DE102011017082A1

DE102011017082A1 - Stromversorgungseinheit und Verfahren für ihren Betrieb

Info

Publication number: DE102011017082A1
Application number: DE102011017082A
Authority: DE
Inventors: Thomas Keller; Jörg Erik Goller; Erich Johann Bayer
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: US9024593B2; DE102011017082B4; US20120262437A1

Abstract

Die Stromversorgungseinheit umfasst einen Aufwärtsumsetzer mit einem Eingangsknoten und mit einem Ausgangsknoten. Der Ausgangsknoten ist mit einer hohen Seite einer H-Brücke gekoppelt, die zum Zuführen von Leistung zu einer kapazitiven Last dient, die mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist. Zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers ist eine erste Diode in Vorwärtsrichtung geschaltet. Zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers ist eine zweite Diode in Vorwärtsrichtung geschaltet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinheit und auf ein Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit, die einen Aufwärtsumsetzer und eine H-Brücke umfasst.
HINTERGRUND
Stromversorgungseinheiten zum Ansteuern einer hauptsächlich kapazitiven Last, z. B. einer LCD-Anzeige, führen häufig eine periodische Ladung und Entladung der kapazitiven Last aus. In batteriebetriebenen Anwendungen kann die Stromversorgungseinheit einen Aufwärtsumsetzer zum Versorgen einer H-Brücke umfassen.
1 ist eine beispielhafte Stromversorgungseinheit 2, die einen Aufwärtsumsetzer 4 und eine H-Brücke 6 umfasst. Dem Eingangsanschluss VIN wird eine Stromversorgungsspannung VBAT, z. B. von einer Batterie, zugeführt. Die typische Konfiguration einer Aufwärtsumsetzers 4 umfasst eine Induktivität LB, die mit einem Leistungseingangsknoten VIN und ferner mit einem Schalter SB, der durch eine geeignete Steuereinheit CTL gesteuert wird, gekoppelt ist. Ferner umfasst der Aufwärtsumsetzer 4 eine Diode DB, die in Vorwärtsrichtung zwischen eine Source des Schalters SB bzw. die Induktivität LB und einen Ausgangskondensator CO geschaltet ist. Die Anode der Diode DB ist mit dem Schalter SB und mit der Induktivität LB gekoppelt, während die Katode der Diode DB mit dem Ausgangskondensator CO gekoppelt ist. Der Aufwärtsumsetzer 4 stellt eine Ausgangsspannung VOUT für die hohe Seite der H-Brücke 6 bereit. Die H-Brücke 6 umfasst Schalter HS1 und HS2 der hohen Seite, die mit der Versorgungsspannung VOUT und mit einem ersten Knoten A bzw. mit einem zweiten Knoten B gekoppelt sind. Ferner umfasst die H-Brücke 6 Schalter LS1 und LS2 der tiefen Seite, die mit dem ersten und mit dem zweiten Knoten A bzw. B gekoppelt sind. Die jeweils gegenüberliegende Seite der Schalter LS1 und LS2 der tiefen Seite ist mit Masse gekoppelt. Zwischen dem ersten Knoten A und dem zweiten Knoten B gibt es eine beispielhafte kapazitive Last, d. h. eine LCD-Anzeige (LCD). Die LCD ist schematisch durch eine Induktivität L und durch eine Lastkapazität C dargestellt.
Das Laden der LCD wird durch beispielhaftes Anlegen einer Ausgangsspannung VOUT, z. B. von 12 V, über den ersten Schalter HS1 der hohen Seite und den zweiten Schalter LS2 der tiefen Seite an die Lastkapazität C ausgeführt. Durch kreuzweise Aktivierung der jeweiligen Schalter der hohen und der tiefen Seite können entgegengesetzte Ladungszustände der Lastkapazität C realisiert werden. Zur Entladung der Lastkapazität C wird die H-Brücke 6 auf einen Zustand eingestellt, in dem die beiden Schalter HS1, HS2 der hohen Seite offen sind und die beiden Schalter LS1, LS2 der tiefen Seite geschlossen sind.
Dieses Schema wird üblicherweise angewendet, um den richtigen Betrieb einer LCD-Anzeige sicherzustellen. Allerdings geht während der Entladungsschritte die Energie/Ladung verloren, die in der Lastkapazität C gespeichert ist. Dies führt zu einem niedrigen Wirkungsgrad dieses Ansteuerschemas. insbesondere für batteriebetriebene Anwendungen ist dies nicht erwünscht. Im Kontext dieser Beschreibung ist ein geschlossener Schalter oder Schalter, der in einem geschlossenen Zustand ist, ein leitender Schalter, während ein offener Schalter oder Schalter in einem geöffneten Zustand ein nicht leitender Schalter ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Stromversorgungseinheit und ein Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit zu schaffen, die hinsichtlich des Energieverbrauchs beim Ansteuern einer kapazitiven Last verbessert sind.
In einem Aspekt der Erfindung wird eine Stromversorgungseinheit geschaffen, die einen Aufwärtsumsetzer und eine H-Brücke umfasst. Der Aufwärtsumsetzer weist einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten auf, wobei der Ausgangsknoten des Aufwärtsumsetzers mit einer hohen Seite der H-Brücke gekoppelt ist, die einer kapazitiven Last Leistung zuführt. Die kapazitive Last ist mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt. Eine erste Diode ist in Vorwärtsrichtung zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Mit anderen Worten, die Anode der ersten Diode ist mit dem ersten Knoten der H-Brücke gekoppelt und die Katode der ersten Diode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt. Eine zweite Diode ist in Vorwärtsrichtung zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Mit anderen Worten, die Anode der zweiten Diode ist mit dem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt und die Katode der zweiten Diode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt.
Vorteilhaft kann wenigstens ein Teil der Ladung, die während des Entladeschritts der Lastkapazität üblicherweise verloren geht, durch die Stromversorgungseinheit in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung wiedergewonnen werden. Die Ladung kann während des Entladeschritts des Lastkondensators in den Ausgangskondensator des Aufwärtsumsetzers zurückgepumpt werden.
In einem Aspekt der Erfindung ist eine dritte Diode in Vorwärtsrichtung zwischen eine Stromquelle und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Die Anode der dritten Diode ist mit der Stromquelle gekoppelt und die Katode der dritten Diode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt. Vorteilhaft vermeidet die dritte Diode, dass Ladung von der kapazitiven Last zu der Stromversorgung zurückfließt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine tiefe Seite der H-Brücke mit dem Stromversorgungsknoten gekoppelt. Die Stromversorgungseinheit in Übereinstimmung mit diesem Aspekt ermöglicht, während des Entladeschritts mehr Ladung von dem Lastkondensator wiederzugewinnen. Dies liegt daran, dass die Lastkapazität so lange entladen wird, wie der jeweilige Knoten der H-Brücke, der mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt ist, ein höheres Potential, d. h. einen höheren Spannungspegel, als der Eingangsknoten hat. Durch Anheben des Pegels der Gegenseite der Lastkapazität auf den Pegel des Eingangsknotens kann nahezu die vollständige Ladung des Kondensators wiedergewonnen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stromversorgungseinheit ferner einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter. Der erste Schalter ist zwischen einen Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den ersten Knoten der H-Brücke geschaltet. Der zweite Schalter ist zwischen den Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den zweiten Knoten der H-Brücke geschaltet. Vorteilhaft können der erste und der zweite Knoten der H-Brücke während eines Entladeschritts auf den Spannungspegel der Stromquelle eingestellt werden. Dies ermöglicht eine nahezu vollständige Wiedergewinnung der Ladung der Lastkapazität. Falls die tiefe Seite der H-Brücke mit der Versorgungsspannung gekoppelt ist, muss der Aufwärtsumsetzer eine erhöhte Ausgangsspannung anlegen, um dieselbe Spannung über die Lastkapazität bereitzustellen, da der erste oder der zweite Knoten der H-Brücke auf den Spannungspegel der Stromversorgung eingestellt ist. Vorteilhaft braucht der Aufwärtsumsetzer in Übereinstimmung mit der oben erwähnten Ausführungsform keine erhöhte Ausgangsspannung anzulegen und kann die Ladung der Lastkapazität vollständig wiedergewonnen werden.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Stromversorgungseinheit ferner einen dritten Schalter und einen vierten Schalter. Der dritte Schalter ist zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Der vierte Schalter ist zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet.
In der Stromversorgungseinheit in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Ladungspumpe nur während des Schritts des Entladens aktiviert wird. Vorteilhaft ermöglicht die Stromversorgungseinheit, die den dritten und den vierten Schalter umfasst, einen Dauerbetrieb der Ladungspumpe. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Ladungspumpe von mehreren H-Brücken gemeinsam genutzt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit geschaffen. Die Stromversorgungseinheit umfasst einen Aufwärtsumsetzer und eine H-Brücke. Der Aufwärtsumsetzer weist einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten auf, wobei der Ausgangsknoten mit einer hohen Seite der H-Brücke gekoppelt ist. Die H-Brücke dient zum Zuführen von Leistung zu einer kapazitiven Last, die mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist. Eine erste Diode ist in Vorwärtsrichtung zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet, d. h., die Anode der Diode ist mit dem ersten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist und die Katode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt. Eine zweite Diode ist in Vorwärtsrichtung zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Mit anderen Worten, die Anode der zweiten Diode ist mit dem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt und die Katode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt.
Vorzugsweise ist eine dritte Diode in Vorwärtsrichtung zwischen eine Stromquelle und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet. Die Anode der dritten Diode ist mit der Stromquelle gekoppelt und die Katode der dritten Diode ist mit dem Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers gekoppelt.
Die kapazitive Last kann durch Schließen eines ersten Schalters der hohen Seite und durch Schließen eines zweiten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke auf einen ersten Lastzustand geladen werden. Die kapazitive Last wird über die erste Diode entladen, wobei der zweite Schalter der tiefen Seite der H-Brücke geschlossen ist. Mit anderen Worten, während des Entladens der kapazitiven Last sind die verbleibenden Schalter, d. h. der erste und der zweite Schalter der hohen Seite und erste Schalter der tiefen Seite der H-Brücke, offen.
Innerhalb des Kontexts dieser Beschreibung ist ein leitender Zustand eines Schalters als ein geschlossener Zustand bezeichnet, während ein nicht leitender Zustand des Schalters als ein offener Zustand bezeichnet ist.
Vorteilhaft ermöglicht das Verfahren in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung, wenigstens einen Teil der Ladung, die in der Lastkapazität gespeichert ist, wiederzugewinnen. Die Ladung kann in den Aufwärtsumsetzer zurückgepumpt werden.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung kann die kapazitive Last durch Schließen eines zweiten Schalters der hohen Seite der H-Brücke und durch Schließen eines ersten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke auf einen zweiten Lastzustand geladen werden. Der zweite Lastzustand stellt im Vergleich zu dem ersten Lastzustand eine entgegengesetzt geladene kapazitive Last bereit. Zum Entladen der kapazitiven Last wird nur der erste Schalter der tiefen Seite der H-Brücke geschlossen. Vorteilhaft kann während eines Entladeschritts, der auf einen Ladeschritt folgt, Ladung wiedergewonnen werden, was zu dem ersten Lastzustand führt, und kann Ladung während eines Entladungsschritts, der auf einen Schritt der umgekehrten Ladung folgt, wiedergewonnen werden, was zu dem zweiten Lastzustand führt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit geschaffen, die ferner einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst. Der erste Schalter ist zwischen den Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den ersten Knoten der H-Brücke geschaltet. Der zweite Schalter ist zwischen den Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den zweiten Knoten der H-Brücke geschaltet. Zum Laden der kapazitiven Last auf einen beispielhaften ersten Lastzustand können ein erster Schalter der hohen Seite und ein zweiter Schalter der tiefen Seite der H-Brücke geschlossen werden. Zum Entladen der kapazitiven Last wird der zweite Schalter geschlossen, während der erste Schalter der hohen Seite und der zweite Schalter der tiefen Seite geöffnet werden. Mit anderen Worten, die kapazitive Last wird wie bereits aus den oben erwähnten Aspekten der Erfindung bekannt geladen. Allerdings wird das Entladen der kapazitiven Last durch Öffnen aller Schalter der H-Brücke und durch Schließen nur des zweiten Schalters ausgeführt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die kapazitive Last durch Schließen eines zweiten Schalters der hohen Seite und eines ersten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke auf einen zweiten Lastzustand geladen. Das Entladen der kapazitiven Last wird durch Schließen des ersten Schalters ausgeführt, während alle anderen Schalter offen sind. Mit anderen Worten, die umgekehrte Ladung der kapazitiven Last, die mit dem ersten Knoten und mit dem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist, wird wie bereits aus den oben erwähnten Aspekten der Erfindung bekannt ausgeführt. Allerdings wird zum Entladen der kapazitiven Last nur der erste Schalter geschlossen, während die verbleibenden Schalter, d. h. der erste und der zweite Schalter der hohen Seite und der erste und der zweite Schalter der tiefen Seite, offen sind.
Vorteilhaft ermöglicht das Verfahren in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung eine vollständige oder nahezu vollständige Wiedergewinnung der Ladung in der Lastkapazität beim Entladen der kapazitiven Last für ein Schalten von dem ersten Lastzustand auf den zweiten Lastzustand sowie während des Entladeprozesses für eine entgegengesetzte Änderung von dem zweiten Lastzustand auf den ersten Lastzustand.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aspekte der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
1 ein vereinfachter Stromlaufplan für eine Stromversorgungseinheit in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ist,
2 bis 6 vereinfachte Stromlaufpläne für Stromversorgungseinheiten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung sind und
7 ein Zeitablaufplan ist, der zeitabhängige Spannungskurven bei ausgewählten Knoten einer Stromversorgungseinheit in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
2 ist ein vereinfachter Stromlaufplan einer Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Stromversorgungseinheit 2 umfasst einen Aufwärtsumsetzer 4 und eine H-Brücke 6. Die Stromversorgungseinheit 2 umfasst einen Leistungseingangsknoten VIN, dem eine Versorgungsspannung VBAT von einer Stromquelle, vorzugsweise von einer Batterie, zugeführt wird. Der Leistungseingangsknoten VIN ist mit einem Eingangsknoten/einer Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 gekoppelt, dem eine Eingangsspannung VSYS zugeführt wird. Aus einer optionalen dritten Diode D3, die in Vorwärtsrichtung zwischen den Leistungseingangsknoten VIN und die Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 geschaltet ist, ergibt sich eine Differenz zwischen der Versorgungsspannung VBAT und der Eingangsspannung VSYS. Die Anode der optionalen dritten Diode D3 ist mit dem Leistungseingangsknoten VIN gekoppelt und die Katode der dritten Diode D3 ist mit der Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 gekoppelt. Der Aufwärtsumsetzer 4 umfasst eine Induktivität LB, eine Steuereinheit CTL, die einen Schalter SB ansteuert, eine Diode DB und einen Ausgangskondensator CO. Vorzugsweise ist der Schalter SB ein CMOS-Transistor, z. B. ein MOSFET, wobei die Steuereinheit CTL das Gate dieses Transistors ansteuert. Der Drain des Schalters SB ist mit der Induktivität LB und ferner mit der Diode DB, die in Vorwärtsrichtung zwischen den Drain des Schalters SB bzw. die Induktivität LB und den Ausgangskondensator CO geschaltet ist, gekoppelt. Mit anderen Worten, die Anode der Diode DB ist mit dem Drain des Schalters SB und mit der Induktivität LB gekoppelt, während die Katode der Diode DB mit dem Ausgangskondensator CO gekoppelt ist.
Der Aufwärtsumsetzer 4 führt einer Ausgangsleitung 7, die mit einer hohen Seite der H-Brücke 6 gekoppelt ist, eine Ausgangsspannung VOUT zu. Die H-Brücke 6 umfasst einen ersten Schalter HS1 der hohen Seite und einen zweiten Schalter HS2 der hohen Seite. Ferner umfasst die H-Brücke 6 einen ersten Schalter LS1 der tiefen Seite und einen zweiten Schalter LS2 der tiefen Seite. Zwischen den Schaltern HS1, HS2 der hohen Seite und den Schaltern LS1, LS2 der tiefen Seite umfasst die H-Brücke 6 einen ersten Knoten A und einen zweiten Knoten B. Eine kapazitive Last, vorzugsweise eine LCD-Anzeige (LCD), ist einerseits mit dem ersten Knoten A der H-Brücke und andererseits mit dem zweiten Knoten B der H-Brücke 6 gekoppelt. Die LCD ist schematisch durch eine RC-Schaltung dargestellt, die einen Widerstand R und eine Kapazität C umfasst. Im Kontext dieser Beschreibung ist die Kapazität C, d. h. die kapazitive Last der LCD, auch als eine ”Lastkapazität” bezeichnet.
Ferner umfasst die Stromversorgungseinheit 2 eine erste Diode D1, die in Vorwärtsrichtung zwischen die erste Anode A der H-Brücke 6 und die Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 geschaltet ist. Die Anode der ersten Diode D1 ist mit dem ersten Knoten A der H-Brücke 6 gekoppelt und die Katode der ersten Diode D1 ist mit der Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 gekoppelt. Eine weitere und zweite Diode D2 ist in Vorwärtsrichtung zwischen den zweiten Knoten B der H-Brücke 6 und die Eingangsleitung oder den Eingangsknoten 5 des Aufwärtsumsetzers 4 geschaltet. Mit anderen Worten, die Anode der zweiten Diode D2 ist mit dem zweiten Knoten B der H-Brücke 6 gekoppelt und die Katode der zweiten Diode D2 ist mit der Eingangsleitung oder mit dem Eingangsknoten 5 des Aufwärtsumsetzers 4 gekoppelt. Die dritte Diode D3 ist optional und sperrt Ströme, die zu dem Leistungseingangsknoten VIN zurückfließen.
Die zwei Dioden D1 und D2 ermöglichen eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der Stromversorgungseinheit 2 im Vergleich zu Stromversorgungseinheiten, die im Stand der Technik bekannt sind. Während eines Entladeschritts der kapazitiven Last C kann wenigstens ein Teil der Ladung/Energie, die in der kapazitiven Last C gespeichert ist, wiedergewonnen und zu dem Ausgangskondensator CO des Aufwärtsumsetzers 4 zurückgepumpt werden.
Zum Laden der Lastkapazität C der LCD können beispielhaft der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite geschlossen werden. Nachfolgend gibt es zwischen dem Ausgangskondensator CO des Aufwärtsumsetzers 4 und der Lastkapazität C einen Ladungsausgleich. Während dieses Ladeschritts ist der Aufwärtsumsetzer 4 vorzugsweise ausgeschaltet. Wenn die Kapazität des Ausgangskondensators CO wesentlich höher als die Kapazität der Last C ist (C0 » C), ist der Abfall der Ausgangsspannung VOUT, der durch den Ladungsausgleich zwischen dem Ausgangskondensator CO und der Lastkapazität C verursacht ist, verhältnismäßig klein. Im Kontext dieser Beschreibung ist diese ausgeglichene Spannung als VOUT1 bezeichnet.
In der nachfolgenden Entlade/Lade-Wiedergewinnungsphase sind beide Schalter der hohen Seite, d. h. der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter HS2 der hohen Seite, geöffnet, während der Schalter der tiefen Seite, der zuvor zum Laden der Lastkapazität geschlossen war, in diesem Fall der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite, geschlossen bleibt. Dementsprechend verbinden die Dioden D1, D2 und D3 den Knoten mit dem höchsten Potential, d. h. entweder den ersten Knoten A oder den zweiten Knoten B der H-Brücke 6 oder den Leistungseingangsknoten VIN, mit der Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4. In dem vorhergehenden Ladeschritt wurde die Lastkapazität C über den ersten Schalter HS1 der hohen Seite und über den zweiten Schalter LS2 der tiefen Seite geladen. Dementsprechend befindet sich das höchste Potential bei dem ersten Knoten A der H-Brücke 6. Beispielhaft ist dieser erste Knoten A der H-Brücke 6 auf 12 V. Der zweite Knoten B der H-Brücke 6 ist geerdet und der Leistungseingangsknoten VIN stellt eine beispielhafte Versorgungsspannung VBAT = 4 V bereit. Dementsprechend wird der Leistungseingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 von dem ersten Knoten A der H-Brücke 6 über die erste Diode D1 Leistung zugeführt. Diese Leistungszufuhr wird fortgesetzt, bis das Potential des ersten Knotens A der H-Brücke 6 unter das Potential des Stromversorgungsknotens VIN fällt. Mit anderen Worten, dem Aufwärtsumsetzer 4 wird von der Lastkapazität C so lange Ladung zugeführt, wie die Spannung bei dem Knoten A der H-Brücke 6 höher als die Versorgungsspannung VBAT bei dem Leistungseingangsknoten VIN ist. Der Aufwärtsumsetzer 4 pumpt die Ladung/Energie, die in der Lastkapazität C gespeichert ist, in den Ausgangskondensator CO zurück, bis das Potential des ersten Knotens A der H-Brücke 6 unter den Pegel von VBAT gefallen ist. Von diesem Punkt an wird der Aufwärtsumsetzer 4 allein von dem Stromversorgungsknoten VIN gespeist.
Für den Betrieb der Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 2 ist es bevorzugt, dass der Aufwärtsumsetzer 4 nur während der Entladephase der Lastkapazität C freigegeben wird. Mit anderen Worten, der Aufwärtsumsetzer 4 kann nur freigegeben werden, wenn die beiden Schalter HS1, HS2 der hohen Seite der H-Brücke 6 offen sind. Das Schalten des Aufwärtsumsetzers 4 kann durch das Freigabesignal EN ausgeführt werden, das in die Steuereinheit CTL eingegeben wird.
Der größte Teil der Ladung, die in der Lastkapazität C gespeichert ist, wird während des Entladeschritts wiedergewonnen. Allerdings verbleibt etwas Ladung in der Lastkapazität C und wird während der nächsten Ladephase entladen. Die nächste Ladephase kann durch Schließen des zweiten Schalters HS2 der hohen Seite und des ersten Schalters LS1 der tiefen Seite begonnen werden. Dementsprechend kann die Lastkapazität C auf einen entgegengesetzten und zweiten Ladungszustand geladen werden.
3 ist ein weiterer vereinfachter Stromlaufplan, der eine Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt. Abgesehen von dem Merkmal, dass die zwei Schalter LS1 und LS2 der tiefen Seite nicht mit Masse gekoppelt sind, sondern dagegen mit VBAT, d. h. mit dem Pegel des Leistungseingangsknotens VIN, gekoppelt sind, ist die Stromversorgungseinheit 2 vergleichbar der Stromversorgungseinheit 2 in 2.
Zum Laden der Lastkapazität C können beispielhaft der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter 152 der tiefen Seite der H-Brücke 6 geschlossen werden. Da der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite anstatt mit Masse mit VBAT gekoppelt ist und um (im Vergleich zu der Ausführungsform in 2) dieselbe Spannung über C zu erzielen, muss der Ausgangspegel VOUT des Aufwärtsumsetzers 4 erhöht werden. Der neue und erhöhte Pegel VOUT_NEW ist vorzugsweise gleich VOUT + VBAT.
Nach dem Ladungsausgleich ist der erste Knoten A der H-Brücke 6 auf einem Pegel VOUT_NEW1 und ist der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf dem Potential VBAT. Zum Entladen der Lastkapazität C werden die Schalter HS1, HS2 der hohen Seite sowie die Schalter LS1, LS2 der tiefen Seite geöffnet. Der erste Knoten A der H-Brücke 6 ist der Knoten mit dem höchsten Potential, d. h. VOUT_NEW1. Dementsprechend ermöglichen die erste und die zweite Diode D1, D2 eine vollständige Entladung der Lastkapazität C. Die Ladung wird dem Aufwärtsumsetzer 4 zugeführt, bis der erste Knoten A der H-Brücke 6 den Pegel des Leistungseingangsknotens VIN, d. h. VBAT, erreicht.
4 ist ein anderer vereinfachter Stromlaufplan für eine Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Stromversorgungseinheit aus 4 beruht auf der aus 2 bekannten Stromversorgungseinheit, wobei aber ein erster Schalter SW1 zwischen den Leistungseingangsknoten VIN und den ersten Knoten A der H-Brücke 6 geschaltet ist und ferner ein zweiter Schalter SW2 zwischen den Leistungseingangsknoten VIN und den zweiten Knoten B der H-Brücke 6 geschaltet ist. Die verbleibenden Teile der Stromversorgungseinheit 2 in 4 entsprechen der Stromversorgungseinheit in 2.
Nach einer Ladephase und nachfolgendem Ladungsausgleich ist der erste Knoten A der H-Brücke 6 auf einem Spannungspegel VOUT1. Während einer Entladephase sind sowohl die Schalter HS1 und HS2 der hohen Seite als auch die Schalter LS1 und LS2 der tiefen Seite der H-Brücke 6 geöffnet. Dagegen ist der zweite Schalter SW2 geschlossen und wird dementsprechend der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf den Spannungspegel des Leistungseingangsknotens VIN, d. h. auf die Spannung VBAT, verschoben. Dementsprechend ist der erste Knoten A der H-Brücke 6 auf einem Potential VOUT1 + VBAT. Nun, während der Entladephase, ermöglichen die erste Diode D1 und die dritte Diode D3 eine vollständige Entladung der Lastkapazität C, d. h., die Lastkapazität C entlädt sich, bis der erste Knoten A der H-Brücke 6 näherungsweise den Pegel VBAT des Leistungseingangsknotens VIN erreicht.
Nach dieser Entlade-/Wiedergewinnungszeitdauer kann eine umgekehrte Ladung der Lastkapazität C begonnen werden. Dementsprechend können der zweite Schalter HS2 der hohen Seite und der erste Schalter LS1 der tiefen Seite der H-Brücke 6 geschlossen werden. Erneut findet ein Ladungsausgleich zwischen dem Ausgangskondensator CO und dem Lastkondensator C statt. Nach dem Ausgleich ist der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf VOUT1. Während einer nachfolgenden oder nächsten Entlade-/Wiedergewinnungszeitdauer sind wieder die zwei Schalter HS1 und HS2 der hohen Seite und die zwei Schalter LS1 und LS2 der tiefen Seite geöffnet und ist der erste Schalter SW1 geschlossen. Dementsprechend wird der erste Knoten A der H-Brücke 6 auf den Pegel VBAT des Leistungseingangsknotens VIN verschoben. Dementsprechend ist der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf VOUT1 + VBAT und ist er der Knoten mit dem höchsten Potential. Dementsprechend ermöglichen die zweite Diode D2 und die dritte Diode D3 eine vollständige Entladung der Lastkapazität C über die Diode D2. Nach der vollständigen Entladung der Kapazität C wird dem Aufwärtsumsetzer 4 über den Leistungseingangsknoten VIN Leistung zugeführt.
5 ist ein anderer vereinfachter Stromlaufplan einer Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform entspricht der Ausführungsform in 3, wobei aber zwischen den zweiten Knoten B der H-Brücke 6 und die Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 ein dritter Schalter SW3 geschaltet ist. Zwischen den ersten Knoten A der H-Brücke 6 und die Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 ist ein weiterer zusätzlicher Schalter, d. h. ein vierter Schalter SW4, geschaltet. Die verbleibenden Elemente der Ausführungsform in 5 entsprechen der Ausführungsform in 3.
Für die Ausführungsformen in 2 bis 4 ist es bevorzugt, dass der Aufwärtsumsetzer 4 nur während der Entladephasen der Lastkapazität C eingeschaltet wird. Um diese Anforderung zu vermeiden, sind in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 5 in die Stromversorgungseinheit 2 weitere Schalter SW3 und SW4 integriert. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Aufwärtsumsetzer 4 von mehreren H-Brücken 6 gemeinsam genutzt wird.
Zum Laden der Lastkapazität C auf einen beispielhaften ersten Lastzustand wird der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite der H-Brücke 6 geschlossen. Nachfolgend findet ein Ladungsausgleich statt. Während der Ladephase sind der dritte Schalter SW3 und der vierte Schalter SW4 offen. Daraufhin wird die H-Brücke 6 von der Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4, der eingeschaltet bleiben kann, entkoppelt.
In einer nachfolgenden Entlade-/Wiedergewinnungsphase ist der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite geschlossen und wird dementsprechend der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf den Pegel VBAT angehoben. Dementsprechend nimmt der erste Knoten A der H-Brücke 6 einen Pegel VOUT1 (der das Ergebnis des Ladungsausgleichs zwischen CO und C ist) plus VBAT (d. h. VOUT1 + VBAT) an. Durch Schließen des vierten Schalters SW4 kann die Ladung des Lastkondensators C vollständig wiedergewonnen werden.
Während einer umgekehrten Ladung der Lastkapazität C sind der zweite Schalter HS2 der hohen Seite und der erste Schalter LS1 der tiefen Seite geschlossen. Wieder sind der dritte Schalter SW3 und der vierte Schalter SW4 während dieser Phase offen und ist die H-Brücke von dem Eingang des Aufwärtsumsetzers 4 entkoppelt. Zum Wiedergewinnen der Ladung der Lastkapazität C wird der erste Schalter LS1 der tiefen Seite geschlossen, wobei der erste Knoten A der H-Brücke 6 folglich den Pegel VBAT annimmt. Der zweite Knoten B der H-Brücke 6 nimmt einen Pegel VOUT_NEW1 + VBAT an. Für die Entladung der Lastkapazität C wird der dritte Schalter SW3 geschlossen. Wegen der Anwesenheit der zweiten Diode D2 und der dritten Diode D3 kann die Ladung der Lastkapazität C vollständig wiedergewonnen werden. Die Ladung wird von dem Lastkondensator C wiedergewonnen, bis der Pegel des zweiten Knotens B der H-Brücke 6 einen Pegel annimmt, der unter dem des Leistungseingangsknotens VIN liegt.
6 ist ein weiterer vereinfachter Stromlaufplan für eine Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform ist eine Kombination der Ausführungsform in 4 und 5. Im Vergleich zu der Ausführungsform aus 5 sind die weiteren Schalter, d. h. der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2, die bereits anhand von 4 erwähnt worden sind, hinzugefügt worden. Die weiteren Teile der Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 6 sind bereits anhand von 4 erwähnt worden. Während die Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 5 notwendig eine erhöhte Ausgangsspannung (d. h. VOUT_NEW) benötigt, um den Pegel VBAT zu überwinden, mit dem der erste und der zweite Schalter (LS1, LS2) der tiefen Seite anstatt mit Masse verbunden sind, benötigt die Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 6 allein die niedrigere Ausgangsspannung VOUT. Die Ausgangsspannung des Aufwärtsumsetzers 4 entspricht direkt der Spannung über die Lastkapazität C.
Um die Lastkapazität C auf einen beispielhaften ersten Lastzustand zu laden, werden der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter 182 der tiefen Seite geschlossen. Der dritte Schalter SW3 und der vierte Schalter SW4 sind oder bleiben während der Ladephase offen. Während der Entladephase sind oder bleiben die Schalter (HS1, HS2) der hohen Seite und die Schalter (LS1, LS2) der tiefen Seite der H-Brücke 6 offen. Der zweite Schalter SW2 ist geschlossen, sodass der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf den Spannungspegel VBAT des Leistungseingangsknotens VIN eingestellt ist. Dementsprechend nimmt der erste Knoten A der H-Brücke 6 ein Potential VOUT1 + VBAT an. VOUT1 ist wieder das Ergebnis des Ausgleichs zwischen CO und C. Der vierte Schalter SW4 ist geschlossen, sodass die erste Diode D1 und die dritte Diode D3 eine vollständige Entladung der Lastkapazität C zulassen.
Für eine umgekehrte Ladung der Lastkapazität C werden der zweite Schalter SW2 und der vierte Schalter SW4 geöffnet und werden der zweite Schalter HS2 der hohen Seite und der erste Schalter LS1 der tiefen Seite geschlossen. Nun nimmt der zweite Knoten B der H-Brücke 6 den Spannungspegel VOUT1 an. Zum Entladen der Lastkapazität C werden alle Schalter der H-Brücke (HS1, HS2, LS1, LS2) geöffnet. Der erste Schalter SW1 wird geschlossen und der erste Knoten A der H-Brücke 6 wird auf VBAT eingestellt. Dementsprechend nimmt der zweite Knoten B der H-Brücke 6 einen Pegel VOUT1 + VBAT an. Nachfolgend wird der dritte Schalter SW3 geschlossen und ermöglichen die zweite Diode D2 und die dritte Diode D3 eine vollständige Entladung der Lastkapazität C zu dem Aufwärtsumsetzer 4.
7 ist ein beispielhafter Zeitablaufplan für die Ausführungsformen in 4. Die Ausgangsspannung des Aufwärtsumsetzers VOUT, der Spannungspegel bei dem ersten Knoten A der H-Brücke 6 und der Spannungspegel bei dem zweiten Knoten B der H-Brücke 6 sind als zeitabhängige Spannungssignale dargestellt. Während einer ersten Zeitdauer T1 wird der Ausgangskondensator CO des Aufwärtsumsetzers 4 auf eine Versorgungsspannung VOUT, z. B. VOUT = 12 V, geladen. Während der Ladung des Ausgangskondensators CO sind der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter HS2 der hohen Seite der H-Brücke 6 offen. Zu einem ersten Zeitpunkt, beispielhaft TA1, werden der erste Schalter HS1 der hohen Seite und der zweite Schalter LS2 der tiefen Seite geschlossen, Dementsprechend nimmt der erste Knoten A der H-Brücke 6 eine Spannung VOUT1 an, die das Ergebnis des Ladungsausgleichs zwischen dem Lastkondensator C und dem Ausgangskondensator CO ist. Während dieser Ladephase ist der Aufwärtsumsetzer 4 ausgeschaltet und zeigt dementsprechend die Ausgangsspannung des Aufwärtsumsetzers 4 einen leichten Abfall auf die Spannung VOUT1. Nun kann die LCD in einem ersten Schaltzustand bleiben, in dem die Zeitdauer T2 die Zeitspanne für den Ausgleich plus der Zeit, die die LCD in dem ersten Schaltzustand bleibt, ist.
Zu einem zweiten Zeitpunkt TA2 beginnt der Entladeprozess und wird der Aufwärtsumsetzer eingeschaltet, indem z. B. das Freigabesignal EN für die Steuereinheit CTL auf HOCH eingestellt wird. Der zweite Schalter SW2 in der Ausführungsform aus 4 wird geschlossen und dementsprechend der zweite Knoten B der H-Brücke 6 auf VBAT eingestellt. Folglich wird der Pegel des ersten Knotens A der H-Brücke 6 um den Betrag VBAT auf das Summenpotential VOUT1 + VBAT angehoben. Während der Zeitdauer T3 wird die Lastkapazität C vollständig entladen und die Ladung über die Diode D1 der Eingangsleitung 5 des Aufwärtsumsetzers 4 und ferner dem Ausgangskondensator CO zugeführt. Am Ende der Zeitdauer T3 nimmt der erste Knoten A der H-Brücke 6 den Pegel VBAT an. In einer nachfolgenden Zeitdauer T4 wird dem Aufwärtsumsetzer 4 über den Leistungseingangsknoten VIN, z. B. von einer Batterie, Leistung zugeführt. Nach Ablauf der Zeitdauer T4 nimmt der Leistungsausgangsknoten 7 wieder die gewünschte Ausgangsspannung VOUT an. Vor Ladung der Lastkapazität C auf einen zweiten Ladungszustand, d. h. auf einen umgekehrten Ladungszustand, wird der zweite Schalter SW2 geöffnet und werden der zweite Schalter HS2 der hohen Seite und der erste Schalter LS1 der tiefen Seite geschlossen. Dementsprechend fällt der zweite Knoten B der H-Brücke 6 zu dem Zeitpunkt TA3 auf das Massepotential. Zwischen TA3 und TA4 findet zwischen dem Lastkondensator CO und der Lastkapazität C ein Ladungsausgleich statt. Dementsprechend nimmt der zweite Knoten B der H-Brücke 6 die Ausgleichsspannung VOUT1 an. Die Zeitdauer T2 gibt wieder die Ausgleichszeit plus einer Zeit, in der die LCD in einem zweiten Schaltzustand bleibt, an. Zum Entladen der Lastkapazität C werden alle Schalter HS1, HS2, LS1, LS2 der hohen und der tiefen Seite geöffnet, während der erste Schalter SW1 geschlossen wird. Dementsprechend wird der erste Knoten A der H-Brücke 6 auf den Pegel VBAT angehoben. Folglich nimmt der zweite Knoten B der H-Brücke 6 ein Potential VOUT1 + VBAT an. Wie bereits für die umgekehrte Entladung erwähnt wurde, wird die Lastkapazität C nun über die Diode D2 vollständig entladen und dem Aufwärtsumsetzer 4 Ladung zugeführt.
Wie aus beispielhaften Simulationen klar wurde, schaffen die Stromversorgungseinheiten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung wesentliche Leistungseinsparungen. Für eine beispielhafte LCD mit einem Widerstand von 4,5 Ohm und mit einer Kapazität von 100 nF verbraucht die Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik 1) von dem Stromversorgungsknoten VIN, z. B. von einer Batterie, 2,817 mA. Im Gegensatz dazu verbraucht die Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 2 zum Schalten derselben beispielhaften LCD 1,9947 mA. Unter Verwendung der Stromversorgungseinheit 2 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform in 4, die einen durchschnittlichen Leistungsverbrauch von 1,5448 mA besitzt, können weitere Leistungseinsparungen erzielt werden.
Obwohl die Erfindung oben in Bezug auf eine spezifische Ausführungsform beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und fallen dem Fachmann zweifellos weitere Alternativen, die im Umfang der wie beanspruchten Erfindung liegen, ein.

Claims

Stromversorgungseinheit, die einen Aufwärtsumsetzer mit einem Eingangsknoten und mit einem Ausgangsknoten umfasst, wobei der Ausgangsknoten mit einer hohen Seite einer H-Brücke gekoppelt ist, um einer kapazitiven Last, die mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist, Leistung zuzuführen, wobei zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers eine erste Diode in Vorwärtsrichtung geschaltet ist und wobei zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers eine zweite Diode in Vorwärtsrichtung geschaltet ist.
Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, wobei zwischen eine Stromquelle und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers eine dritte Diode in Vorwärtsrichtung geschaltet ist.
Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine tiefe Seite der H-Brücke mit dem Stromversorgungsknoten gekoppelt ist.
Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst, wobei der erste Schalter zwischen einen Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den ersten Knoten der H-Brücke geschaltet ist und der zweite Schalter zwischen den Leistungseingangsknoten der Stromversorgungseinheit und den zweiten Knoten der H-Brücke geschaltet ist.
Stromversorgungseinheit nach Anspruch 4, die ferner einen dritten Schalter und einen vierten Schalter umfasst, wobei der dritte Schalter zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist und der vierte Schalter zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit, die einen Aufwärtsumsetzer mit einem Eingangsknoten und mit einem Ausgangsknoten umfasst, wobei der Ausgangsknoten mit einer hohen Seite einer H-Brücke gekoppelt ist, um einer kapazitiven Last, die mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist, Leistung zuzuführen, wobei eine erste Diode in Vorwärtsrichtung zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist und wobei eine zweite Diode in Vorwärtsrichtung zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Laden der kapazitiven Last auf einen ersten Lastzustand durch Schließen eines ersten Schalters der hohen Seite der H-Brücke und durch Schließen eines zweiten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke, b) Entladen der kapazitiven Last durch Schließen nur des zweiten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner die folgenden Schritte umfasst: a) Laden der kapazitiven Last auf einen zweiten Lastzustand durch Schließen eines zweiten Schalters der hohen Seite der H-Brücke und durch Schließen eines ersten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke, wobei die kapazitive Last in ihrem zweiten Lastzustand im Vergleich zu dem ersten Lastzustand entgegengesetzt geladen wird, b) Entladen der kapazitiven Last durch Schließen nur des ersten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Aufwärtsumsetzer nur während des Schritts des Entladens aktiviert wird.
Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit, die einen Aufwärtsumsetzer mit einem Eingangsknoten und mit einem Ausgangsknoten umfasst, wobei der Ausgangsknoten mit einer hohen Seite einer H-Brücke gekoppelt ist, um einer kapazitiven Last, die mit einem ersten Knoten und mit einem zweiten Knoten der H-Brücke gekoppelt ist, Leistung zuzuführen, wobei eine erste Diode in Vorwärtsrichtung zwischen den ersten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist und eine zweite Diode in Vorwärtsrichtung zwischen den zweiten Knoten der H-Brücke und den Eingangsknoten des Aufwärtsumsetzers geschaltet ist, wobei die Stromversorgungseinheit ferner einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst, wobei der erste Schalter zwischen den Leistungseingangsknoten und den ersten Knoten der H-Brücke geschaltet ist und wobei der zweite Schalter zwischen den Leistungseingangsknoten und den zweiten Knoten der H-Brücke geschaltet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Laden der kapazitiven Last auf einen ersten Lastzustand durch Schließen eines ersten Schalters der hohen Seite der H-Brücke und durch Schließen eines zweiten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke, b) Entladen der kapazitiven Last durch Schließen nur des ersten Schalters.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner die folgenden Schritte umfasst: a) Laden der kapazitiven Last auf einen zweiten Lastzustand durch Schließen eines zweiten Schalters der hohen Seite der H-Brücke und durch Schließen eines ersten Schalters der tiefen Seite der H-Brücke, wobei die kapazitive Last in ihrem zweiten Lastzustand im Vergleich zu dem ersten Lastzustand entgegengesetzt geladen ist, b) Entladen der kapazitiven Last durch Schließen nur des zweiten Schalters.