannung
Vfb zu reduzieren, sodass ebenso der Pegel der Ausgangsspannung
Vout reduziert wird. Als eine Konsequenz wird die Ausfallspannung
in einen Bereich über
einen vorbestimmten Wert zurückgebracht.
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Mit
der Ausführungsform
eines Spannungsreglers gemäß 4 kann
das folgende Verfahren zur Regelung einer Ausgangsspannung durchgeführt werden.
Eine Eingangsspannung Vin wird durch die Ausgangsstufe 41 empfangen
und eine geregelte Ausgangsspannung Vout eines konstanten Pegels wird
durch die Ausgangsstufe 41 generiert und ausgegeben. Von
der Ausgangsspannung Vout wird eine Rückkopplungsspannung Vfb durch
den Potentialteiler 42 generiert. Die Rückkopplungsspannung Vfb wird
zur Regelung der Ausgangsspannung Vout verwendet. Auf den Empfang
eines Signals, das eine Ausfallspannungsverletzung durch die Steuereinheit 42 anzeigt,
wird der Pegel der Rückkopplungsspannung
Vfb verändert
und deswegen ebenso der Pegel der Ausgangsspannung Vout verändert. Insbesondere
die Pegel der Rückkopplungsspannung
Vfb und der Ausgangsspannung Vout werden reduziert.
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Bezugnehmend
auf 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Spannungsreglers
gezeigt. Die Ausführungsform
der 5 ist eine Weiterentwicklung der Ausführungsform
der 3.
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Insbesondere
entspricht der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 32,
wie in 3 gezeigt, dem Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 (umrandet
durch die gestrichelte Linie) in 5 und der
Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 33 der 3 entspricht
dem Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 53 (umrandet
durch die strichpunktierte Linie) der 5. Allerdings
werden, verglichen mit 3, der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 und
der Ausfallspannungsverletzungs Korrekturschaltkreis 53 mit
noch etwas mehr Details ihrer Schaltkreiskonfiguration dargestellt.
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Der
Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 umfasst einen
Eingang, welcher mit dem Eingangsanschluss 1 gekoppelt
ist, um die Eingangsspannung Vin dem Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 zuzuführen. Die
Eingangsspannung Vin wird dann an eine Ausgangsstufe 52.1 geliefert,
dessen Funktion es ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang und
dem Ausgang des Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreises 52 zu steuern.
Die Ausgangsstufe 52.1 kann als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
(MOSFET) implementiert sein, insbesondere ein selbstblockierender MOSFET,
wie in 5 in einer vorzugsweisen Implementierung gezeigt.
Zwischen dem Ausgang der Ausgangsstufe 52.1 und dem Ausgang
des Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreises 52 ist
ein erster Knoten 52.2 bereitgestellt. Ein erster Widerstand
R1 ist mit einem seiner Anschlüsse
mit dem ersten Knoten 52.2 gekoppelt. Der andere Anschluss des
Widerstands R1 ist mit einem zweiten Knoten 52.3 gekoppelt.
Mit dem zweiten Knoten 52.3 ist ebenso eine elektrische
Leitung gekoppelt, um eine Rückkopplungsspannung
Vfb abzugreifen, welche ein Bruchteil der Ausgangsspannung Vout
ist. Die elektrische Leitung ist mit dem positiven Eingang eines
Operationsverstärkers 52.4 gekoppelt,
um den positiven Eingang mit der Rückkopplungsspannung Vfb zu
versorgen. Der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 umfasst
ebenso eine Bandabstands-Referenzspannungsquelle 52.5,
welche eine Referenzspannung Vref ausgibt. Die Referenzspannung
Vref wird dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 52.4 zugeführt. Der
Ausgang des Operationsverstärkers 52.4 ist
mit dem Gate einer Ausgangsstufe 52.1 gekoppelt.
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Der
Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 ist mit einem
Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 53 gekoppelt.
Der Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 53 umfasst
einen zweiten Widerstand R3, der einen variablen und programmierbaren
Widerstand umfasst. Der zweite Widerstand R3 ist mit einem von seinen Anschlüssen mit
dem zweiten Knoten 52.3 des Ausgangsspannungs-Regelschaltungskreises 52 gekoppelt.
Der andere Anschluss des zweiten Widerstands R3 ist mit einem der
Anschlüsse
eines dritten Widerstands R2 gekoppelt. Der andere Anschluss des
dritten Widerstandes R2 ist mit Masse gekoppelt. Der erste Widerstand
R1, der zweite Knoten 52.3, die mit dem zweiten Knoten 52.3 gekoppelte
elektrische Leitung und der zweite Widerstand R3 bilden zusammen einen
Potentialteiler. Darüber
hinaus weist der Potentialteiler variable Eigenschaften auf, da
einer seiner Bestandteile, nämlich
der zweite Widerstand R3, einen variablen und programmierbaren Widerstandswert
aufweist. Insbesondere, wenn der Widerstandswert des zweiten Widerstandes
R3 steigt, steigt auch das Potential an dem zweiten Knoten 52.3,
sodass die Rückkopplungsspannung
Vfb, welche an dem zweiten Knoten 52.3 abgegriffen und
dem positiven Eingang des Operationsverstärkers 52.4 zugeführt wird,
ebenfalls steigt. Ein Anstieg der Rückkopplungsspannung Vfb wird
durch den Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52 als
ein entsprechender Anstieg der Ausgangsspannung Vout angesehen,
welcher tatsächlich
nicht der Fall ist, da die Ausgangsspannung Vout konstant geblieben
ist. Als ein Ergebnis reagiert der Ausgangsspannungs-Regelungsschaltkreis 52,
um die Ausgangsspannung Vout abzusenken, um die gleiche Rückkopplungsspannung
Vfb wie zuvor zu haben. Daher führt
ein Anstieg des Widerstandswertes des zweiten Widerstands R3 zu
einem Absinken der Ausgangsspannung Vout und somit zu einem Anstieg
der Ausfallspannung. Der zweite Widerstand R3 kann ein Netzwerk
von Widerständen
um fassen, welche mit einem digitalen Bitwort von der Steuereinheit 53.6 programmiert
werden kann, um einen gewünschten
Widerstandswert zu erhalten.
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Der
Ausfallspannungsverletzungs-Korrekturschaltkreis 53 umfasst
zwei Eingänge,
von welchen einer für
die Lieferung der Eingangsspannung Vin und der andere für die Lieferung
der Ausgangsspannung Vout vorhanden ist. Die Spannungswerte Vin und
Vout werden an einen Komparator-Schaltkreis geliefert, der einen
Komparator 53.1 und vier Widerstände 53.2, 53.3, 53.4 und 53.5 umfasst.
Ein vierter Widerstand 53.2, der einen Widerstandswert
R + r aufweist, und ein fünfter
Widerstand 53.3, der einen Widerstandswert R aufweist,
sind in Serie geschaltet, wobei der vierte Widerstand 53.2 die
Eingangsspannung Vin empfängt
und der fünfte
Widerstand 53.3 mit einem seiner Anschlüsse mit dem vierten Widerstand 53.2 verbunden
ist und mit seinem anderen Anschluss mit Masse verbunden ist. Zwischen
dem vierten Widerstand 53.2 und dem fünften Widerstand 53.3 ist
ein Knoten bereitgestellt, welcher mit dem negativen Eingang des
Komparators 53.1 verbunden ist. Ein sechster Widerstand 53.4,
der einen Widerstandswert R aufweist, und ein siebter Widerstand, der
einen Widerstandswert R aufweist, sind in Serie geschaltet, wobei
der sechste Widerstand 53.4 die Ausgangsspannung Vout empfängt und
der siebte Widerstand 53.5 mit einem seiner Anschlüsse mit dem
sechsten Widerstand 53.4 verbunden ist und mit seinem anderen
Anschluss mit Masse verbunden ist. Zwischen dem sechsten Widerstand 53.4 und
dem siebten Widerstand 53.5 ist ein Knoten bereitgestellt, welcher
mit dem positiven Eingang des Komparators 53.1 verbunden
ist. Der Komparator 53.1 vergleicht somit eine Spannung,
welche für
die Eingangsspannung Vin repräsentativ
ist, mit einer anderen Spannung, welche für die Ausgangsspannung Vout
repräsentativ
ist.
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Falls
der Komparator 53.1 detektiert, dass die Differenz zwischen
den Spannungen, die an seinen positiven und negativen Eingängen eingegeben werden,
unter einer gewissen vorbestimm ten Schwelle ist, gibt er ein Signal „too_low" aus. Dieses Signal „too_low" wird an eine Steuereinheit 53.6 übertragen.
Die Steuereinheit 53.6 generiert dann ein Trimmsignal und
gibt es an den zweiten variablen Widerstand R3 aus.
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Der
Spannungsregler erlaubt somit eine niedrigere minimale Eingangsspannung
Vin für
eine gegebene Ausfallspannung des Spannungsreglers. Der Komparator 53.1 vergleicht
die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout (oder Spannungen,
die repräsentativ
für die
Eingangs- und die Ausgangsspannungen sind) und bezeichnet mit dem
Signal „too_low" der Steuereinheit 53.6,
falls die Bedingung detektiert worden ist, dass die Eingangsspannung
Vin. zu niedrig ist, sodass die Ausfallspannung verletzt sein würde. Falls
diese Bedingung detektiert ist, wird der zweite variable Widerstand
R3 durch die Steuereinheit 53.6 programmiert, um die Ausgangsspannung
auf einen niedrigeren Wert als oben beschrieben zu setzen. Typischerweise
würde dieser
Ablauf nur in bestimmten Fällen
ermöglicht werden
und er würde
halbstatisch sein, um irgendeine dynamische Instabilität im Kalibrierungsmechanismus
zu vermeiden.
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In
der Ausführungsform
von 5, wie oben beschrieben, wird ein resistives Teilernetzwerk
von vier bis sieben Widerständen 53.2 bis 53.5 verwendet,
um die Eingangs- und Ausgangsspannungen zu vergleichen. Die Verhältnisse
der resistiven Teiler können
derart gewählt
werden, dass, mit dem zweiten variablen Widerstand R3 an seinem
Minimalwert, der Komparator das Signal „too_low" generiert, wenn die Eingangsspannung
Vin am niedrigst zulässigen Wert
ist und der Abfall von Vin bis Vout gerade den niedrigst sicheren
Wert kreuzt. Andere Verhältnisse können als
eine Alternative gewählt
werden.
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Diese
Vorgehensweise garantiert, dass, solange die Eingangsspannung Vin
innerhalb ihres spezifizierten Bereichs ist, Ungenauigkeiten in
der Referenzspannung Vref keine Veranlassung dafür gegeben, dass die Ausfallspannung überschritten
wird.
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In
dem Fall, dass Vref stattdessen zu niedrig ist, wird das Signal „too_low" und die Reduktion
der Ausgangsspannung niemals aktiviert werden, sodass die Genauigkeit
an der unteren Grenze der Ausgangsspannung nicht herbeigeführt wird.
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Um
mit Variationen der Referenz- und Eingangsspannungen über der
Zeit fertig zu werden, ist es wünschenswert,
periodisch zu detektieren, ob das Trimmen reduziert werden kann.
Dies kann durch gelegentliches Versuchen, das Trimmen zurückzudrehen
bis das Signal „too_low" angezeigt wird, und/oder
durch Einbeziehen eines separaten Komparators, der detektiert, wenn
die Eingangsspannung sehr viel höher
als die Ausgangsspannung ist, gemacht werden.
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Bezugnehmend
auf 6 ist eine Ausführungsform eines Spannungsreglers
gezeigt, welcher praktisch identisch mit der Ausführungsform
ist, die in 5 gezeigt ist. Tatsächlich zeigt 6 die
gleiche Schaltkreiskonfiguration wie 5, aber 6 zeigt einen
anderen Weg der Zusammengruppierung bestimmter Schaltkreiselemente,
um sie mit der Ausführungsform,
wie in 4 dargestellt, zu vergleichen. Der Spannungsregler 40,
wie in 4 gezeigt, umfasst eine Ausgangsstufe 41,
welche mit der Ausgangsstufe 61 des Spannungsreglers 60 in 6 vergleichbar
ist. In 4 sind ein Potentialteiler 42 und
eine Steuereinheit 43, beide in Blockform, gezeigt. In 6 sind
die entsprechenden Schaltkreisteile detaillierter dargestellt. Der
Potentialteiler 62 des Spannungsreglers 60 ist
mit dem Potentialteiler 42 des Spannungsreglers 40 in 4 vergleichbar. In 6 ist
der Potentialteiler 62 mit einem ersten Knoten 60.1 gekoppelt,
der zwischen dem Ausgang der Ausgangsstufe 61 und dem Ausgangsanschluss 2 bereitgestellt
ist. Der Potentialteiler 62 umfasst einen ersten Widerstand
R1, einen zweiten Knoten 62.1, eine elektrische Leitung,
die mit dem zweiten Knoten 62.1 gekoppelt ist, und einen
zweiten variablen Widerstand R3. Die Steuereinheit 63,
welche vergleichbar mit der Steuereinheit 43 in 4 ist,
ist mit dem zweiten variablen Widerstand R3 gekoppelt, um den zweiten
Widerstand R3 auf einen höheren
Wert zur Programmierung einer höheren
Ausgangsspannung Vout in dem Fall einer Ausfallspannungsverletzung
zu programmieren.