DE202008001680U1

DE202008001680U1 - Voltage converter circuit

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Publication number: DE202008001680U1
Application number: DE200820001680
Authority: DE
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2018-02-07

Abstract

Spannungswandlerschaltung zum Umwandeln einer veränderlichen Eingangsspannung in eine als Gleichspannung zur Verfügung zu stellende stabilisierte Ausgangsspannung, mit einem ersten Schaltelement (1), z. B. einem Schalttransistor, einem ersten Gleichrichter (2), z. B. einer Gleichrichterdiode oder einem Gleichrichtertransistor, einer Speicherdrossel (3), einem zweiten Schaltelement (4), wiederum z. B. einem Schalttransistor, einem zweiten Gleichrichter (5), wiederum z. B. einer Gleichrichterdiode oder einem Gleichrichtertransistor, einem Speicherkondensator (6), einem Meßwiderstand (7) und einer Steuer- und Regeleinheit (8), dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (1) und das zweite Schaltelement (4) dann, wenn die Eingangsspannung (U_e) größer als das das X-fache der gewollten Ausgangsspannung (U_a) und kleiner als das Y-fache der gewollten Ausgangsspannung (U_a) ist, synchron angesteuert sind, d. h. stets gleichzeitig leitend und stets gleichzeitig sperrend sind.A voltage converter circuit for converting a variable input voltage into a stabilized output voltage to be provided as a DC voltage, comprising a first switching element (1), e.g. B. a switching transistor, a first rectifier (2), z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a storage inductor (3), a second switching element (4), in turn z. B. a switching transistor, a second rectifier (5), in turn z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a storage capacitor (6), a measuring resistor (7) and a control and regulating unit (8), characterized in that the first switching element (1) and the second switching element (4) when the Input voltage (U _e ) greater than that X times the desired output voltage (U _a ) and less than Y times the desired output voltage (U _a ), are driven synchronously, ie always simultaneously conductive and always simultaneously blocking.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungswandlerschaltung zum Umwandeln einer veränderlichen Eingangsspannung in eine als Gleichspannung zur Verfügung zu stellende stabilisierte Ausgangsspannung.The The invention relates to a voltage converter circuit for converting a variable input voltage in one as a DC voltage to be provided stabilized output voltage.

Zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie stehen in der Regel Wechselspannungsnetze, auch AC-Netze genannt, mit unterschiedlichen Nennspannungen (Nennspannung = Sollspannung) zur Verfügung, insbesondere mit einer Nennspannung von 230 V, aber auch – nicht selten – mit einer Nennspannung von 110 V. In besonderen Situationen stehen zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie aber auch Gleichspannungsnetze, auch DC-Netze genannt, zur Verfügung, auch diese mit unterschiedlichen Nennspannungen.to Supply electrical consumers with electrical energy usually AC grids, also called AC grids, with different Rated voltages (nominal voltage = nominal voltage) available, especially with a nominal voltage of 230 V, but also - not rare - with a rated voltage of 110 V. In special situations stand for the supply of electrical consumers with electrical Energy but also DC voltage networks, also called DC networks, for Also available with different nominal voltages.

Sowohl bei Wechselspannungsnetzen als auch bei Gleichspannungsnetzen ist die jeweilige Betriebsspannung (Betriebsspannung = Istspannung), also bei Wechselspannungsnetzen der jeweilige Amplitudenmaximalwert, nicht immer über der Zeit konstant; das hat mit wechselnden Belastungen der Netze zu tun, denen die elektrischen Energieerzeuger nur zeitverzögert folgen können.Either in AC networks as well as in DC networks the respective operating voltage (operating voltage = actual voltage), ie for alternating voltage networks, the respective amplitude maximum value, not always constant over time; that has with changing To do loads of networks that the electric power producers only can follow with a time delay.

Häufig benötigen elektrische Verbraucher zur Energieversorgung Gleichspannung, und zwar eine über der Zeit konstante Gleichspannung, also eine stabilisierte Gleichspannung. Um aus Wechselspannungsnetzen eine Gleichspannung zu gewinnen, benötigt man eine Gleichrichterschaltung, mit der eine pulsierende Gleichspannung gewonnen wird, die dann in bekannter Weise geglättet wird. Dem Bedürfnis nach einer stabilisierten Gleichspannung wird man mit einer Spannungswandlerschaltung zum Umwandeln einer veränderlichen Eingangsspannung in eine als Gleichspannung zur Verfügung zu stellende stabilisierte Ausgangsspannung gerecht. Eine Spannungswandlerschaltung der in Rede stehenden Art ist also eine Regelschaltung, die die Aufgabe hat, Spannungsschwankungen der Eingangsspannung auszuregeln, also dafür zu sorgen, daß auch bei nicht konstanter Eingangsspannung eine konstante Ausgangsspannung zur Verfügung steht.Often require electrical consumers for power supply DC voltage, namely a constant DC voltage over time, So a stabilized DC voltage. To get out of AC networks To obtain a DC voltage, one needs a rectifier circuit, with which a pulsating DC voltage is gained, which then is smoothed in a known manner. The need After a stabilized DC voltage one is using a voltage converter circuit for converting a variable input voltage into a stabilized to be provided as DC voltage Equivalent output voltage. A voltage converter circuit in speech standing type is thus a control circuit, which has the task To correct voltage fluctuations of the input voltage, so for it to ensure that even when not constant input voltage constant output voltage is available.

Zu Spannungswandlerschaltungen, also Regelschaltungen betreffenden Stand der Technik wird zunächst ganz allgemein auf den "Tietze/Schenk", also auf U. Tietze/Ch. Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik", 12. Auflage, Springer-Verlag, 2002 Seiten 926 ff. verwiesen. Dort sind zunächst lineare Spannungsregler beschrieben, und zwar einerseits solche mit fester Ausgangsspannung, andererseits solche mit einstellbarer Ausgangsspannung. Lineare Spannungsregler haben den Nachteil eines relativ geringen Wirkungsgrades; dieser liegt häufig nur bei 25% bis 50% (aaO, Seite 942). Wesentlich bessere Wirkungsgrade als lineare Spannungsregler weisen Schaltnetzteile auf, bei denen man zwischen primärgetakteten Schaltreglern und sekundärgetakteten Schaltreglern unterscheidet (aaO, Seiten 942 bis 944). Zu den sekundärgetakteten Schaltreglern gehören Abwärtswandler, Aufwärtswandler und invertierende Wandler (aaO, Seiten 944 bis 952). Der "Tietze/Schenk" ist Handwerkszeug des hier relevanten Fachmanns. Folglich wird ausdrücklich auf das verwiesen, was in der 12. Auflage des "Tietze/Schenk" im Kapitel 16: Stromversorgung, insbesondere in den Abschnitten 16.3 bis 16.6, aber auch im Abschnitt 16.7 offenbart ist.To Voltage transformer circuits, ie control circuits concerned The state of the art is initially quite general on the "Tietze / Schenk", ie U. Tietze / Ch. Schenk "Semiconductor Circuit Technology", 12th edition, Springer-Verlag, 2002 pages 926 ff referenced. There are initially described linear voltage regulator, and on the one hand, those with fixed output voltage, on the other hand such with adjustable output voltage. Have linear voltage regulator the disadvantage of a relatively low efficiency; this is lying often only at 25% to 50% (op. cit., page 942). Essential better efficiencies than linear voltage regulators have switching power supplies on, where you between primary-clocked switching regulators and secondary-clocked switching regulators differs (loc. Pages 942 to 944). To the secondary clocked switching regulators include down-converters, up-converters and inverting transducers (supra, pages 944 to 952). The "Tietze / Schenk" is tool of the relevant expert here. Consequently, it becomes explicit referred to what was in the 12th edition of the "Tietze / Schenk" im Chapter 16: Power supply, especially in Sections 16.3 to 16.6, but also in section 16.7 is disclosed.

Heute wird an an Wechselspannungsnetze anzuschließende Spannungswandlerschaltungen der beschriebenen Art die Forderung gestellt, daß der dem Wechselspannungsnetz entnommene Strom zur Reduzierung der Oberwellen des Stroms eine entsprechende Stromregelung zuläßt; eine solche Stromregelung wird häufig mit "Power Factor Correction", abgekürzt mit PFC bezeichnet, eine entsprechende Regelschaltung mit PFC-Regelschaltung bezeichnet.today is to be connected to AC networks voltage converter circuits of described type the requirement made that the AC voltage network extracted current to reduce the harmonics of the current appropriate current control allows; such Current regulation is often called "Power Factor Correction", abbreviated to PFC, a corresponding control circuit designated PFC control circuit.

Im Stand der Technik sind zunächst PFC-Regelschaltungen bekannt, die eine Gleichspannung erzeugen, deren Spannungswert immer oberhalb des Amplitudenmaximalwertes der Nennspannung des Wechselspannungsnetzes liegt; diese PFC-Regelschaltungen sind also reine Aufwärtswandler. Dabei wird dann die Stromentnahme aus dem Wechselspannungsnetz durch Strommessung und Einbringen einer auf den Sinusverlauf der Eingangsspannung abgestimmten Regelgröße in bezug auf den Phasenwinkel und die Oberwellen entsprechend gesteuert.in the Prior art, PFC control circuits are first known, which generate a DC voltage whose voltage value is always above the Maximum amplitude value of the rated voltage of the AC voltage network lies; these PFC control circuits are pure boost converters. In this case, then the current drain from the AC voltage network through Current measurement and introducing a sine wave on the input voltage matched control variable with respect to the phase angle and the harmonics are controlled accordingly.

Nachteilig ist bei den zuvor beschriebenen PFC-Regelschaltungen der hohe Spannungswert, der erhöhte Anforderungen an die Spannungsfestigkeit der Folgeschaltung stellt; das gilt sowohl bezüglich der Auswahl der Bauteile als auch bezüglich der Auslegung der Isolation sowie der Luft- und Kriechstrekken. Nachteilig ist weiter, daß beim Betrieb an Wechselspannungsnetzen mit relativ kleinen Nennspannungen, z. B. einer Nennspannung von 110 V, die zu schaltenden Ströme entsprechend groß sind, was zu entsprechend höheren Verlusten und einem entsprechend reduzierten Wirkungsgrad führt.adversely is in the previously described PFC control circuits, the high voltage value, the increased demands on the withstand voltage of the sequential circuit sets; this applies both to the selection of components as well as regarding the design of the insulation as well as the Air and creepage distances. Another disadvantage is that when Operation on alternating voltage networks with relatively low rated voltages, z. B. a rated voltage of 110 V, the currents to be switched are correspondingly large, resulting in correspondingly higher Losses and a correspondingly reduced efficiency leads.

Während die zuvor beschriebene PFC-Regelschaltung einstufig aufgebaut ist, sind für den Fall, daß der Spannungswert der stabilisierten Ausgangsspannung kleiner sein soll als die Amplitudenmaximalwerte der Eingangsspannung, PFC-Regelschaltungen bekannt, die zweistufig aufgebaut sind, die also aus zwei kaskadierten Wandlerstufen bestehen. Üblicherweise ist die erste Stufe ein Abwärtswandler, auch Buckwandler genannt, der mit einem im Strompfad liegenden Schalttransistor die Eingangsspannungen, die oberhalb des Spannungswertes der Ausgangsspannung liegen, auf den entsprechend kleineren Spannungswert wandeln kann. Als zweite Stufe ist ein Aufwärtswandler, auch Boostwandler genannt, vorgesehen, der Eingangsspannungen unterhalb des gewollten Spannungswertes der Ausgangsspannung auf die gewollte Ausgangsspannung anhebt. Dabei nutzen der Abwärtswandler = Buckwandler und der Aufwärtswandler = Boostwandler die gleiche Speicherdrossel. Stand der Technik ist es dabei, die beiden Wandler, also den Abwärtswandler = Buckwandler und den Aufwärtswandler = Boostwandler abhängig davon zu betreiben, ob die Eingangsspannung größer oder kleiner als die zur Verfügung zu stellende Ausgangsspannung ist. Ist die Eingangsspannung größer als die zur Verfügung zu stellende Ausgangsspannung, arbeitet der Abwärtswandler, ist die Eingangsspannung kleiner als die zur Verfügung zu stellende Ausgangsspannung, arbeitet der Aufwärtswandler. Arbeitet der Abwärtswandler = Buckwandler so spricht man vom Guckbetrieb bzw. vom Guckmode, arbeitet der Aufwärtswandler = Boostwandler, so spricht man vom Boostbetrieb bzw. Boostmode. Da im Stand der Technik sowohl der Buckwandler als auch der Boostwandler einen Schalttransistor aufweist, wird im Guckbetrieb der Schalttransistor des Boostwandlers konstant sperrend geschaltet, während im Boostbetrieb der Schalttransistor des Guckwandlers konstant leitend geschaltet ist. Der alternative Betrieb des Buckwandler einerseits und des Boostwandlers andererseits gestattet es, bekannte Wandlertopologien hintereinander zu schalten, ohne deren Übertragungs- oder Regelverhalten zu beeinflussen. Zu den bekannten Wandlertopologien, und zwar sowohl für Abwärtswandler als auch für Aufwärtswandler, wird nochmals auf "Tietze/Schenk", aaO, verwiesen, Typenübersicht auf Seite 951.While the above-described PFC control circuit is single-stage, in the case that the voltage value of the stabilized output voltage should be smaller than the amplitude maximum values of the input voltage, PFC control circuits constructed in two stages are known So consist of two cascaded converter stages. Usually, the first stage is a buck converter, also called a Buck converter, which can convert the input voltages, which are above the voltage value of the output voltage, to the correspondingly smaller voltage value with a switching transistor in the current path. As a second stage, an up-converter, also called boost converter, is provided, which raises input voltages below the desired voltage value of the output voltage to the desired output voltage. The buck converter = buck converter and the boost converter = boost converter use the same storage choke. The state of the art in this case is to operate the two converters, that is to say the down-converter = buck converter and the boost converter = boost converter, depending on whether the input voltage is greater or smaller than the output voltage to be made available. If the input voltage is greater than the output voltage to be provided, the buck converter operates, and if the input voltage is less than the output voltage to be provided, the boost converter operates. If the buck converter = buck converter, it is referred to as the watch mode or the watch mode, the boost converter = boost converter works, this is referred to as the boost mode or boost mode. Since in the prior art both the buck converter and the boost converter has a switching transistor, the switching transistor of the boost converter is switched constantly blocking in the peek mode, while in switching mode, the switching transistor of the gap transformer is switched to constant conduction. The alternative operation of the buck converter on the one hand and the boost converter on the other hand makes it possible to connect known converter topologies in succession without influencing their transmission or control behavior. For the known converter topologies, both for buck converters and for boost converters, reference is again made to "Tietze / Schenk", loc. Cit., Type summary on page 951.

Bei der zuvor beschriebenen PFC-Regelschaltung weist jeder Wandler für sich einen hohen Wirkungsgrad auf. Die Kaskadierung der Wandler bringt es jedoch mit sich, daß im Guckmode eine zu dem Boostwandler gehörende Ausgangsdiode einen Zusatzverlust bewirkt, während im Boostmode der Schalttransistor der Guckstufe einen Zusatzverlust bewirkt. Eine Buck-Boost-Kaskade ist also im Wirkungsgrad immer schlechter als der jeweilige Wandler, der aktuell im Betrieb ist.at the PFC control circuit described above, each converter for have a high efficiency. The cascading of the transducers brings It is, however, that in the watchmode one to the boost converter associated output diode causes additional loss while in Boostmode the switching transistor of the peek causes additional loss. A buck-boost cascade is thus getting worse in efficiency as the particular converter that is currently in operation.

Zuvor ist ausgeführt worden, daß bei den zum Stand der Technik gehörenden PFC-Regelschaltungen mit einem Abwärtswandler = Guckwandler und einem Aufwärtswandler = Boostwandler die beiden Wandler abhängig davon betrieben werden, ob die Eingangsspannung größer oder kleiner als die zur Verfügung zu stellende Ausgangsspannung ist. Ist die Eingangsspannung gleich der zur Verfügung zu stellenden Ausgangsspannung, so liegt eine harte Trennstelle für das Übertragungs- oder Regelverhalten vor. Insbesondere im Übergangsbereich, wenn die Eingangsspannung nur geringfügig von der zur Verfügung zu stellenden Ausgangsspannung abweicht, treten durch die unterschiedlichen Transferfunktionen der beiden Wandler Spannungs- und Stromtransienten auf. Insbesondere das Einbringen einer auf den Sinusverlauf der Eingangsspannung abgestimmten Regelgröße, also einer Führungsgröße für den Strom für die verlangte "Power Factor Correction", also für die verlangte PFC, wird erschwert. Die Problematik besteht darin, daß dann, wenn die Eingangsspannung gleich (oder annähernd gleich) der gewollten Ausgangsspannung ist, für die beiden Wandler, also für den Abwärtswandler und den Aufwärtswandler, gilt: Abwärtswandler = Guckwandler im dauerleitenden Betrieb, Aufwärtswandler = Boostwandler im dauersperrenden Betrieb. Durch die Gleichheit von Eingangsspannung und gewollter Ausgangsspannung gibt es kein Spannungsgefälle zwischen dem Eingang und dem Ausgang; es kann also kein Strom fließen. Für die verlangte "Power Factor Correction" wird aber ein Sinusverlauf verlangt, synchron zum Sinusverlauf der Eingangsspannung.before has been stated that in the state of the Technik belonging PFC control circuits with a buck converter = Peephole and a boost converter = boost converter the two converters are operated depending on whether the input voltage is greater or less than that for Is to be provided output voltage. Is the input voltage equal to the output voltage to be provided, so there is a hard separation point for the transmission or control behavior. Especially in the transition area, if the input voltage is only slightly different from the available deviates to output voltage, occur through the different Transfer functions of the two transducers voltage and current transients on. In particular, the introduction of a sine wave on the Input voltage tuned controlled variable, so a leader for the Power for the required "Power Factor Correction", ie for the requested PFC, is made more difficult. The problem is that if the input voltage is the same (or nearly equal) the desired output voltage is, for the two converters, so for the buck converter and the up-converter, applies: down-converter = Peephole in permanent operation, boost converter = Boost converter in permanent blocking operation. By equality There is no input voltage and wanted output voltage Voltage gradient between the input and the output; so no current can flow. For the requested "Power Factor Correction" but requires a sinusoidal, synchronous to the sine wave of the input voltage.

Relevanter Stand der Technik in bezug auf das, was zuvor insgesamt ausgeführt worden ist, ist einerseits die aus Juli 2005 stammende IBM-Veröffentlichung "A Combined Buck and Boost Converter for Single-Phase Power-Factor Correction" von Kevin Covi, andererseits die am 9. August 2006 erschienene europäische Offenlegungsschrift 1 689 070 , die auf eine USA-Prioritätsanmeldung der Firma LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION vom 8. Februar 2005 zurückgeht. (LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION ist einer der führenden Hersteller der bekannten Wandlertopologien, und zwar sowohl für Abwärtswandler = Buckwandler als auch für Aufwärtswandler = Boostwandler, wozu auf den "Tietze/Schenk", aaO, Seite 951 verwiesen werden darf.)Relevant prior art with respect to what has been previously carried out in total, on the one hand, the originating from July 2005 IBM publication "Combined Buck and Boost Converter for Single-Phase Power-Factor Correction" by Kevin Covi, on the other hand the 9 August 2006 European Patent Application 1,689,070 , which dates back to a USA priority application of the company LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION dated 8 February 2005. (LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION is one of the leading manufacturers of the well-known transducer topologies, both for down-converter = buck converter and for boost converter = boost converter, which may be referred to the "Tietze / Schenk", loc. Cit., Page 951.)

Bei der aus der zuvor angeführten IBM-Veröffentlichung bekannten Spannungswandlerschaltung, nachfolgend immer mit IBM-Lösung bezeichnet, ist eine komplexe Regelung für die Ansteuerung der beiden Wandler realisiert. Der Regelungsansatz besteht darin, mit Hilfe von zwei Rampenfunktionen und einem gemeinsamen Steuersignal die beiden Wandler zu betreiben. Hierdurch ergibt sich die Notwendigkeit, daß der Boostwandler im Dutycycle erst auf Minimum fahrt, bevor der Buckwandler mit maximalem Dutycycle gestartet werden kann (Dutycycle ist das Verhältnis der Zeit, in der der jeweilige Schalttransistor leitend ist, über der zeitlichen Periode, also T_leit/T_periode, über dem Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung, also über U_a/U_e.) Da im Umschaltaugenblick durch den geforderten Strom eine große Pulsbreite vorliegt und eine schlagartige Veränderung des Dutycycle aufgrund der begrenzten Regeldynamik schwer realisierbar ist, sind erhebliche Ausregelvorgänge im Strom- und Spannungssignal zu erwarten.In the voltage converter circuit known from the previously cited IBM publication, hereinafter always referred to as the IBM solution, a complex control for the control of the two converters is realized. The control approach consists in operating the two transducers with the aid of two ramp functions and a common control signal. This results in the necessity that the boost converter in the duty cycle only to minimum before the buck converter with maximum duty cycle can be started (Dutycycle is the ratio of the time in which the respective switching transistor is conductive, over the time period, ie T _leit / T _period , over the ratio of the output voltage to the input voltage, ie via U _a / U _e .) Since in Umschaltaugenblick by the required current a large pulse width is present and a sudden change in the duty cycle due to the limited control dynamics is difficult to implement, significant Ausregelvorgänge in the current and voltage signal can be expected.

Auch bei der aus der europäischen Offenlegungsschrift 1 689 007 bekannten Spannungswandlerschaltung, nachfolgend immer mit LTC-Lösung bezeichnet, ist eine komplexe Regelung für die Ansteuerung der beiden Wandler realisiert. Auch bei der LTC-Lösung werden, wie bei der IBM-Lösung, die beiden Wandler mit einem gemeinsamen Steuersignal im jeweiligen Betriebsbereich betrieben. Während bei der IBM-Lösung zwei Betriebsbereiche vorliegen und zwischen diesen Betriebsbereichen ein harter Übergang gegenläufig erfolgt, ist bei der LTC-Lösung ein Überlappungsbereich zwischen den beiden Betriebsbereichen realisiert, der für Eingangsspannungen gilt, die in einem Bereich liegen, der um einen bestimmten Betrag unterhalb der Ausgangsspannung beginnt und um einen bestimmten Betrag oberhalb der Ausgangsspannung endet. In diesem Bereich werden innerhalb eines Clockzyklus zwei Operationen durchgeführt, bei denen abhängig von der Eingangsspannung die beiden Wandler, also der Guckwandler bzw. der Boostwandler, sequentiell angesteuert werden. Hierdurch ergeben sich zusätzliche Schaltzyklen innerhalb einer Periode. Bei der LTC-Lösung wird der im Normalbetrieb stetige Rampenverlauf des Drosselstroms innerhalb einer Periode in seiner Steigung hart umgeschaltet, so daß in einem Teil der Periode der Guckmode und in dem anderen Teil der Periode der Boostmode vorliegt. Im Überlappungsbereich werden die Schalttransistoren mit Impulsen unterschiedlicher Länge angesteuert, so daß innerhalb einer Periode bis zu vier verlustbehaftete Schaltvorgänge vorliegen. Die unterschiedliche Ansteuerung der Schalttransistoren verändert die Spannungsverhältnisse über der Speicherdrossel. Es ergeben sich innerhalb einer Periode also auch Umschaltungen in der Steigung des durch die Speicherdrossel fließenden Stroms. Zusätzlich bewirken die mehrfachen Schaltvorgänge innerhalb einer Periode Schaltstörungen, die zur Beeinflussung der zum jeweiligen Zeitpunkt noch aktiven Regelvorgänge führen können. Das in der LTC-Lösung vorgestellte Konzept arbeitet mit zusätzlichen Schalt- bzw. Steuervorgängen innerhalb eines Taktzyklus. Hierdurch sind erhebliche Anforderungen bezüglich Geschwindigkeit und Komplexität an den zu realisierenden Steuer- bzw. Regelbaustein zu stellen; herkömmliche standardisierte Steuer- und Regelbausteine erfüllen diese Funktionen nicht. Des weiteren ist bei der LTC-Lösung die Realisierung einer "Power Factor Correction" nicht berücksichtigt, so daß das zusätzliche Einbringen einer Regelgröße zur Erzielung eines sinusförmigen Stromflusses nicht realisiert ist.Also at the time of the European Patent Publication No. 1 689 007 known voltage converter circuit, hereinafter always referred to as LTC solution, a complex control for the control of the two converters is realized. Also in the case of the LTC solution, as with the IBM solution, the two converters are operated with a common control signal in the respective operating range. While the IBM solution has two operating ranges and a hard transition between these operating ranges, the LTC solution implements an overlap range between the two operating ranges that apply to input voltages that are within a certain amount below the output voltage begins and ends by a certain amount above the output voltage. In this area, two operations are performed within a clock cycle, in which, depending on the input voltage, the two converters, that is, the pseudo-converter or the boost converter, are controlled sequentially. This results in additional switching cycles within one period. In the case of the LTC solution, the steady-state ramp profile of the inductor current is switched hard in its slope within one period, so that in one part of the period of the gaze mode and in the other part of the period of the boost mode. In the overlap region, the switching transistors are driven with pulses of different lengths, so that there are up to four lossy switching operations within a period. The different control of the switching transistors changes the voltage conditions across the storage choke. Within a period, therefore, there are also changes in the slope of the current flowing through the storage inductor. In addition, the multiple switching operations within a period cause switching faults, which can lead to influencing the still active at that time control operations. The concept presented in the LTC solution works with additional switching or control operations within one clock cycle. As a result, considerable requirements with regard to speed and complexity are to be made of the control or regulating module to be implemented; conventional standardized control and regulating blocks do not fulfill these functions. Furthermore, in the case of the LTC solution, the realization of a "power factor correction" is not taken into account, so that the additional introduction of a controlled variable to achieve a sinusoidal current flow is not realized.

Konkret geht die Erfindung aus von dem Stand der Technik, der zum Beispiel aus dem "Tietze/Schenk bekannt ist (aaO, unter anderem Seite 944, Abb. 16.37, Absatzwandler, und Seite 949, Abb. 16.44, Aufwärtswandler). Dabei ist nur eine Speicherdrossel verwirklicht, die funktional einerseits zum Abwärtswandler und andererseits zum Aufwärtswandler gehört. Auch ist nur ein Speicherkondensator vorgesehen, der sowohl zum Abwärtswandler als auch zum Aufwärtswandler gehört. Die bekannte Spannungswandlerschaltung, von der die Erfindung ausgeht, besteht also aus einem ersten Schaltelement, z. B. einem Schalttransistor, einem ersten Gleichrichter, z. B. einer Gleichrichter diode oder einem Gleichrichtertransistor, einer Speicherdrossel, einem zweiten Schaltelement, wiederum z. B. einem Schaltransistor, einem zweiten Gleichrichter, wiederum z. B. einer Gleichrichterdiode oder einem Gleichrichtertransistor, einem Speicherkondensator, einem Meßwiderstand und einer Steuer- und Regeleinheit.Concrete The invention is based on the prior art, for example from the "Tietze / Schenk is known (op. cit., inter alia page 944, Fig. 16.37, paragraph converter, and page 949, Fig. 16.44, boost converter). Only one storage choke is realized, which is functional on the one hand to the down converter and on the other hand to the up converter belongs. Also, only one storage capacitor is provided, both the down-converter and the up-converter belongs. The known voltage converter circuit, from the The invention is therefore based on a first switching element, z. B. a switching transistor, a first rectifier, z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a Storage throttle, a second switching element, in turn z. B. a switching transistor, a second rectifier, again z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a storage capacitor, a measuring resistor and a control unit.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte, zuvor beschriebene Spannungswandlerschaltung hinsichtlich des Übertragungs- bzw. Regelverhaltens zu verbessern. Dabei kann auch angestrebt werden, zusätzlich eine Regelfunktion einzufügen, die es zuläßt, die Kurvenform des Eingangsstroms derart vorzugeben, daß die Anforderungen an eine sinusförmige Stromaufnahme entsprechend den geltenden PFC-Anforderungen realisiert werden können. Ergänzend, aber nicht zwingend, wird angestrebt, daß bei der Realisierung Steuer- und/oder Regelbausteine zum Einsatz kommen können, die als Standard-Bauteile verfügbar sind.Of the The invention is based on the object, the known, previously described Voltage converter circuit with regard to the transmission or To improve control behavior. It can also be sought in addition to insert a rule function, the it allows the waveform of the input current in such a way pretend that the requirements for a sinusoidal Power consumption in accordance with the applicable PFC requirements are realized can. Complementary, but not mandatory, the aim is that in the realization of control and / or control blocks which are available as standard components are.

Die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung, bei der die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement dann, wenn die Eingangsspannung größer als das X-fache der gewollten Ausgangsspannung und kleiner als das Y-fache der gewollten Ausgangsspannung ist, synchron angesteuert sind, d. h. stets gleichzeitig leitend und stets gleichzeitig sperrend sind. Betrachtet man die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung als Zusammenschaltung, und zwar als Hintereinanderschaltung eines üblichen Abwärtswandlers, also eines üblichen Buckwandlers, und eines üblichen Aufwärtswandlers, also eines üblichen Boostwandlers, so gehört das erste Schaltelement zum Abwärtswandler und das zweite Schaltelement zum Aufwärtswandler. Durch die Vorgabe "Eingangsspannung größer als das X-fache der gewollten Ausgangsspannung und kleiner als das Y-fache der gewollten Ausgangsspannung" – mit X < U_aus und Y > U_aus – ist ein Bereich des Verhältnisses von Eingangsspannung zu gewollter Ausgangsspannung definiert, in dem die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung im Buck-/Boost-Combimode arbeitet. Die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung hat also drei Betriebsbereiche. Ist die Eingangsspannung kleiner oder gleich dem X-fachen der gewollten Ausgangsspannung, so arbeitet die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung im Boostbetrieb.The voltage converter circuit according to the invention, in which the previously derived and indicated object is achieved, is initially and essentially characterized in that the first switching element and the second switching element, when the input voltage is greater than X times the desired output voltage and smaller than the Y times the desired output voltage, are driven synchronously, ie are always simultaneously conductive and always blocking at the same time. If one considers the voltage converter circuit according to the invention as an interconnection, namely as a series connection of a conventional buck converter, and a conventional boost converter, ie a conventional boost converter, the first switching element to the down converter and the second switching element to the up-converter. The specification "Input voltage greater than X times the desired output voltage and less than Y times the desired output voltage" - with X <U _off and Y> U _off - defines a range of the ratio of input voltage to desired output voltage, in in which the voltage converter circuit according to the invention works in Buck / Boost Combimode. The The voltage converter circuit according to the invention thus has three operating ranges. If the input voltage is less than or equal to X times the desired output voltage, then the voltage converter circuit according to the invention operates in boost mode.

Ist die Eingangsspannung gleich oder größer dem Y-fachen der gewollten Ausgangsspannung, so arbeitet die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung im Guckbetrieb. Ist die Eingangsspannung größer als das X-fache der gewollten Ausgangsspannung und kleiner als das Y-fache der gewollten Ausgangsspannung, so arbeitet die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung, wie bereits ausgeführt, im Buck-Boost-Combibetrieb.is the input voltage is equal to or greater than Y times the desired output voltage, the invention operates Voltage converter circuit in the peek mode. Is the input voltage larger as the X times the wanted output voltage and smaller than that Y times the desired output voltage, so the voltage converter circuit according to the invention, as already stated, in Buck Boost Combi mode.

Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung ist sowohl im Guckbetrieb als auch im Boostbetrieb besser als dann, wenn die Spannungswandlerschaltung im Buck-/Boost-Combimode arbeitet. Folglich werden die Werte für X und für Y so gewählt, daß der Bereich der Eingangsspannung, bezogen auf die gewollte Ausgangsspannung, in dem die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung sowohl im Guckbetrieb als auch im Boostbetrieb arbeitet, so eng wie möglich bzw. sinnvoll gewählt, – wobei auch Bauteiletoleranzen und Temperaturdriften berücksichtigt werden müssen. Der Wert für X kann z. B. zwischen 0,8 und 0,98, vorzugsweise zwischen 0,85 und 0,95, insbesondere bei etwa 0,9, der Wert für Y kann z. B. zwischen 1,02 und 1,2, vorzugsweise zwischen 1,05 und 1,15, insbesondere bei etwa 1,1 liegen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Bereich der Eingangsspannung, bei dem das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement synchron angesteuert sind, betragsmäßig festzulegen, z. B. zwischen etwa 20 bis 5 V unterhalb der gewollten Ausgangsspannung und etwa 5 bis 20 V oberhalb der gewollten Ausgangsspannung.Of the Efficiency of the voltage converter circuit according to the invention is better in both watching mode and in boost mode than then, when the voltage converter circuit is operating in Buck / Boost Combimode. Consequently, the values for X and Y are chosen to be that the range of the input voltage, based on the desired output voltage, in which the voltage converter circuit according to the invention both in the peep mode and in the boost mode works so closely as possible or meaningfully chosen, - where also taken into account component tolerances and temperature drifts Need to become. The value for X can be z. B. between 0.8 and 0.98, preferably between 0.85 and 0.95, in particular at about 0.9, the value for Y can be z. B. between 1.02 and 1.2, preferably between 1.05 and 1.15, in particular at about 1.1 lie. But there is also the possibility of the area the input voltage at which the first switching element and the second Switching element are driven synchronously, in terms of amount determine, for. B. between about 20 to 5 V below the desired Output voltage and about 5 to 20 V above the desired output voltage.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung ist ergänzend dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement beim Auftreten einer transienten Überspannung durch die Steuer- und Regeleinheit sperrend gesteuert wird.A preferred embodiment of the invention Voltage converter circuit is additionally characterized in that the first switching element occurs when a transient overvoltage occurs is controlled by the control unit blocking.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung ein Betriebsbereich realisiert ist, in dem die Spannungswandlerschaltung im Buck-/Boost-Combimode arbeitet, ist das Übertragungs- bzw. Regelverhalten der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung besser als das der bekannten Spannungswandlerschaltungen, von denen die Erfindung ausgeht.Thereby, that in the voltage converter circuit according to the invention an operating range is realized in which the voltage converter circuit in Buck / Boost Combimode works, is the transmission or Control behavior of the voltage converter circuit according to the invention better than that of the known voltage converter circuits, of which the Invention out.

Im folgenden wird nun die erfindungsgemäße Spannungswandlersehaltung anhand eines in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiels nochmals erläutert.In the following, the voltage converter according to the invention will now be described with reference to one in the 1 illustrated embodiment explained again.

Die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung besteht, wie die zum Stand der Technik gehörende Spannungswandlerschaltung, von der die Erfindung ausgeht, aus einem ersten Schaltelement 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel einem Schalttransistor, einem ersten Gleichrichter 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Gleichrichterdiode, einer Speicherdrossel 3, einem zweiten Schaltelement 4, im dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum einem Schalttransistor, einem zweiten Gleichrichter 5, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum einer Gleichrichterdiode, einem Speicherkondensator 6, einem Meßwiderstand 7 und einer Steuer- und Regeleinheit 8. In der Figur sind eingangsseitig eine Eingangsspannung U_e und ausgangsseitig eines Ausgangsspannung U_a angedeutet, und zwar zwischen zwei Eingangsanschlüssen 9 und 10 sowie zwei Ausgangsanschlüssen 11 und 12. Der Bingangsanschluß 9 ist einerseits mit dem ersten Schaltelement 1 und andererseits mit einem ersten Eingang 13 der Steuer- und Regeleinheit 8 verbunden. Das erste Schaltelement 1 ist im übrigen sowohl mit dem ersten Gleichrichter 2 als auch mit der Speicherdrossel 3 verbunden. Die Speicherdrossel 3 ist im übrigen mit dem zweiten Schaltelement 4 und dem zweiten Gleichrichter 5 verbunden. Der zweite Gleichrichter 5 ist wiederum mit dem Speicherkondensator 6 und dem Ausgangsanschluß 11 verbunden. Der Ausgangsanschluß 11 ist mit einem zweiten Eingang 14 der Steuer- und Regeleinheit 8 verbunden. Verbunden sind des weiteren der Eingangsanschluß 10 mit dem ersten Gleichrichter 2 und dem Meßwiderstand 7, der Ausgangsanschluß 12 mit dem zweiten Schaltelement 4, dem Speicherkondensator 6 und dem Meßwiderstand 7 sowie ein Abgriff 15 des Meßwiderstandes 7 mit einem dritten Eingang 16 der Steuer- und Regeleinheit 8. Das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 4 werden von der Steuer- und Regeleinheit 8 angesteuert, und zwar über an Ausgänge 17 und 18 der Steuer- und Regeleinheit 8 angeschlossene Ansteuereinheiten 19 und 20, deren Ausgänge 21 und 22 mit den Steuerelektroden der Schaltelemente 1 und 4 verbunden sind.The voltage converter circuit according to the invention, like the prior art voltage converter circuit, from which the invention proceeds, consists of a first switching element 1 , In the illustrated embodiment, a switching transistor, a first rectifier 2 , In the illustrated embodiment, a rectifier diode, a storage choke 3 , a second switching element 4 in the illustrated embodiment again a switching transistor, a second rectifier 5 , in the illustrated embodiment again a rectifier diode, a storage capacitor 6 , a measuring resistor 7 and a control unit 8th , In the figure, the input side, an input voltage U _e and the output side of an output voltage U _a indicated, between two input terminals 9 and 10 and two output terminals 11 and 12 , The Bingangs connection 9 is on the one hand with the first switching element 1 and on the other hand with a first entrance 13 the control unit 8th connected. The first switching element 1 is the rest with both the first rectifier 2 as well as with the storage choke 3 connected. The storage throttle 3 is incidentally with the second switching element 4 and the second rectifier 5 connected. The second rectifier 5 is again with the storage capacitor 6 and the output terminal 11 connected. The output terminal 11 is with a second entrance 14 the control unit 8th connected. Also connected are the input terminal 10 with the first rectifier 2 and the measuring resistor 7 , the output terminal 12 with the second switching element 4 , the storage capacitor 6 and the measuring resistor 7 as well as a tap 15 of the measuring resistor 7 with a third entrance 16 the control unit 8th , The first switching element 1 and the second switching element 4 be from the control unit 8th controlled, via at outputs 17 and 18 the control unit 8th connected control units 19 and 20 whose outputs 21 and 22 with the control electrodes of the switching elements 1 and 4 are connected.

Bei der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung kann die – häufig verlangte – "Power Factor Correction" dadurch realisiert werden, daß als Steuer- und Regeleinheit 8 ein am Markt erhältliches Bauteil verwendet wird; solche Steuer- und Regeleinheiten sind z. B. von den Firmen Fairchild Semiconducter GmbH und Texas Instruments GmbH erhältlich.In the case of the voltage converter circuit according to the invention, the power factor correction, which is frequently required, can be realized by using it as a control and regulation unit 8th a commercially available component is used; such control units are z. B. from the companies Fairchild Semiconductor GmbH and Texas Instruments GmbH available.

Die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 4 dann, wenn die Eingangsspannung U_e größer als das X-fache der gewollten Ausgangsspannung U_a und kleiner als das Y-fache der gewollten Ausgangsspannung U_a ist, von der Steuer- und Regeleinheit 8 – über die Ansteuereinheit 19 bzw. die Ansteuereinheit 20 – synchron angesteuert sind; das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 4 sind also stets gleichzeitig leitend und stets gleichzeitig sperrend.The voltage converter circuit according to the invention is now characterized in that the first switching element 1 and the second switching element 4 then if the input voltage U _{e is} greater than X is the desired output voltage U _a and less than Y times the desired output voltage U _a from the control unit 8th - via the control unit 19 or the drive unit 20 - are controlled synchronously; the first switching element 1 and the second switching element 4 are always simultaneously conductive and always blocking at the same time.

Im übrigen gilt für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung, daß das erste Schaltelement 1 beim Auftreten einer transienten Überspannung durch die Steuer- und Regeleinheit 8 sperrend gesteuert wird, so daß eine transiente Überspannung die Bauteile der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung nicht beschädigen kann.Moreover, for a preferred embodiment of the voltage converter circuit according to the invention that the first switching element 1 when a transient overvoltage occurs through the control unit 8th is controlled blocking, so that a transient overvoltage can not damage the components of the voltage converter circuit according to the invention.

Die Ansteuerung der beiden Schalter 1 und 4 – von der Steuer- und Regeleinheit 8 über die Ansteuereinheiten 19 und 20 – kann mit pulsbreitenmodulierten oder mit frequenzvariablen Ansteuersignalen erfolgen.The control of the two switches 1 and 4 - from the control unit 8th via the control units 19 and 20 - Can be done with pulse width modulated or frequency variable drive signals.

Weiter oben ist ausgeführt, daß der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Spannungswandlerschaltung sowohl im Guckbetrieb als auch im Boostbetrieb besser ist als dann, wenn die Spannungswandlerschaltung sowohl im Buck-/Boost-Combimode arbeitet. Kommt es auf den Wirkungsgrad nicht besonders an, dann kann die erfindungsgemäße Spannungswandlerschaltung auch so ausgelegt werden, daß sie durchgängig im Buck-/Boost-Combimode arbeitet, daß also unabhängig vom Verhältnis der Eingangsspannung U_e zur gewollten Ausgangsspannung U_a das erste Schaltelement 1 und das zweite Schaltelement 4 synchron angesteuert sind, d. h. stets gleichzeitig sperrend sind.It is stated above that the efficiency of the voltage converter circuit according to the invention is better both in the peek mode and in the boost mode than when the voltage converter circuit operates both in the Buck / Boost Combimode. If it does not particularly affect the efficiency, then the voltage converter circuit according to the invention can also be designed so that it works consistently in buck / Boost Combimode, so that regardless of the ratio of the input voltage U _e to the desired output voltage U _a, the first switching element 1 and the second switching element 4 are controlled synchronously, ie are always blocking at the same time.

In der 2 sind Übertragungsfunktionen U_aus in Abhängigkeit von U_ein dargestellt. Daraus ergibt sich folgendes: Bei einem festen Verhältnis von U_aus/U_ein zeigt sich beim Übergang vom Guckmode in den Boostmode (und umgekehrt, nur möglich, wenn U_ein = U_aus) eine starke Veränderung im Dutycycle = Tastverhältnis. Da der Dutycycle die leitende Zeit des jeweilig betriebenen Schaltelements beschreibt und der hieraus resultierende Stromfluß durch die gemeinsame Speicherdrossel hierdurch eingestellt wird, ist durch diesen "Sprung" in der Übertragungsfunktion ein Sprung im Stromverlauf erkennbar. Das Ergänzen des Buckmodes bzw. des Boostmodes durch den Buck-/Boost-Combimode reduziert den zuvor erläuterten Sprung. Die Intensität des Sprungs hängt vom aktuell vorliegenden Dutycycle ab, so daß pauschal anzustreben wäre, den Übergang vom Guckmode in den Buck-Boost-Combimode bei möglichst kleinen Dutycycle-Werten durchzuführen, den Übergang vom Buck-Boost-Combimode in den Boostmode dagegen bei möglichst großen Dutycycle-Werten. Anhand der Übertragungsfunktionen in 2 ist deutlich erkennbar, daß bei kleinen Dutycyle-Werten die Übertragungsfunktionen von Guckmode und Buck-Boost-Combimode nahe zusammenliegen und bei großen Dutycyle-Werten die Übertragungsfunktionen von Boostmode und Buck-Boost-Combimode sich annähern.In the 2 are transfer functions U _out as a function of U _a shown. This results in the following: For a fixed ratio of _from U / U _a is reflected at the transition from Guck fashion in the boost mode (and vice versa, possible only if U _a = U _off) a large change in duty cycle = duty cycle. Since the duty cycle describes the conductive time of the respective operated switching element and the resulting current flow is set by the common storage inductor thereby, this jump in the transfer function, a jump in the current waveform can be seen. The addition of the Buck mode or the Boost mode by the Buck / Boost Combimode reduces the jump explained above. The intensity of the jump depends on the currently available Dutycycle, so that it would be desirable to make the transition from the gaze mode to the Buck Boost Combimode with the smallest possible Dutycycle values, the transition from the Buck Boost Combimode in the boost mode, however, if possible large duty cycle values. Based on the transfer functions in 2 It can be clearly seen that at low duty cycle values, the transfer functions of gaze mode and buck-boost combimode are close together, and at high duty cycle values, the transfer functions of boost mode and buck-boost combimode approximate.

Gegen die Wahl der Umschaltpunkte bei kleinen Dutycycle-Werten bzw. bei großen Dutycycle-Werten spricht, daß der Buck-Boost-Combimode selbst mehr Verluste produziert als der entsprechende Einzelwandler. Hier gilt es, einen Kompromiß festzulegen, der auf Umschaltwerte zielt, wenn sich die Eingansspannung im Bereich von etwa 0,9U_aus < U_ein = > 1,1 U_aus bewegt.Against the choice of switching points at low Dutycycle values or at large Dutycycle values speaks that the Buck Boost Combimode itself produces more losses than the corresponding single transducer. Here it is important to set a compromise which aims at switching values when the input voltage ranges from about 0,9U _from <U _a => 1.1 U _of moves.

Da der Dutycycle zusätzlich durch die Regelvorgabe für die sinusförmige Stromaufnahme (PFC-Forderung) im Regler eingestellt wird, muß davon ausgegangen werden, daß der Umschaltvorgang zwischen den einzelnen Wandlermodes einen Sprung in den Übertragungsfunktionen und somit auch im Stromverlauf aufweist. Zur Bedämpfung der erläuterten Sprungsdynamik wird im Umschaltaugenblick eine Art Softschaltfunktion ähnlich einem Softstartvorgang eingeschaltet, die aus dem Sprungvorgang einen stetigen Änderungsvorgang realisiert. So wird die durch den Buck-Boost-Combimode bereits reduzierte Sprungdynamik zusätzlich bedampft, so daß eine optimale Einstellung der Umschaltwerte erfolgen kann.There the duty cycle additionally by the regulation for the sinusoidal current consumption (PFC requirement) in the controller is set, it must be assumed that the Switchover between the individual converter modes a jump in the transfer functions and thus also in the current flow having. To dampen the explained jump dynamics becomes similar to a kind of soft switching function at the moment of switching over a soft start process turned on, the from the jump process realized a steady change process. So will the already reduced jump dynamics thanks to the Buck Boost Combimode additionally steamed, so that an optimal setting the switching values can take place.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1689070 [0012]
- EP 1689007 [0014]

Claims

Voltage converter circuit for converting a variable input voltage into a stabilized output voltage to be provided as a direct voltage, having a first switching element ( 1 ), z. B. a switching transistor, a first rectifier ( 2 ), z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a storage choke ( 3 ), a second switching element ( 4 ), again z. B. a switching transistor, a second rectifier ( 5 ), again z. B. a rectifier diode or a rectifier transistor, a storage capacitor ( 6 ), a measuring resistor ( 7 ) and a control unit ( 8th ), characterized in that the first switching element ( 1 ) and the second switching element ( 4 ), when the input voltage (U _e ) is greater than that X times the desired output voltage (U _a ) and less than Y times the desired output voltage (U _a ), are controlled synchronously, ie always simultaneously conductive and always are blocking at the same time.

Voltage converter circuit according to claim 1, characterized in that the first switching element ( 1 ) when a transient overvoltage occurs by the control unit ( 8th ) is locked.