DE19634833A1

DE19634833A1 - Schaltung eines getakteten Leistungsverstärkers mit der Anwendung der Schaltung des DC-DC-Wandlers

Info

Publication number: DE19634833A1
Application number: DE1996134833
Authority: DE
Inventors: Stanislav Dipl Ing Tkadlec
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-05

Description

Die Erfindung betrifft sich eine Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers mit der unkonventionellen Anwendung der Schaltung des DC-DC-Wandlers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. In mehreren Applikationen in der Leistungselektronik, oder speziell in der Konsumelektronik, Medizintechnik und vor allem in Geräten mit dem Baterienbetrieb braucht man oft einen einfachen und kostengünstigen Analog Leistungsverstärker (boost) mit hohem Wirkungsgrad (getakteten) und auch oft ohne großen Ansprüchen auf die Dynamik, Rauschensverhältnisse mit der Grenzfrequenz bis 1-10 kHz wie z. B. Generator von Leistungspulsen für Relais, Spulen (Antrieb von mechanischen Regler), bzw. Leistungsgeneratoren z. B. als Speisung für kleine Asynchron- oder Synchronmotoren.

In der Leistungselektronik ist die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers wohl schön längs bekannt, leider entweder in der diskreten Form oder wesentlich komplizierter Schaltungen in integrierter Form, die auch entsprechend teuer sind.

Die vorliegende Anmeldung bietet mit einer kleinen Änderung (Eingangssignal ist an Rückkopplungs-Pin- Feedback-Pin des DC-DC-Bausteines bzw. Schaltreglers zugeleitet) der Standartschaltung des DC-DC-Wand lers (STEP-DOWN, STEP-UP, INVERTING, FLYBACK) eine Lösung - Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers, die die oben genannte Anforderungen - hohe Wirkungsgrad, niedrige Verluste, Einfachheit, niedriger Preis erfüllt. Die Lösung bietet auch die Möglichkeit der Ausführung des Leistungsverstärkers in integrierter Form eines Bausteines.

Die vorliegende Anmeldung bietet mit der Anwendung des Schaltreglers mit kleiner Änderung (Anschluß des Eingangssignals ans Rückkopplungs-Pin des Bausteins) der Standardschaltung des DC-DC-Wandlers (STEP-DOWN, STEP-UP, INVERTING, FLYBACK) eine Lösung, die die oben genannte Anforderungen:

- hoher Wirkungsgrad,
- niedrige Verluste,
- Einfachheit,
- niedriger Preis erfüllt.

Für die Anwendung ist besonders gut geeignet ein Baustein des Schaltreglers bzw. DC-DC-Wandlers in PWM- bzw. PFM-Ausführung mit der niedrigen Referenz-Spannung. Die Grenzfrequenz des Leistungs verstärkers ist von der Schaltfrequenz begrenzt (Fmax = Fschalt/10) bei den Wandlern. Die Erfindung bietet mehrere Variationen der Grundschaltung nach technischen Anforderungen an den getakten Leistungsverstärker wie z. B. maximale Ausgagsspannung, die Höhe der Speisespannung.

Die beiliegende Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 zeigt schematisch die Grundschaltung. Eingang des getakteten Leistungsverstärkers 3 ist auf das Rückkopplungs-Pin 2 des DC-DC-Wandlers. Ausgang des getakteten Leistungsverstärkers stellt die Ausgangsklammer der Standard-Schaltung des DC-DC-Wandlers d. h. Ausgang des DLC-Gliedes 7. Fig. 2 zeigt die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers-DLC-Glied 7 in der STEP-DOWN- (BUCK)-Topographie.

Fig. 3 zeigt die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers-DLC-Glied 7 in der STEP-UP(BOOST)- Topographie.

Fig. 4 zeigt die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers-DLC-Glied 7 in der FLYBACK-TRANS- FORMER-Topographie.

Fig. 5 zeigt die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers als Spannungsverstärker, mit dem Rückkopplungs-Pin 2 des DC-DC-Wandlers 1 angeschlossenem an den Differenz-Verstärker 10. Der Differenz-Verstärker 10, koppelt das Eingangssignal mit der Ausgangsspannung.

Fig. 6 zeigt die Schaltung des getakteten Leistungsverstärkers als Stromverstärker, mit dem Rückkopplungs-Pin 2 des DC-DC-Wandlers 1 angeschlossenem Differenz-Verstärker 10, der wieder koppelt das Eingangssignal mit dem Ausgangsstrom.

Fig. 7 zeigt die Grundschaltung des getakteten Leistungsverstärkers mit der seriengeschalteten Referenzspannungsquelle 16 (Zener-Diode).

Fig. 8 zeigt die Grundschaltung des getakteten Leistungsverstärkers nach der Erfindung, mit dem in DC-DC-Wandler 1 integrierten elektronischen Schalter 6.

Fig. 9 zeigt die Grundschaltung des getakteten Leistungsverstärkers mit dem invertierten Verstärker (18), der zwischen der Eingang des Leistungsverstärker (3) und dem Rückkopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) angeschlossen ist.

Fig. 10 zeigt die Grundschaltung des getakteten Leistungsverstärkers mit dem nichtinvertierten Verstär ker (19), der zwischen der Eingang des Leistungsverstärker (3) und dem Rückkopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) angeschlossen ist.

Fig. 11 zeigt die Grundschaltung des getakteten Leistungsverstärkers mit dem invertierten Verstär ker (18), - bzw. nichtinvertierten Verstärker (19) -, der zwischen der Eingang des Leistungsverstärker (3) und einem Eingang des Differenz-Verstärkers (10) angeschlossen ist.

Claims

1. Schaltung eines getakteten Leistungsverstärker mit der Anwendung der Schaltung des DC-DC-Wandlers bzw. DC-DC-Controllers, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit dem Rückkopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wand lers (1) verbunden ist, Steuerausgangs-Pin (4) des DC-DC-Wandlers (1) mit Gate-Pin (5) des elektronischen Schalters (6), ein Pol (8) des elektronischen Schalters (6) ist weiter über DLC-Glied (7) mit dem Ausgang des Leisungsverstärkers (9) verbunden, wobei die Masse des Eingangs (13) und die Masse des Ausgangs (15) mit GND-Pin (14) zusammenverbunden sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der DC-DC-Wandler (1) und DLC-Glied (7) in STEP-DOWN(BUCK)-Schaltung geschaltet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der DC-DC-Wandler (1) und DLC-Glied (7) in STEP-UP(BOOST)-Schaltung geschaltet sind.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der DC-DC-Wandler (1) und DLC-Glied (7) in INVERTlNG-Mode geschaltet sind.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der DC-DC-Wandler (1) und DLC-Glied (7) in FLYBACK-TRANSFORMER-Schaltung geschaltet sind.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit dem Rückkopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) über invertierten Verstärker (18) verbunden ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit dem Rückkopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) über nichtinvertierten Verstärker (19) verbunden ist.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rück kopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (19) verbunden ist, wobei der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit einem Eingang des Differenz-Verstärkers (10) verbunden ist und der zweite Eingang des Differenz-Verstär kers (10) mit dem Ausgang des Rückkopplung-Spannungsteilers (11), der zwischen dem Ausgang des Leistungsverstarkers (9) und der Masse des Ausgangs (15) angeschlossen ist.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruck kopplung-Eingang (2) des DC-DC-Wandlers (1) mit dem Ausgang des Differenz-Verstär kers (19) verbunden ist, wobei der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit einem Eingang des Differenz Verstarkers (10) verbunden ist und der zweite Eingang des Differenz Verstär kers (10) mit einem Pol des Rückkopplungswiderstandes (12) verbunden ist, der zweiter Pol des Rückkopplungswiderstandes (11) an der Masse des Ausgangs (15) angeschlossen ist.

10. Schaltung nach einem der Anspruche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Leistungsverstärkers (3) mit einem Eingang des Differenz-Verstärkers (10) über invertierten Verstärker (18) verbunden ist.

11. Schaltung nach einem der Anspruche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Leistungsverstarkers (3) mit einem Eingang des Differenz-Verstärkers (10) über nichtinver tierten Verstärker (19) verbunden ist.

12. Schaltung nach einem der Anspruche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Pol des elektronischen Schalters (8) und dem DLC-Glied (7) eine Referenzspannungs quelle (16) seriengeschlossen ist.

13. Schaltung nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzspan nungsquelle (17) eine Zenerdiode angewendet wird.

14. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro nische Schalter (6) im DC-DC-Wandler (1) integriert ist, der geschalteten Ausgangs-Pin (17) des DC-DC-Wandlers (1) über DLC-Glied (7) mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers (9) verbunden ist.

15. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der DC-DC-Wand lers (1) als DC-DC-Controller und der Rückkopplung-Eingang (2) als Feedback-Pin bezeichnet wird.

16. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal tung des getakteten Leistungsverstärkers integriert wird.