DE10357537A1 - Circuit for generating an auxiliary voltage such as for use in a pre-switch for high pressure discharge lamps with a regulator connecting a control input with a bootstrap capacitor - Google Patents

Circuit for generating an auxiliary voltage such as for use in a pre-switch for high pressure discharge lamps with a regulator connecting a control input with a bootstrap capacitor Download PDF

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Abstract

The auxiliary voltage generator circuit provides the auxiliary voltage at an output capacitor. A switch regulator is provided with a switched path, a control input and an operating voltage input. One end of the switched path is connected to a constant voltage source. The other end is connected to the output capacitor via a load. A bootstrap capacitor is connected to the second end of the switch path and to the operating voltage and is also connected to the output capacitor via a return load. The circuit is also provided with a regulator connecting a control input with a bootstrap capacitor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsspannungserzeugungsschaltung, z.B. zum Einsatz in einem elektronischen Vorschaltgerät für Hochdruckentladungslampen.The The invention relates to an auxiliary voltage generating circuit, e.g. For use in an electronic ballast for high-pressure discharge lamps.

Elektronische Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen sind eingangsseitig in der Regel mit dem allgemeinen Spannungsversorgungsnetz verbunden, das eine Nennspannung von z.B. 240 V aufweist. In dem Vorschaltgerät vorgesehene Gleichrichter setzen diese Spannung zunächst in eine Gleichspannung von z.B. etwa 400 V um. Aus dieser Gleichspannung wird mittels eines Wechselrichters die Betriebsspannung bzw. der Betriebsstrom für die Gasentladungslampe erzeugt. Der Wechselrichter enthält meist eine Steuerschaltung, die mit einer niedrigen Betriebsspannung, wie beispielsweise 15 V Gleichspannung zu versorgen ist. Diese Spannung gilt es zu erzeugen, wobei der Bauaufwand möglichst gering sein soll.electronic ballasts for gas discharge lamps are the input side usually with the general power supply network having a rated voltage of e.g. 240V. By doing ballast provided rectifier put this voltage in first a DC voltage of e.g. about 400 V around. From this DC voltage is by means of an inverter, the operating voltage or the Operating current for the gas discharge lamp is generated. The inverter usually contains a control circuit operating at a low operating voltage, such as 15 V DC to supply. This tension applies to produce it, the construction cost should be as low as possible.

Zur Erzeugung von niedrigen Gleichspannungen aus relativ hohen Gleichspannungen sind so genannte Tiefsetzsteller in Gebrauch, deren zentrales Bauelement ein Schaltregler ist. Ein solcher Schaltregler ist beispielsweise der TNY 253 der Firma Integrated Circuits. 1 veranschaulicht eine vereinfachte Standardapplikation dieses Schaltreglers 1. Er weist eine geschaltete Strecke 2 auf, die mit dem negativen Pol 3 der Eingangsspannung verbunden ist. Das andere Ende der geschalteten Strecke 2 ist über die Primärwicklung 4 eines Sperrwandlertransformators 5 mit dem positiven Pol 6 der Betriebsspannung verbunden. Die Betriebsspannung ist durch einen Stützkondensator 7 gepuffert, der zwischen die Pole 3, 6 geschaltet ist. Der Sperrwandlertrafo 5 weist eine Sekundärwicklung 8 auf, die über eine Diode 9 einen Ausgangskondensator 10 lädt. Zur Regelung der Spannung auf dem Kondensator 10 weist der Schaltregler 1 einen Steuereingang 11 auf, über den das Tastverhältnis zwischen Leit- und Sperrphase der Strecke 2 einstellbar ist. An dem Steuereingang 11 ist ein Transistor 12 angeschlossen, der zu einem Optokoppler 14 gehört. Die Leuchtdiode 15 des Optokopplers ist über eine Z-Diode 16 an die Spannung des Kondensators 10 angeschlossen. Übersteigt die Spannung an dem Kondensator 10 den gewünschten durch die Z-Diode 16 vorgegebenen Wert wird der Transistor 12 leitend, wodurch er das Tastverhältnis der Strecke 2 in dem Sinne ändert, dass die Einschaltzeit vermindert wird.To generate low DC voltages from relatively high DC voltages, so-called buck converters are in use, whose central component is a switching regulator. Such a switching regulator is, for example, the TNY 253 from Integrated Circuits. 1 illustrates a simplified standard application of this switching regulator 1 , He points a switched route 2 on that with the negative pole 3 the input voltage is connected. The other end of the switched route 2 is about the primary winding 4 a flyback transformer 5 with the positive pole 6 connected to the operating voltage. The operating voltage is through a backup capacitor 7 buffered between the poles 3 . 6 is switched. The flyback transformer 5 has a secondary winding 8th on that over a diode 9 an output capacitor 10 invites. To control the voltage on the capacitor 10 indicates the switching regulator 1 a control input 11 on, on the duty cycle between the leading and blocking phase of the route 2 is adjustable. At the control entrance 11 is a transistor 12 connected to an optocoupler 14 belongs. The light-emitting diode 15 of the optocoupler is via a Zener diode 16 to the voltage of the capacitor 10 connected. Exceeds the voltage across the capacitor 10 the desired through the zener diode 16 predetermined value is the transistor 12 conductive, increasing the duty cycle of the track 2 changes in the sense that the turn-on time is reduced.

Diese Standardapplikation ist relativ aufwendig. Sie erfordert einen Sperrwandlertransformator 5 und einen Optokoppler 14.This standard application is relatively expensive. It requires a flyback transformer 5 and an optocoupler 14 ,

Die Standardapplikation des TNY 253 ist darauf ausgerichtet, dass dieser mit einem Anschluss seiner geschalteten Strecke 2 an Masse, d.h. an den negativen Pol 3 liegt.The standard application of the TNY 253 is designed to be connected to one of its connected links 2 to ground, ie to the negative pole 3 lies.

Ähnlich liegen die Dinge bei der Standardapplikation des Schaltreglers VIP 12 der Firma ST. Diese Standardapplikation ist in vereinfachter Form in 2 wiedergegeben. Der Schaltregler 1 liegt mit einem Pol seiner Strecke 2 an Masse (Pol 3) während das andere Ende der Strecke mit dem Sperrwandlertrafo 5 verbunden ist. Dieser enthält neben seiner Primärwicklung 4 und seiner Sekundärwicklung 8 eine Speisewicklung 17 zur Erzeugung einer Hilfs- oder Betriebsspannung für den Schaltregler 1. Aus dieser wird über eine Diode 18 an einem Pufferkondensator 19 eine Betriebsgleichspannung von z.B. 10 V oder 12 V gegen Masse erzeugt. An Stelle der Z-Diode 16 ist eine Steuerschaltung 21 vorgesehen. Im Übrigen gilt die obige Beschreibung entsprechend.The situation is similar for the standard application of the switching regulator VIP 12 from ST. This standard application is in simplified form in 2 played. The switching regulator 1 lies with a pole of its route 2 to mass (Pol 3 ) while the other end of the track with the flyback transformer 5 connected is. This contains beside its primary winding 4 and its secondary winding 8th a food winding 17 for generating an auxiliary or operating voltage for the switching regulator 1 , This will be via a diode 18 on a buffer capacitor 19 generates a DC operating voltage of eg 10 V or 12 V to ground. In place of the Zener diode 16 is a control circuit 21 intended. Incidentally, the above description applies accordingly.

Auch diese Schaltung beruht in ihrem Grundkonzept darauf, dass der Schaltregler 1 gegen Masse geschaltet ist, so dass seine Betriebsspannung auf Masse bezogen werden kann. Dies hat aber ein relativ aufwendiges Gesamtschaltungskonzept zur Folge.This circuit is based in its basic concept that the switching regulator 1 is connected to ground, so that its operating voltage can be referenced to ground. But this has a relatively complicated overall circuit concept result.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Hilfsspannungserzeugungsschaltung zu vereinfachen.It is therefore an object of the invention, the auxiliary voltage generating circuit to simplify.

Diese Aufgabe wird mit der Hilfsspannungserzeugungsschaltung gemäß Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Hilfsspannungserzeugungsschaltung weist einen Schaltregler, wie beispielsweise den TNY 253 oder den VIP 12 auf, wobei die gesteuerte Strecke dieses Schaltreglers nicht auf Masse bezogen ist. Vielmehr liegt sie zwischen einer Eingangsspannungsquelle und einer den Ausgangskondensator ladenden Ladestrecke in Reihe. Ihre Betriebsspannung erhält sie durch einen Bootstrapkondensator, der zwischen den Ausgang der geschalteten Strecke und den Betriebsspannungseingang des Schaltreglers geschaltet ist. Seinen Ladestrom erhält der Bootstrapkondensator über eine Rückladestrecke aus dem Ausgangskondensator der Hilfsspannungserzeugungsschaltung. Dies ergibt ein besonders einfaches Schaltungskonzept. Die Rückladeschaltung gestattet es, die Ausgangsspannung des Ausgangskondensators genau (z.B. 1:1) auf den Bootstrapkondensator abzubilden, so dass die Regelung der Spannung auf dem Bootstrapkondensator zugleich eine Regelung der Ausgangsspannung bewirkt. Es ist deshalb möglich, das Tastverhältnis des Schaltreglers und somit die Ausgangsspannung ohne Potentialtrennung und ohne potentialtrennende Bauelemente zu bewirken, obwohl der Schaltregler ein floatendes Bezugspotential aufweist, das nicht mit dem Bezugspotential des Ausgangskondensators identisch ist.This object is achieved with the auxiliary voltage generating circuit according to claim 1:
The auxiliary voltage generating circuit according to the invention has a switching regulator, such as the TNY 253 or the VIP 12, wherein the controlled path of this switching regulator is not referenced to ground. Rather, it is connected in series between an input voltage source and a charging path charging the output capacitor. Its operating voltage is obtained by a bootstrap capacitor, which is connected between the output of the switched line and the operating voltage input of the switching regulator. Its charging current receives the bootstrap capacitor via a Rückladestrecke from the output capacitor of the auxiliary voltage generating circuit. This results in a particularly simple circuit concept. The recharging circuit allows the output voltage of the output capacitor to be accurately (eg 1: 1) displayed on the bootstrap capacitor so that the regulation of the voltage on the bootstrap capacitor at the same time effects a regulation of the output voltage. It is therefore possible to effect the duty cycle of the switching regulator and thus the output voltage without potential separation and without potential-separating components, although the switching regulator has a floating reference potential, which does not match the reference potential of the Ausgangskondensa is identical.

Es ergibt sich ein insgesamt einfacher Schaltungsaufbau mit einfachen und kostengünstigen Bauelementen und einer gut geregelten stabilen Ausgangsspannung.It This results in an overall simpler circuit design with simple and inexpensive components and a well-regulated stable output voltage.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung wird die Ladestrecke durch eine Speicherdrossel in Verbindung mit einer Freilaufdiode gebildet. Die Rückladeschaltung kann durch eine Diode gebildet sein. Zur Spannungsregelung der an dem Bootstrapkondensator anstehenden Spannung genügen eine Z-Diode und ein Verstärkerbauele ment, wie beispielsweise ein Bipolartransistor. An Stelle der Z-Diode kann auch eine integrierte Referenzdiode vorgesehen werden. Außerdem kann an Stelle des Bipolartransistors ein anderweitiges Verstärkerbauelement eingesetzt werden.at a preferred embodiment the circuit according to the invention is the charging path through a storage choke in conjunction with a freewheeling diode formed. The return circuit can by a diode may be formed. For voltage regulation on the bootstrap capacitor sufficient voltage a Z-diode and a Verstärkerbauele element, such as a bipolar transistor. In place of the Zener diode An integrated reference diode can also be provided. In addition, can in place of the bipolar transistor, another amplifier component be used.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Ansprüchen.Further Details of advantageous developments of the invention result from the drawing, the description or claims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of Invention illustrated. Show it:

1 und 2 Hilfsspannungserzeugungsschaltungen nach dem Stand der Technik, 1 and 2 Auxiliary voltage generating circuits according to the prior art,

3 die erfindungsgemäße Hilfsspannungserzeugungsschaltung als Blockschaltbild und 3 the auxiliary voltage generating circuit according to the invention as a block diagram and

4 einen Prinzipschaltplan der erfindungsgemäßen Hilfsspannungserzeugungsschaltung. 4 a schematic diagram of the auxiliary voltage generating circuit according to the invention.

In 1 ist eine Hilfsspannungserzeugungsschaltung 31 veranschaulicht, zu der ein Schaltregler 32, wie beispielsweise der eingangs genannte TNY 253 oder der VIP 12 als zentrales Bauelement gehört. Der Schaltregler 32 weist eine geschaltete Strecke 33 auf, deren Eingang D mit dem positiven Pol 34 einer relativ hohen Gleichspannung von beispielsweise 300 V oder 400 V verbunden ist. Ihr Ausgang S ist mit dem Eingang einer Ladeschaltung 35 verbunden, die mit einem Anschluss an den negativen Pol 37 der nicht weiter veranschaulichten Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Ihr Ausgang ist mit einem Anschluss eines Ausgangskondensators 38 verbunden, dessen anderer Anschluss an das Bezugspotential und somit den Pol 37 angeschlossen ist. Damit bildet der Pol 37 das Bezugspotential für den Ausgangskondensator 38 während die den Ausgang S mit der Ladeschaltung 35 verbindende Leitung 39 ein floatendes Bezugspotential für den Schaltregler 32 bildet. Die Leitung 39 bildet somit die Bezugspotentialleitung für einen Betriebsspannungspuffer 41 des Schaltreglers 32. Der Betriebsspannungspuffer 41 wird über eine Rückladestrecke 42 aus dem Ausgangskondensator 38 geladen. Dies findet immer dann statt wenn das Bezugspotential an der Leitung 39 das Bezugspotential des Pols 37 unterschreitet. In diesem Moment bildet sich die Spannung des Ausgangskondensators 38 auf dem Betriebsspannungspuffer 41 ab.In 1 is an auxiliary voltage generating circuit 31 which illustrates a switching regulator 32 , such as the aforementioned TNY 253 or the VIP 12 belongs as a central component. The switching regulator 32 indicates a switched route 33 on whose input D to the positive pole 34 a relatively high DC voltage of, for example, 300 V or 400 V is connected. Its output S is connected to the input of a charging circuit 35 connected with a connection to the negative pole 37 the not further illustrated DC voltage source is connected. Its output is connected to a terminal of an output capacitor 38 whose other connection to the reference potential and thus the pole 37 connected. This forms the pole 37 the reference potential for the output capacitor 38 while the output S with the charging circuit 35 connecting line 39 a floating reference potential for the switching regulator 32 forms. The administration 39 thus forms the reference potential line for an operating voltage buffer 41 of the switching regulator 32 , The operating voltage buffer 41 is about a reload route 42 from the output capacitor 38 loaded. This always takes place when the reference potential on the line 39 the reference potential of the pole 37 below. At this moment, the voltage of the output capacitor is formed 38 on the operating voltage buffer 41 from.

Zur Überwachung der Spannung auf dem Betriebsspannungspuffer 41 dient eine Regelschaltung 43, die als Vergleicher und Regelverstärker ausgebildet ist. Sie steuert den Schaltregler 32 an seinem Rückführungseingang FB. Die auf den Betriebsspannungspuffer 41 anstehende Spannung wird außerdem über eine gesonderte Leitung an einen Betriebsspannungseingang Vcc des Schaltreglers 32 geleitet.For monitoring the voltage on the operating voltage buffer 41 serves a control circuit 43 , which is designed as a comparator and control amplifier. It controls the switching regulator 32 at its return input FB. The on the operating voltage buffer 41 In addition, the voltage present is sent via a separate line to an operating voltage input Vcc of the switching regulator 32 directed.

Die insoweit beschriebene Hilfsspannungserzeugungsschaltung 31 arbeitet wie folgt:
In Betrieb öffnet und schließt die Strecke 33 gemäß einem von der internen Steuerung des Schaltreglers 32 vorgegebenen Tastverhältnis. Entsprechend erhält die Leitung 39 abwechselnd Betriebsspannungspotential des Pols 34 von z.B. 400 V und Null. In der Nullphase ist die Leitung 39 an sich hochohmig. Es fließt somit pulsweise Strom durch die Leitung 39 in die Ladeschaltung 35. Diese hat integrierende Charakteristik, d.h. die Stromimpulse werden vergleichmäßigt. Die Verbindung zu dem an dem Pol 37 anstehenden Bezugspotential gestattet das Weiterfließen des in der Leitphase des Schaltreglers 32 angeregten Stroms auf den Ausgangskondensator 38 während der Sperrphase des Schaltreglers 32. Dies wird beispielsweise durch eine als Schalter dienende in der Ladeschaltung 35 vorhandene Diode D1 ermöglicht (siehe auch 4). Die den Schalter bildende Diode D1 schließt immer dann, wenn die Strecke 33 öffnet und umgekehrt. Dadurch pendelt das Potential auf der Leitung 39 zwischen Eingangsspannung (400V) und Flussspannung der Diode D1 (–0,8 V). In den Sperrphasen des Schaltreglers 32 erkennt die Rückladestrecke 42 eine Potentialdifferenz zwischen dem Ausgangskondensator 38 und dem Betriebsspannungspuffer 41, wenn die Spannung des Betriebsspannungspuffers 41 kleiner ist als die Spannung des Ausgangskondensators 38. Es fließt deshalb ein Nachladestrom durch die Rückladestrecke 42 von dem Ausgangskondensator 38 auf den Betriebsspannungspuffer 41. Während der Ausgangskondensator 38 sowohl während der Leitphase des Schaltreglers 32 als auch während seiner Sperrphase durch die Ladeschaltung 35 mit Ladestrom versorgt wird, erhält der Betriebsspannungspuffer 41 kurze Stromimpulse nur während der Sperrphase des Schaltreglers 32. Aufgrund des großen Span nungsunterschieds von 300 V bis 400 V zwischen den Polen 34 und 37 und z.B. lediglich 10 V, 12 V oder 15 V auf dem Ausgangskondensator 38 ist das Tastverhältnis des Schaltreglers 32 (Verhältnis zwischen Einschaltzeit und Ausschaltzeit) sehr gering. Die Rückladestrecke 42 ist deshalb für den weitaus größten Teil der zur Verfügung stehenden Zeit nachladefähig, so dass die Spannung auf dem Betriebsspannungspuffer 41 der Spannung des Ausgangskondensators 38 sehr genau folgt. Die Regelschaltung 43 überwacht die Spannung auf dem Betriebsspannungspuffer 41 und regelt das Tastverhältnis des Schaltreglers 32 Abweichungen entsprechend nach. Wird die Spannung größer als gewünscht, wird das Tastverhältnis vermindert während das Tastverhältnis vergrößert wird, wenn die Spannung auf dem Betriebsspannungspuffer 41 kleiner als gewünscht ist.The auxiliary voltage generating circuit described so far 31 works as follows:
In operation the track opens and closes 33 according to one of the internal control of the switching regulator 32 predetermined duty cycle. Accordingly, the line gets 39 alternating operating voltage potential of the pole 34 of eg 400 V and zero. In the zero phase is the line 39 in itself high impedance. It thus flows pulsed current through the line 39 in the charging circuit 35 , This has an integrating characteristic, ie the current pulses are equalized. The connection to the at the pole 37 Pending reference potential allows the further flow of the in the control phase of the switching regulator 32 excited current on the output capacitor 38 during the blocking phase of the switching regulator 32 , This is done for example by serving as a switch in the charging circuit 35 existing diode D1 allows (see also 4 ). The diode D1 forming the switch always closes when the track 33 opens and vice versa. This shuttles the potential on the line 39 between input voltage (400V) and forward voltage of diode D1 (-0.8V). In the blocking phases of the switching regulator 32 recognizes the reload route 42 a potential difference between the output capacitor 38 and the operating voltage buffer 41 when the voltage of the operating voltage buffer 41 smaller than the voltage of the output capacitor 38 , Therefore, a recharging current flows through the recharging path 42 from the output capacitor 38 to the operating voltage buffer 41 , While the output capacitor 38 both during the control phase of the switching regulator 32 as well as during its blocking phase by the charging circuit 35 is supplied with charging current, receives the operating voltage buffer 41 short current pulses only during the blocking phase of the switching regulator 32 , Due to the large voltage difference of 300 V to 400 V between the poles 34 and 37 and eg only 10V, 12V or 15V on the output capacitor 38 is the Tastver ratio of the switching regulator 32 (Ratio between on time and off time) very low. The reload route 42 is therefore rechargeable for the vast majority of the time available, so that the voltage on the operating voltage buffer 41 the voltage of the output capacitor 38 follows very closely. The control circuit 43 monitors the voltage on the operating voltage buffer 41 and controls the duty cycle of the switching regulator 32 Deviations according to. If the voltage is greater than desired, the duty cycle is reduced while the duty cycle is increased when the voltage on the operating voltage buffer 41 smaller than desired.

Die prinzipielle schaltungsmäßige Realisierung der Hilfsspannungserzeugungsschaltung 31 gemäß 3 geht aus 4 hervor. Die Ladeschaltung 35 wird durch die bereits erwähnte Diode D1 sowie eine Speicherdrossel L1 gebildet. Der Betriebsspannungspuffer 41 ist im einfachsten Fall ein Bootstrapkondensator Cboot. Die Rückladestrecke 42 ist eine geschaltete Strecke. Der Schalter kann im einfachsten Fall durch eine Diode Dboot gebildet werden. Er schließt immer dann, wenn auch der durch die Diode D1 gebildete Schalter schließt. Dadurch werden der Bootstrapkondensator Cboot und der Ausgangskondensator 38 periodisch parallel geschaltet. Dies erfolgt mit der Frequenz des Schaltreglers 32. Stimmt deren Flussspannung mit der Flussspannung der Diode D1 überein, ist die Spannung auf dem Ausgangskondensator 38 gleich der Spannung auf dem Bootstrapkondensator Cboot. Die Regelschaltung 43 wird im einfachsten Fall durch eine Z-Diode DZ gebildet, deren Kathode mit dem Bootstrapkondensator Cboot und der Kathode der Diode Dboot verbunden ist. Die Anode der Z-Diode DZ ist vorzugsweise mit der Basis eines Bipolartransistors T verbunden, der als Verstärkerbauelement der Regelschaltung 43 dient. Sein Emitter ist an die Leitung 39 angeschlossen während der Kollektor an den Rückführungseingang FB des Schaltreglers 32 angeschlossen ist. Zur Vollständigkeit sei angemerkt, dass die Eingangsspannung durch einen Kondensator Cin gepuffert sein kann, der zwischen die Pole 34 und 37 geschaltet ist.The principle circuit realization of the auxiliary voltage generating circuit 31 according to 3 comes from 4 out. The charging circuit 35 is formed by the already mentioned diode D1 and a storage inductor L1. The operating voltage buffer 41 is in the simplest case a Bootstrapkondensator Cboot. The reload route 42 is a switched route. The switch can be formed in the simplest case by a diode Dboot. It always closes when the switch formed by the diode D1 also closes. This will cause the bootstrap capacitor Cboot and the output capacitor 38 periodically connected in parallel. This is done with the frequency of the switching regulator 32 , If their forward voltage matches the forward voltage of diode D1, the voltage on the output capacitor is correct 38 equal to the voltage on the bootstrap capacitor Cboot. The control circuit 43 is formed in the simplest case by a Zener diode DZ whose cathode is connected to the bootstrap capacitor Cboot and the cathode of the diode Dboot. The anode of the Zener diode DZ is preferably connected to the base of a bipolar transistor T serving as the amplifier component of the control circuit 43 serves. His emitter is on the line 39 connected during the collector to the feedback input FB of the switching regulator 32 connected. For completeness, it should be noted that the input voltage may be buffered by a capacitor Cin connected between the poles 34 and 37 is switched.

Es ergibt sich eine einfache und robuste Schaltung ohne potentialtrennende Bauelemente, bei der der Schaltregler 32 ein floatendes Bezugspotential in Bezug auf die erzeugte Ausgangsspannung erhält, die an einem Ausgangskondensator 38 ansteht. Die floatende Betriebsspannung wird über eine Rückladestrecke 42 vorzugsweise über eine Diode Dboot erzeugt. Der Schaltregler 32 hält die Spannung an seinem eigenen betriebsspannungspuffernden Bootstrapkondensator Cboot über eine einfache nicht potentialtrennende Regelschaltung 43 konstant. Durch die strenge Verknüpfung zwischen der Spannung auf dem Ausgangskondensator 38 und der Spannung auf dem Puffer- oder Bootstrapkondensator Cboot über die Rückladediode Dboot wird somit auf einfachste Weise zugleich eine Regelung und Kontrolle der Ausgangsspannung sichergestellt.The result is a simple and robust circuit without potential-separating components, in which the switching regulator 32 receives a floating reference potential with respect to the generated output voltage that is present at an output capacitor 38 pending. The floating operating voltage is via a reverse charge path 42 preferably generated via a diode Dboot. The switching regulator 32 holds the voltage on its own operating voltage buffering bootstrap capacitor Cboot via a simple non-isolated control circuit 43 constant. By the strict connection between the voltage on the output capacitor 38 and the voltage on the buffer or bootstrap capacitor Cboot via the recharging diode Dboot is thus ensured in the simplest way at the same time a control and control of the output voltage.

Eine Hilfsspannungserzeugungsschaltung 31 mit einem Schaltregler 32 kann zur Erzeugung einer kleinen Hilfsspannung aus einer großen Gleichspannung erzeugt werden, wobei zur Rückführung keine potentialtrennenden Bauelemente, wie Optokoppler, erforderlich sind. Der Schaltregler 32 weist eine gesteuerte Strecke auf. In der Standardapplikation ist vorgesehen, diese gegen Masse zu schalten und die Betriebsspannung des Schaltreglers ebenfalls auf Masse zu beziehen.An auxiliary voltage generating circuit 31 with a switching regulator 32 can be generated to generate a small auxiliary voltage from a large DC voltage, with no potential-separating components such as optocouplers are required for the return. The switching regulator 32 has a controlled route. In the standard application, it is intended to switch it to ground and also to supply the operating voltage of the switching regulator to ground.

In der vorgeschlagenen Schaltung wird der Schaltregler nicht, wie von der Standardapplikation vorgesehen, als Sperrwandler sondern als Flusswandler betrieben, indem seine geschaltete Strecke mit einer Speicherdrossel L1 in Reihe geschaltet wird. Um dies zu ermöglichen, erhält der Schaltregler 32 eine floatende Betriebsspannung, die von einem Bootstrapkondensator Cboot gepuffert wird. Der Kondensator wird über eine Diode Dboot jeweils während der Sperrphasen der Schaltstrecke 32 nachgeladen. Zur Spannungskonstanthaltung wird die an dem Bootstrapkondensator Cboot anstehende Spannung überwacht und der Schaltregler 32 entsprechend nachgeführt. Durch die strenge Verknüpfung der Ausgangsspannung mit der Bootstrapspannung Cboot auf dem Betriebsspannungspuffer 41 wird somit zugleich die Ausgangsspannung geregelt.In the proposed circuit, the switching regulator is not, as provided by the standard application, operated as a flyback converter but as a flux converter by its switched path is connected in series with a storage inductor L1. To make this possible, receives the switching regulator 32 a floating operating voltage, which is buffered by a bootstrap capacitor Cboot. The capacitor is connected via a diode Dboot respectively during the blocking phases of the switching path 32 recharged. For voltage maintenance, the voltage present at the bootstrap capacitor Cboot is monitored and the switching regulator 32 tracked accordingly. By strictly linking the output voltage to the bootstrap voltage Cboot on the operating voltage buffer 41 Thus, at the same time the output voltage is regulated.

Claims (10)

Hilfsspannungserzeugungsschaltung (31) zur Erzeugung einer Hilfsspannung en einem Ausgangskondensator (38), mit einem Schaltregler (32), der eine geschaltete Strecke (33) sowie einen Steuereingang (FB) und einen Betriebsspannungseingang (Vcc) aufweist, wobei die geschaltete Strecke (33) mit einem ersten Ende (D) an eine Gleichspannungsquelle und mit ihrem zweiten Ende (S) über eine Ladeschaltung (35) mit dem Ausgangskondensator (38) verbunden ist, mit einem Bootstrapkondensator (Cboot), der an das zweite Ende (S) der geschalteten Strecke (33) und an den Betriebsspannungseingang (Vcc) angeschlossen und über eine Rückladeschaltung (42) mit dem Ausgangskondensator (38) verbunden ist, und mit einer Regelschaltung (43), die den Steuereingang (FB) mit dem Bootstrapkondensator (Cboot) verbindet.Auxiliary voltage generating circuit ( 31 ) for generating an auxiliary voltage in an output capacitor ( 38 ), with a switching regulator ( 32 ), which is a switched route ( 33 ) and a control input (FB) and an operating voltage input (Vcc), wherein the switched path ( 33 ) with a first end (D) to a DC voltage source and with its second end (S) via a charging circuit ( 35 ) with the output capacitor ( 38 ) is connected to a bootstrap capacitor (Cboot) connected to the second end (S) of the switched route (C). 33 ) and connected to the operating voltage input (Vcc) and via a recycle circuit ( 42 ) with the output capacitor ( 38 ), and with a control circuit ( 43 ), which connects the control input (FB) with the bootstrap capacitor (Cboot). Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschaltung (35) durch eine Speicherdrossel (L1) gebildet ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 1, characterized in that the charging circuit ( 35 ) is formed by a storage inductor (L1). Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherdrossel (L1) an einem Ende über eine Freilaufdiode (D1) gegen Masse geschaltet ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 2, characterized in that the storage throttle (L1) at one end via a Freewheeling diode (D1) is connected to ground. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherdrossel (L1) mit ihrem anderen Ende an den Ausgangskondensator (38) angeschlossen ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 3, characterized in that the storage inductor (L1) with its other end to the output capacitor ( 38 ) connected. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückladestrecke (42) durch eine Bootstrapdiode (42) gebildet ist, die mit einem Ende an den Ausgangskondensator (38) und mit ihrem anderen Ende an den Bootstrapkondensator (Cboot) angeschlossen ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 1, characterized in that the reloading path ( 42 ) by a bootstrap diode ( 42 ) is formed with one end to the output capacitor ( 38 ) and with its other end connected to the bootstrap capacitor (Cboot). Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (43) ein Verstärkerbauelement (T) mit einem Ausgangskanal (Emitter-Kollektor-Strecke) enthält, der zwischen dem Steuereingang (Basis) und dem zweiten Ende (S) der geschalteten Strecke (33) angeordnet ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 1, characterized in that the control circuit ( 43 ) comprises an amplifier component (T) having an output channel (emitter-collector path) which is connected between the control input (base) and the second end (S) of the switched circuit ( 33 ) is arranged. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkerbauelement (T) einen Steuerkanal (Basis) aufweist, der galvanisch mit dem Bootstrapkondensator (Cboot) verbunden ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 6, characterized in that the amplifier component (T) has a control channel (Base), which is galvanically connected to the bootstrap capacitor (Cboot) connected is. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bootstrapkondensator (Cboot) und dem Steuereingang (Basis) des Verstärkerbauelements (T) eine spannungsbegrenzende Einrichtung (Dz) angeordnet ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 7, characterized in that between the bootstrap capacitor (Cboot) and the control input (base) of the amplifier device (T) a voltage-limiting Device (Dz) is arranged. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkanal die Basis-Emitter-Strecke eines Bipolartransistors ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 6, characterized in that the control channel is the base-emitter path of a Bipolar transistor is. Hilfsspannungserzeugungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spannungsbegrenzende Einrichtung (Dz) eine Z-Diode ist.Auxiliary voltage generating circuit according to claim 8, characterized in that the voltage-limiting device (Dz) is a Zener diode.
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