DE102008001954B4

DE102008001954B4 - Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung, wobei der Spannungswert durch einen Takt umgeschaltet wird

Info

Publication number: DE102008001954B4
Application number: DE102008001954A
Authority: DE
Inventors: Carl Su
Original assignee: Kerio Technologies Inc Taiwan
Current assignee: Kerio Technologies Inc Taiwan
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2028-05-24
Also published as: TWI332135B; US20090212757A1; DE102008001954A1; GB0812149D0; US7719867B2; GB2457966A; TW200937156A

Abstract

Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt, wobei die Eingangsspannung (Vin) in eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen (Vout) umgewandelt und ausgegeben werden kann, umfassend: – einen Hauptkörper (4), der zumindest ein Steckverbindungsteil (40), einen Eingangsport (42), bei dem die Eingangsspannung eingegeben wird und einen Ausgangsport (44) aufweist, wobei der Ausgangsport (44) eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen (Vout) ausgibt; – eine Anschlussvorrichtung (5) zum Verbinden mit dem Steckverbindungsteil (40); – eine Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt, die im Hauptkörper (4) angeordnet ist und an ihren beiden Enden jeweils mit dem Eingangs- und Ausgangsport (42, 44) elektrisch verbunden ist, wobei die Schaltung eine Spannungswandlungseinheit (62) und eine Mikrosteuereinheit (64) umfasst, die mit der Spannungswandlungseinheit (62) und dem Steckverbindungsteil (40) elektrisch verbunden ist und einen Taktgeber (642) zum Erzeugen von Taktsignalen aufweist, so dass, wenn dgsteil...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler, insbesondere einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten des Takts.
Stand der Technik
Spannungswandler sind unentbehrliche Gegenstände im Leben der modernen Menschen geworden, da sämtliche Elektrogeräte verschiedener Größen wie Walkman, Mobiltelefone, MP3-Spieler, Laptops, usw. alle Spannungswandler benötigen. Die Normen der Spannungswandler sind vielfältig, und die Eingangsspannung ist Wechselstrom von 110 V bis 220 V. Die Ausgangsnormen hängen von den Produkten ab, wobei es unterschiedliche Ausgangsspannungen, Ströme und Anschlußklemmengrößen gibt.
Die herkömmlichen neuen Spannungswandler können die üblichen Eingangspannungen ertragen und die Eingangsstromenergie in diesem Spannungsbereich in eine andere Ausgangsspannung umwandeln und die entsprechende Stromenergie ausgeben. Da jedes Elektrogerät eine bestimmte Ausgangsspannung hat, hat jede Familie unterschiedliche Spannungswandler für unterschiedliche Ausgangsspannungen im Haushalt. In diesem Fall wäre ein solcher Spannungswandler wünschenswert, der über Auswahlmöglichkeiten mehrerer Ausgangsspannungen verfügen würde, so dass die Anzahl der benötigten Spannungswandler in erheblichem Maße reduzierbar wäre. Vor allem wäre ein derartiger Spannungswandler für Reisende im Ausland sehr praktisch.
1 zeigt einen Spannungswandler mit regulierbarer Ausgangsspannung, wobei die Stromenergie einer festen Spannung Vin vom Stromeingang 11 eingebenen wird und durch die Spannungswandlungsschaltung im Hauptkörper des Spannungswandlers fließt, wodurch eine Ausgangsstromenergie einer festen Spannung Vout vom Stromausgang 13 erzeugt wird. Sollte die Ausgangsspannung verändert werden, muß bloß der Spannungsauswahlknopf 15 am Schalter 14 zum Auswählen der Ausgangsspannung auf eine gewünschte Stelle reguliert werden, so dass die Spannungswandlungsschaltung mit mehreren Widerständen jeweils mit unterschiedlichen Widerstandswerten eingeschaltet wird, um eine entsprechende Ausgangsspannung zu erzeugen.
Die o. g. Ausführungsform ist allerdings insofern nachteilig, als der Spannungsauswahlknopf 15 durch ständiges Umschalten abgenutzt wird, was zur allmählichen Lockerung der Umschalt-Positionierung und zum schlechten Kontakt führen kann und somit zur instabilen oder sogar falschen Ausgangsspannung; im schlimmsten Fall führt das zum Defekt des Elektrogeräts. Vor allem auf die Ausgangsspannung wird in den meisten Fällen auf einem Klebetikett hingewiesen, das jedoch nach längerer Zeit sich verschiebt oder löst, so dass der Benutzer ohne Hinweis auf die vorgegebene Ausgangsspannung eine falsche Ausgangsspannung eingeben kann. Die o. g. Ausführungsform hat ferner das Problem, dass bei der Stromausgabe des Spannungswandlers ein Umschalten der Ausgangsspannung durch den Schalter 14 noch möglich ist, so dass ein versehentliches Umschalten zur Unsicherheit und zum Defekt des Elektrogeräts führen kann.
Aus der US-Amerikanischen Patentanmeldung Nr. US 2007/0278859 A1 ist ein Spannungswandler bekannt (siehe 2), der ebenfalls vom Anmelder der vorliegenden Erfindung hervorgebracht worden ist. Dabei ist eine Mehrzahl von Buchsen 25 am Gehäuse 23 angeordnet, die mit unterschiedlichen Steckstöpseln 24 mit Vorsprüngen 241 in unterschiedlichen Formen und an unterschiedlichen Positionen zusammenpassen. In jeder Buchse 25 ist ein entsprechender mechanischer Auslöseschalter angeordnet. Dadurch, dass die unterschiedlichen Vorsprünge 241 in die Buchsen 25 eingesteckt werden und gegen die entsprechenden Druckelemente drücken, werden unterschiedliche mechanische Auslöseschalter aktiviert, um so die entsprechende Ausgangsspannung Vout regulieren zu können. Eine derartige Ausführungsform hat zwar den Vorteil, dass eine zufällige, unerwünschte Veränderung der Spannung während des Betriebs vermeidbar ist, doch gehen die Steckstöpsel 24 leicht verloren und sind zum Transport ungeeignet.
3 zeigt einen herkömmlichen Spannungswandler (US-amerikanische Patentanmeldung US 5 347 211 A), der einen Grundkörper 30 und eine Mehrzahl von Schlüsseln 32 mit unterschiedlichen Schaltungselementen 36 umfasst, wobei der Schlüssel 32 zwei elektrisch leitende Scheiben 36 aufweist. Durch Einstecken unterschiedlicher Schlüssel 32 in die Schlüsselkanäle (nicht abgebildet) im Grundkörper 30 können die Schaltungselemente 36 mit der Spannungswandlungsschaltung im Grundkörper 30 eingeschaltet werden. Das heißt, dass die Ausgangsspannung der Spannungswandlungsschaltung von den durch Wechseln der Schlüssel 32 variablen Werten der Schaltungselemente 34 abhängt. Die vorstehende Ausführungsform hat ebenfalls den Nachteil wie bei der ersten herkömmlichen Ausführungsform, dass die Schlüssel leicht verloren gehen und nicht zum Transport geeignet sind.
Alternativ sind Mikrokontroller-Spannungswandler vorgeschlagen worden, an deren Oberfläche mechanische Tasten vorgesehen sind, so dass durch Drücken auf die unterschiedlichen Tasten die gewünschte Ausgangsspannung ausgewählt werden kann. Eine derartige Ausführungsform ist insofern nachteilig, als ein zufälliger, unerwünschter Druck auf die Tasten nicht selten vorkommt, vor allem da eine Veränderung der Ausgangsspannung durch einen zufälligen, unerwünschten Druck auf die Tasten während der Stromversorgung möglich ist, was zur Verkürzung der Lebendauer des Elektrogeräts und zu Sicherheitsproblemen führen kann; außerdem verursachen die kostenintensiven mechanischen Tasten eine Erhöhung der Gesamtkosten des Spannungswandlers.
So offenbart das Dokument US 2005/0219882 A1 einen Umrichter mit einem Kontrollschaltkreis zum Bereitstellen einer Gleichspannung. Weiterhin weist der Umrichter einen Ausgangsanschluss, ein Schaltkarte, eine Anschlussspannungsvorrichtung und eine Anzeige zum Anzeigen der Ausgangsspannung auf.
Das Dokument US 2005/0259456 A1 betrifft einen Spannungswandler, der verschiedene Adapter zur Ausgabe verschiedener Spannungen aufweist, wobei die Ausgangsspannung von dem jeweiligen Adapter abhängig ist.
Im Dokument US 2004/0259436 A1 ist ebenfalls ein Spannungswandler offenbart, der eine Spannungswandlerschaltung, ein Gehäuse und Brückenelemente umfasst. Die Spannungswandlerschaltung erzeugt zum Bilden einer Ausgangsspannung ein Rückführsignal, wobei zum Erzeugen des Rückführsignal der Wert der Brückenelemente mit eingeschlossen wird.
Weiterhin beschreibt die WO 2005/104341 A1 einen Ausgansspannungsadapter, der einen Wandlungsschaltkreis, einen Anschluss zum Auswählen der Ausgangsspannung und eine Anzeige zum Darstellen der Ausgangsspannung umfasst.
Die US 4 321 525 A betrifft eine Gleichspannungsversorgung, wobei die Versorgung einen Differenzverstärker umfasst, der sich auf eine Referenzspannung bezieht. Durch den Differenzverstärker kann die Ausgangsspannung kontrolliert werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt zu schaffen, der keine Stromversorgung beim Umschalten der Spannung gestattet und über hohe Sicherheit verfügt.
Die Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt zu schaffen, bei dem eine Veränderung der Ausgangsspannung nur durch Rückkopplung möglich ist, so dass bei der Stromversorgung kein zufälliges, unerwünschtes Umschalten der Spannung gestattet wird.
Die Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt zu schaffen, bei dem die Ausgangsspannung eindeutig angezeigt wird, so dass ein falsche Feststellung vermeidbar ist.
Die Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt zu schaffen, bei dem die Ausgangsspannung rückgekoppelt und überprüft werden kann und automatisch korrigiert wird.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takts mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit dem erfindungsgemäßen Spannungswandler wird die Spannung einer Eingangsstromenergie in eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen umgewandelt und als Stromenergie ausgegeben. Der Spannungswandler weist folgendes auf: einen Hauptkörper, der zumindest ein Steckverbindungsteil, einen die Eingangsstromenergie ertragenden Eingangsport (Eingangsanschluss) und einen Ausgangsport (Ausgangsanschluss) aufweist, wobei der Ausgangsport die Ausgangsstromenergie einer der vorbestimmten Ausgangsspannungen ausgibt; eine Anschlussvorrichtung zum Anschluß mit dem Steckverbindungsteil; eine Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt, die im Hauptkörper angeordnet ist und an ihren beiden Enden jeweils mit dem Eingangs- und Ausgangsport elektrisch verbunden ist, wobei die Schaltung eine Spannungswandlungseinheit und eine Mikrosteuereinheit (micro control unit) aufweist, die mit der Spannungswandlungseinheit und dem Steckverbindungsteil elektrisch verbunden ist und einen Taktgeber zum Erzeugen von Taktsignalen aufweist, so dass, wenn die Anschlussvorrichtung mit dem Steckverbindungsteil verbunden ist, die Mikrosteuereinheit durch das Taktsignal angetrieben wird und gemäß dem Takt zum Spannungswert (voltage value) der Spannungswandlungseinheit kommt; und eine Anzeige, die die Spannung der Ausgangsstromenergie des Ausgangsports anzeigt.
Weiterhin umfasst die Mikrosteuereinheit einen Schalter, der wahlweise mit einem der Schaltungselemente elektrisch verbunden ist, und einen Mikroprozessor, der mit dem Steckverbindungsteil und dem Auslöseschalter elektrisch verbunden ist.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: durch die Rückkoppkung und den Antrieb der Anschlussvorrichtung wird der Schalter eine Verbindung nach der anderen der unterschiedlichen Schaltungselemente zur Spannungswandlungseinheit herstellen, um so die Ausgangsspannung zu verändern, was durch den Benutzer durchgeführt werden muss und dabei ein zufälliges, unerwünschtes Umschalten vermeidbar macht; die Anschlussvorrichtung kann eine Anschlussklemme des Ausgangsports darstellen, die an das Elektrogerät angeschlossen ist, so dass beim Umschalten der Ausgangsspannung keine Stromversorgung möglich ist, um das Risiko des Produktschadens zu vermeiden; erfindungsgemäß sind keine externen Bauteile vorgesehen, sodass die Probleme mit dem Verlust und Transport nicht existieren; die Spannungsanzeige kann am Stromversorgungsende angeordnet werden, um dem Benutzer eindeutige Informationen anzuzeigen; beim Umschalten der Ausgangsspannung kann die Spannung rückgekoppelt und überprüft werden und wird automatisch korrigiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers mit regulierbarer Ausgangsspannung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers mit regulierbarer Ausgangsspannung, wobei in das Gehäuse unterschiedliche Steckstöpsel mit Vorsprüngen in unterschiedlichen Formen und an unterschiedlichen Positionen einsteckbar sind.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers, in dessen Grundkörper unterschiedliche Schlüssel mit unterschiedlichen Schaltungselementen einsteckbar sind.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
5 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiel aus 4, wobei die Anschlußvorrichtung in das Steckverbindungsteil eingesteckt wird, um die Spannung zu regulieren.
7 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
8 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
9 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
10 zeigt einen Schaltplan eines weiteren Spannungswandlers gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels, wobei die Ausgangsspannung regulierbar ist.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels.
Wege der Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beige fügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Wie aus den 4, 5 ersichtlich, wird der erfindungsgemäße Spannungswandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel am Beispiel der Stromversorgung in einem Gebäude dargestellt, wobei die Eingangsspannung ein Wechselstrom von 110 V ist. Selbstverständlich ist jedem Fachmann klar, dass die Eingangsspannung Wechselstrom von 220 V oder ein Wechselstrom von 12 V für Fahrzeuge sein kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Stromenergie der Eingangsspannung Vin über den Stecker des Eingangsports 42 in die Schaltung im Hauptkörper 1 eingegeben, wobei die Eingangsspannung Vin durch eine Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten des Takts in eine Ausgangsspannung Vout verändert wird, und die entsprechende Ausgangsstromenergie durch den Ausgangsport 44 über die Ausgangsleitung und die mit der Ausgangsleitung verbundene Anschlussvorrichtung 5 geleitet und weiterhin durch einen bestimmten Steckverbinder 52 zu einem Elektrogerät zur Versorgung geliefert wird. Selbstverständlich ist jedem Fachmann klar, dass die Anschlussvorrichtung 5 alternativ ohne zusätzlichen Steckverbinder direkt an ein Elektrogerät anschließbar ist.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten des Takts neben der Eingangsseiten-Schaltung 66 und der Spannungswandlungs-Drahtspule 68 eine Spannungswandlungseinheit 62 und eine Steuereinheit 64, wobei die Spannungswandlungseinheit 62 ferner eine einen Verstärker 622 aufweisende Spannungsregulations-Schaltung 620 umfasst, die einen beispielsweise durch einen Widerstand 628 zum Ausgangsport 6224 verbundenen invertierenden Eingang 6222, einen eine Referenzspannung bereitstellenden nichtinvertierenden Eingang 6224 und einen zum invertierenden Eingang 6222 rückkoppelnden und damit verbundenen Ausgang 6220 aufweist.
Die Mikrosteuereinheit 64 weist einen Mikroprozessor 640, einen Schalter 646 und eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schaltungselementen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften (z. B. Widerstandswert) auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind fünf Widerstände 644 beispielshaft dargestellt, die jeweils an einem Ende mit dem invertierenden Eingang 6222 des Verstärkers 622 elektrisch verbunden sind. Am Hauptkörper 4 ist wenigstens ein Steckverbindungsteil 40 ausgebildet, an dem Klemmen zum elektrischen Verbinden mit dem Mikroprozessor 640 angeordnet sind, die beim Einstecken der Anschlussvorrichtung 5 ins Steckverbindungsteil 40 den Mikroprozessor 640 aktivieren. Selbstverständlich kann alternativ am Grundkörper ein Steckverbindungsteil herausragend ausgebildet werden, und kann an der Anschlussvorrichtung eine entsprechende Buchse angeordnet werden.
Der Mikroprozessor 640 ist einerseits am Spannungssteuerende 6402 mit dem Schalter 646 elektrisch verbunden, um den Schalter 646 wechselsweise so umzuschalten, dass das andere Ende der Widerstände 644 mit unterschiedlichen Werten geerdet wird. Da die Spannung des invertierenden Eingangs 6222 mit der Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224 gekoppelt ist, und das andere Ende des vom Schalter 646 zum Verbinden ausgewählten Widerstands 644 geerdet ist, kann das Verhältnis des Widerstandswerts zwischen dem Widerstand 644 und dem Widerstand 628 die Spannung des Ausgangsports bestimmen. Sollte der Schalter 646 nach dem Wechseln mit dem Widerstand 644 der Spannungswandlungseinheit verbunden werden, verändert sich dementsprechend das Verhältnis, was zur Veränderung der Spannung der Ausgangsstromenergie führt.
Andererseits ist das Anzeigesteuerende 6404 des Mikroprozessors 640 mit einer Anzeige 7 elektrisch verbunden und treibt die Anzeige 7 an. Der Mikroprozessor 640 wirkt mit einem Taktgeber 642 zusammen, um ein Standard-Taktsignal zu erzeugen. Wenn die Anschlussvorrichtung 5, wie in 6 gezeigt, in das Steckverbindungsteil 40 zum Aktivieren des Mikroprozessors 640 eingesteckt wird, wird der Schalter 646 gemäß dem Standard-Taktsignal angetrieben und umgeschaltet, so dass der Schalter 646 gemäß dem Takt, z. B. alle drei Sekunden wechselsweise die unterschiedlichen Schaltungselemente zwischen der Erdung und dem invertierenden Eingang 6222 des Verstärkers 622 einschaltet, so dass sich die Ausgangsspannung Vout dementsprechend verändert, bis dass die gewünschte Spannung erzielt wird. Nun kann der Benutzer die Anschlussvorrichtung 5 aus dem Steckverbindungsteil 40 herausziehen, um die Ausgabe des Antriebssignals des Mikroprozessors 640 zu stoppen. In diesem Moment hört das Umschalten des Schalters 646 auf, der nur durch ein ausgewähltes Schaltungselement eingeschaltet wird, so dass eine Stromenergieausgabe in einer bestimmten Ausgangsspannung konstant gehalten werden kann. Selbstverständlich kann alternativ eine Stop-Taste angeordnet werden, um die Signalausgabe des Mikroprozessors 640 zu stoppen.
Um dem Benutzer richtige Informationen über die Ausgangsspannung bereitzustellen, ist eine Anzeige 7 vorgesehen, die eine Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) 74 im Hauptkörper 4 umfasst, wobei an der Oberfläche des Hauptkörpers 4 Ausgangsspannungen wie 15 V, 16 V, 18 V, 20 V und ERR (Fehler) gekennzeichnet sind. Wenn das Spannungssteuerende 6402 also den Schalter zum Umschalten bringt, so dass sich die Ausgangsspannung Vout im Takt wechselweise verändert, wird das Anzeigesteuerende 6404 synchron den Schalter 76 in der Anzeige 7 antreiben, um die entsprechenden LEDs zum Aufleuchten zu bringen und so die Ausgangsspannung richtig wechselweise anzuzeigen, bis dass der Benutzer die gewünschte Ausgangsspannung findet. Nun soll die Anschlußvorrichtung 5 aus dem Steckverbindungsteil 40 herausgezogen werden, wobei die Ausgangsspannung ausgewählt ist, und die LED 74 ebenfalls gleichzeitig ausgewählt ist. Daher wird die Ausgangsspannung nicht mehr wechselsweise angezeigt.
Der Mikroprozessor 640 ist ferner mit einem an das Steckverbindungsteil 40 elektrisch angeschlossenen Spannungssensor 648 verbunden. Wenn die Anschlussvorrichtung 5 im Steckverbindungsteil 40 eingesteckt ist, wird die Ausgangsspannung zum Spannungssensor 648 rückgekoppelt, wobei der Mikroprozessor 640 die Genauigkeit der Ausgangsspannung Vout überprüft. Im Falle einer Abweichung vom vorgesehenen Wert wird der Schalter 76 auf die LED mit ERR aufspringen, um den Benutzer darauf hinzuweisen; gleichzeitig wird sogar der Schalter 646 ausgeschaltet, um die Ausgabe einer falschen Ausgangsspannung und die Beschädigung des Elektroprodukts zu vermeiden.
Wenn das Elektrogerät mit Strom versorgt wird, befindet sich die Anschlussvorrichtung 5 im Kreislauf der Stromversorgung und kann deswegen nicht zurück ins Steckverbindungsteil 40 eingesteckt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Spannung der Ausgangsstromenergie im Betrieb nicht fälscherweise umgeschaltet wird; im Gegenteil muss zur Veränderung der Ausgangsspannung die Anschlußvorrichtung 5 zurück ins Steckverbindungsteil 40 eingesteckt werden, wobei keine Stromversorgung gleichzeitig stattfinden kann. Dies kann das Risko eines zufälligen, unerwünschten Drucks auf die Taste bei der herkömmlichen Ausführungsform sowie die hohen Kosten für mechanische Schalterelemente vermeiden.
Ferner werden neue Funktionen von IC(integrated circuit)-Elementen schnell hervorgebracht, so dass der Mikroprozessor und der Schalter nicht unbedingt separat angeordnet werden müssen. Wie aus 7 ersichtlich, ist der Schalter im Mikroprozessor 640' integriert, der mit mehreren Stiften jeweils mit Schaltungselementen 644' mit unterschiedlichen Werten elektrisch verbunden ist, so dass der Anschluß 6402' beispielsweise ein Null-Potential ausgibt und daher wahlweise mit dem entsprechenden Schaltungselement 644' eingeschaltet wird. Nun stellt das Potential des nichtinvertierenden Eingangs 6224' das Referenzpotential Vref dar und wird vom Ausgang 6220' rückgekoppelt und zum invertierenden Eingang 6222' eingeschaltet, damit das Potential des invertierenden Eingangs 6222' dem Potential Vref des nichtinvertierenden Eingangs 6224' folgt. Gemäß dem Verhältnis der entsprechenden Schaltungselemente 644' und 628' wird die Ausgangsspannung proportional determiniert.
Nachdem die Anschlussvorrichtung (nicht abgebildet) ins Steckverbindungsteil 40' eingesteckt worden ist, wird der Mikroprozessor in der Mikrosteuereinheit gemäß dem vom Taktgeber 642' ausgegebenen Standard-Taktsignal der Reihe nach wechselweise mit einem Anschluss, beispielsweise mit dem Anschluss 6404', eingeschaltet, wodurch der Wert des Schaltungselements 644' dementsprechend variiert, und sich das Verhältnis zum Schaltungselement 628' ebenfalls dementsprechend verändert, um so die Ausgangsspannung aus der Spannungswandlungseinheit zu verändern und die Stromenergie auszugeben.
Selbstverständlich ist jedem Fachmann klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, die unterschiedlichen Schaltungselemente wechselweise zwischen dem invertierenden Eingang des Verstärkers und der Erdung einzuschalten. Vielmehr kann, wie im dritten Ausführungsbeispiel aus 6 gezeigt, in der Spannungsregulationsschaltung 620'' die Referenzspannung Vref ebenfalls durch den nichtinvertierenden Eingang 6224'' des Verstärkers 622'' eingegeben werden, wobei der Widerstand 628'' zwischen der Erdung und dem invertierenden Eingang 6222'' befestigt wird. Der Mikroprozessor 640'' steuert den Schalter 646'' dabei, die unterschiedlichen Widerstände 644'' wechselsweise zwischen dem Ausgangsport und dem invertierenden Eingang 6222'' einzuschalten. Auf diese Weise lässt sich gleichfalls das Verhältnis der Widerstandswerte der beiden Seiten verändern, um die Ausgangsspannung zu variieren.
9 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in der Spannungsregulationsschaltung alternativ das Verhältnis der Widerstandswerte der beiden Seiten des invertierenden Eingangs 6222''' des Verstärkers 622''' festgelegt werden kann, und die durch den Schalter 646''' zum Mikroprozessor 640''' eingeschalteten Widerstände 644''' im Wechsel zum nichtinvertierenden Eingang 6224''' verbunden werden, um somit das Verhältnis der Widerstandswerte der beiden Widerstände 644''' und 628''' beiderseits des nichtinvertierenden Eingangs 6224''' zu verändern und die Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224''' zu determinieren. Demzufolge wird die Spannung des invertierenden Eingangs 6222''' angesteuert, um die letzte Ausgangsspannung zu verändern.
Wie im fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung aus 10 gezeigt, ist am Mikroprozessor 640''''(4) ein Ausgang 6400''''(4) vorgesehen. Wenn die Anschlußvorrichtung ins Steckverbindungsteil eingesteckt worden ist, wird der Ausgang 6400''''(4) gemäß dem Takt die Pulsweite des H-Pegels (high level) in jedem Zyklus regulieren, um die Einschaltdauer (duty cycle ratio) zu verändern, damit die Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224''''(4) in der Spannungsregulationsschaltung 620''''(4) dementsprechend steigt bzw. sinkt, um die Spannung des invertierenden Eingangs 6222''''(4) anzusteuern. Selbstverständlich kann die Spannungsregulation ebenfalls beim invertierenden Eingang 6222''''(4) des Verstärkers 622''''(4) ausgeführt werden, um die Einschaltdauer (duty cycle ratio) zu verändern und so ein ähnliche Funktion der Variation der Ausgangsspannung zu erzielen.
Selbstverständlich ist jedem Fachmann klar, dass die Anordnung einer Anzeige aus einer Mehrzahl von LEDs nicht die einzige Möglichkeit ist; da Spannungswandler in den meisten Fällen in einer Steckdose an der Wand im Gebäude oder beim Zigarettenentzünder im Auto angeordnet sind, wäre es für den Benutzer zum Anschauen nicht praktisch, wenn die Anzeige am Hauptkörper angordnet wäre. Daher ist eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 7(5), wie im sechsten Ausführungsbeispiel aus 11, außerhalb des Hauptkörper 4(5) und zwar nah bei der Anschlußvorrichtung 5(5) am Verbindungskabel angeordnet, so dass der Benutzer mit der Hand die Anschlußvorrichtung 5(5) zurück in das Stechverbindungsteil 40(5) bequem einstecken oder aus demselben herausziehen kann. Dabei lässt sich die Anzeige der Ausgangsspannung leicht erkennen. So ist die Erfindung vorteilhaft ergonomisch ausgestaltet. Vor allem gibt die Anzeige Wärme aus, so dass die Anordnung der Anzeige außerhalb des Hauptkörpers negative Effekte auf den selber Wärme ausgebenden Hauptkörüer vermeiden kann.
Der erfindungsgemäße Spannungswandler ist einfach konstruiert und hat kein Problem mit dem Verlust der Bauelemente; vor allem ist die vorliegende Erfindung insofern vorteilhaft, als bei der Stromversorgung kein zufälliges und unerwünschtes Umschalten der Ausgangsspannung möglich ist, und beim Umschalten der Ausgangsspannung keine Stromversorgung möglich ist, wodurch die Sicherheit sich in erheblichem Maße erhöht; ferner wird eine falsche Feststellung durch die eindeutige Anzeige der Ausgangsspannung und dadurch, dass die Auswahl der Ausgangsspannung nur durch Herausziehen der Anschlußvorrichtung ermöglicht wird, vermieden; darüber hinaus kann die Anzeige nah bei der Handhaltestelle, und nicht bechränkt auf den Grundkörper des Spannungswandlers angeordnet werden, was als eine ergonomische Ausgestaltung gesehen werden kann; besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, dass die Ausgangspannung rückgekoppelt und überprüft werden kann und automatisch korrigiert wird, um das Risiko einer falschen Ausgabe zu minimieren und somit dem Benutzer höhere Sicherheit zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

4, 4⁽⁵⁾: Hauptkörper
5, 5⁽⁵⁾: Anschlußvorrichtung
7: Anzeige
11: Stromeingang
12, 30: Grundkörper
13: Stromausgang
14, 76, 646, 646'', 646''': Schalter
15: Spannungsauswahlknopf
23: Gehäuse
24: Steckstöpsel
241: Vorsprung
25: Buchse
32: Schlüssel
34, 628, 628', 628'', 628''', 644, 644', 644'', 644''': Schaltungselement
36: elektrisch leitende Scheibe
40, 40', 40⁽⁵⁾: Steckverbindungsteil
42: Eingangsport
44: Ausgangsport
52: Steckverbinder
62: Spannungswandlungseinheit
64: Steuereinheit
66: Eingangsseiten-Schaltung
68: Spannungswandlungs-Drahtspule
74: Leuchtdiode
620, 620''''⁽⁴⁾: Spannungsregulations-Schaltung
622, 622', 622'', 622''', 622''''⁽⁴⁾: Verstärker
640, 640', 640'', 640''', 640''''⁽⁴⁾: Mikroprozessor
642, 642': Taktgeber
648: Spannungssensor
6220, 6220': Ausgang
6222, 6222', 6222'', 6222''', 6222''''⁽⁴⁾: invertierender Eingang
6224, 6224', 6224'', 6224''', 6224''''⁽⁴⁾: nichtinvertierender Eingang
6400''''⁽⁴⁾: Ausgang
6402: Spannungssteuerende
6404: Anzeigesteuerende
6402', 6404': Anschluß
7⁽⁵⁾: Fluissigkristallanzeige (LCD)

Claims

Spannungswandler mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt, wobei die Eingangsspannung (Vin) in eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen (Vout) umgewandelt und ausgegeben werden kann, umfassend: – einen Hauptkörper (4), der zumindest ein Steckverbindungsteil (40), einen Eingangsport (42), bei dem die Eingangsspannung eingegeben wird und einen Ausgangsport (44) aufweist, wobei der Ausgangsport (44) eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen (Vout) ausgibt; – eine Anschlussvorrichtung (5) zum Verbinden mit dem Steckverbindungsteil (40); – eine Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt, die im Hauptkörper (4) angeordnet ist und an ihren beiden Enden jeweils mit dem Eingangs- und Ausgangsport (42, 44) elektrisch verbunden ist, wobei die Schaltung eine Spannungswandlungseinheit (62) und eine Mikrosteuereinheit (64) umfasst, die mit der Spannungswandlungseinheit (62) und dem Steckverbindungsteil (40) elektrisch verbunden ist und einen Taktgeber (642) zum Erzeugen von Taktsignalen aufweist, so dass, wenn die Anschlussvorrichtung (5) mit dem Steckverbindungsteil (40) verbunden ist, die Mikrosteuereinheit (64) durch das Taktsignal angetrieben wird und im Takt den Spannungswert der Spannungswandlungseinheit (62) umschaltet; und – eine Anzeige (7), die die Spannung des Ausgangsports (44) anzeigt.
Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosteuereinheit (64) ferner einen Mikroprozessor (640) aufweist, der mit dem Steckverbindungsteil (40) elektrisch verbunden ist.
Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosteuereinheit (64) eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schaltungselementen aufweist, die unterschiedliche Werte aufweisen und durch den Mikroprozessor (640) ausgelöst im Takt wechselweise mit der Spannungswandlungseinheit (62) geschaltet werden.
Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosteuereinheit (64) ferner folgendes aufweist: – eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schaltungselementen, die unterschiedliche Werte aufweisen; und – einen Schalter (76), der jeweils mit den Schaltungselementen elektrisch verbunden ist und durch den Mikroprozessor (640) ausgelöst wahlweise eines der Schaltungselemente mit der Spannungswandlungseinheit (62) verbindet.
Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlungseinheit (62) einen invertierenden Eingang (6222), einen nichtinvertierenden Eingang (6224) und einen Verstärker (622) aufweist, der zum Ausgang (6220) des invertierenden Eingangs (6222) rückkoppelt und damit verbunden ist, und dass der Mikroprozessor (640) einen Pulsweitenmodulationsausgang aufweist, der einen Takt zum Variieren des Einschaltdauerverhältnisses ausgibt, wenn die Anschlussvorrichtung (5) im Steckverbindungsteil (40) eingesteckt ist.
Spannungswandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlungseinheit (62) einen invertierenden Eingang (6222), einen nichtinvertierenden Eingang (6224) und einen Verstärker (622) aufweist, der zum Ausgang (6220) des invertierenden Eingangs (6222) rückkoppelt und damit verbunden ist, und dass die Schaltungselemente jeweils mit dem invertierenden Eingang (6222) des Verstärkers (622) elektrisch verbunden sind.
Spannungswandler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlungseinheit (62) einen invertierenden Eingang (6222), einen nichtinvertierenden Eingang (6224) und einen Verstärker (622) aufweist, der zum Ausgang (6220) des invertierenden Eingangs (6222) rückkoppelt und damit verbunden ist, und dass die Schaltungselemente jeweils mit dem nichtinvertierenden Eingang (6224) des Verstärkers (622) elektrisch verbunden sind.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosteuereinheit (64) ferner einen Spannungssensor (648) aufweist, der mit dem Steckverbindungsteil (40) elektrisch verbunden ist und die Ausgangsspannung rückkoppelt und überprüft, wenn die Anschlussvorrichtung (5) im Steckverbindungsteil (40) eingesteckt ist.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Steckverbinder (52) vorgesehen ist, der an einem Ende mit der Anschlussvorrichtung (5) und am anderen Ende mit dem Elektrogerät verbunden ist.
Spannungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (7) am Verbindungskabel für die Ausgangsspannung angeordnet ist.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (7) an der Anschlussvorrichtung (5) angeordnet ist.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (7) als Flüssigkristallanzeige (LCD) (7(5)) ausgeführt ist.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (7) eine Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) (74) und den Leuchtdioden (74) entsprechenden Kennzeichnungen umfasst.
Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (7) am Hauptkörper (4) angeordnet ist.