DE2204019A1

DE2204019A1 - Mikro-Gleichspannungsumformer

Info

Publication number: DE2204019A1
Application number: DE19722204019
Authority: DE
Inventors: Guy de Sceaux; Fontaine Jean Montrouge; Bergh (Frankreich)
Original assignee: Nokia Inc
Current assignee: Nokia Inc
Priority date: 1971-01-29
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1972-08-10
Also published as: CH556619A; FR2123209B2; FR2123209A2; NL7201143A; IT1044971B; BE778491R; GB1341327A; JPS4886059A

Description

COMPAGNIE IiJDUSTRIELIiE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL
12, rue de la Baume, PARIS (8), Frankreich

MIKRO-GLEICHSPANNUWGSUMFORMER

In der Hauptpatentanmeldung wird ein Mikro-Gleichspannungsumformer "beschrieben, der einen Gleichstrom mit einer Spannung von etwa 10 V aus einer Energiequelle abgibt, die mit einer Spannung von weniger als I V arbeitet. Bei dieser Vorrichtung erfolgen die Regelung der an einen Verbraucherstromkreis abgegebenen Spannung und der Anlauf automatisch mit Hilfe eines Regelwiderstands, der im Polarisationsstromkreis der Basis eines Transistors liegt, dessen Kollektor-Plmitter-Ubergang im Eingangskreis des Umformers in Reihe mit der Primärwicklung eines drei Wicklungen aufweisenden Transformators geschaltet ist. Der erfindungsgemässe Mikro-Gleichspannungsumformer, der in der Hau-ptpatentanmeldung beschrieben wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regelwiderstand von dem Übergang zwischen dem D-Pol und dem S-PoI eines Feldeffekttransistors bzw. eines MOS-Transistors gebildet wird, des-

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sen Tor an der Ausgangsspannung liegt. Dank dieses Merkmals ist der dem Ausgangskreis entnommene Strom äusserst gering, und zwar aufgrund der sehr hohen Impedanz, den der Feldeffekttransistor "bzw. der MOS-Transistor, vom Ausgang 17 des Mikro-Gleichspannungsumformers der Pig.aus gesehen, aufweist. Aus diesem Grunde arbeitet der Mikro-Gleichspannungsumformer mit einem sehr hohen Wirkungsgrad, selbst wenn die Eingangsgleichspannung etwa 0,5 V beträgt, obwohl das Volumen des Mikro-Gleichspannungsumformers weniger als 0,5 cm ausmacht. Die Stabilisierung der Ausgangsspannung wird in allen Fällen, in denen derartige Vorrichtungen verwendet werden, einwandfrei gewährleistet, denn eine Änderung der Last um 25 Prozent bewirkt eine AusgangsSpannungsänderung von etwa 1 Prozent,

Der Benutzer fordert jedoeh mitunter eine erhöhte Ausgangsspannungsstabilisierung, ohne jedoch eine beträchtliche Verringerung des Wirkungsgrads oder eine beträchtliche Erhöhung der Abmessungen der Vorrichtung in Kauf zu nehmen.

Die Anmelderin hat daher die erfindungsgeraässe Vorrichtung verbessert, und zwar dadurch, dass der Einfluss auf den Eingangskreis durch die im Primärstromkreis enthaltene Stabilisierungsschleife, welche die Polarisierung der Basis des Transistors vornimmt, erhöht wurde.

Gegenstand der Erfindung ist ein Mikro-Gleichspannungsumformer zur Spannungserhöhung, der eine vollkommen geregelte Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle abgibt, be-

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stehend im wesentlichen aus einem an der Spannungsquelle liegenden Eingangskreis und einem mit dem Verbraucherstromkreis verbundenen Ausgangskreis, wobei der Eingangskreis die Primärwicklung eines drei Wicklungen aufweisenden Transformators enthält, die mit dem Kollektor-Emitter-Übergang eines Transistors in Reihe geschaltet ist, während der Ausgangskreis im wesentlichen die Sekundärwicklung des Transformators und eine Diode enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die AusgangsSpannungsstabilisierung selbsttätig dadurch erfolgt, dass in den Polarisationsstromkreis der Basis des Transistors in Reihe mit der dritten Wicklung des Transformators zwei Feldeffekttransistoren bzw. MOS-Transistoren derart zwischengeschaltet sind, dass das Tor des ersten Feldeffekttransistors an der Ausgangsspannung des Mikro-Grleichspannungsumformers liegt und das Tor des zweiten Feldeffekttransistors oder MOS-Transistors mit dem D-Pol des Feldeffekttransistors über einen Spannungsverstärker verbunden ist, während die S-PoIe der beiden Feldeffekttransistoren bzw. MOS-Transistoren an der Eingangsklemme des zur Spannungserhöhung dienenden Mikro-GIeichspannungsumformers liegen.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung enthält die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung, aus der die Schaltung derartiger Feldeffekttransistoren hervorgeht, die in der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Vorrichtung verwendet werden.

Bei der Fig. handelt es sich um Fig. 2 der Hauptpatentanmeldung mit den gleichen Kennzahlen.

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Wie in der Hauptpatentanmeldung liegt an den Klemmen der Gleichspannungsquelle die Primärwicklung 12^f des mit drei Wicklungen versehenen Transformators 12. Die Wicklung 12' ist mit dem Kollektor-Emitter-Übergang des Transistors 13 in Reihe geschaltet, dessen Basis 13' mit der Eingangsklemme über die Wicklung 12" des Transformators 12 und über die aus S-PoI 16" und D-Pol 16¹" bestehende Schaltung des Feldeffekt- bzw. MOS-Transistors 16 verbunden ist. Entsprechend der Hauptpatentanmeldung enthält der Ausgangskreis die Sekundärwicklung 12" des mit drei Wicklungen versehenen Transformators die Diode 14 und den Kondensator 15 mit hohem Wert. Ferner sind der Polarisationswiderstand 18 und der Filterwiderstand 19 vorgesehen» Der Kondensator 20 mit hohem Wert liegt an den Klemmen der Spannungsquelle. Der Entkopplungskondensator 21 ist zwischen dem S-PoI und dem Ausgang der Wicklung 12"' des Transformators ange s chlo s s en.

Eine Verbesserung in bezug auf die Hauptpatentanmeldung besteht darin, dass zwischen dem Tor 16^f des Feldeffekt- bzw. MOS-Transistors und dem Ausgang 17 des Mikro-Gleichspannungsumformers ein zweiter Feldeffekt- bzw. MOS-Transistor 40 angeschlossen ist, dessen S-PoI 41 an den Eingangskreis und dessen D-Pol 42 an die Klemme 11 über einen Widerstand 43 mit hohem Wert, d.h. von etwa von 1 Megohm, angeschlossen ist, während das Tor 44 des Feldeffekttransistors 40 am Ausgang 17 des Mikro-Gleichspannungsumformers liegt. Zwischen dem Feldeffekttransistor 16 und dem Feldeffekttransistor 40

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liegt der Spannungsverstärker 45, dessen Verstärkung entsprechend der gewünschten Spannungsstabilisierung bestimmt wird. Die S-PoIe 16" und 41 der beiden Feldeffekttransistoren 16 "bzw. 40 sind mit der Eingangsklemme 11* des Mikro-Gleichspannungsumrichters verbunden.

Der Energieverbrauch dieser Regelschaltung ist aufgrund der äusserst hohen Impedanz der gesamten Vorrichtung sehr gering. Beim Betrieb einer derartig abgewandelten Vorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung wurde keine merkliche Verringerung des Wirkungsgrads festgestellt. Da die verwendeten Bauteile geringe Abmessungen haben, bleibt der Mikro-Gleichspannungsumformer in der Gr'dssenordnung von 0,5 cm .

Im übrigen können der Feldeffekttransistor durch einen MOS-Transistor und die Spannungsverstärkungsvorrichtung durch eine andere derartige Vorrichtung mit geringerer Verstärkung ersetzt werden.

-Patentansprüche-

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Claims

220A01 9 PATENTANSPRÜCHE

1.) Mikro-Gleichspaanungsumformer zur Spannungserhöhung, der eine vollkommen geregelte Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle abgibt, bestehend im wesentlichen aus einem an der Spannungsquelle liegenden Eingangskreis und einem mit dem Verbraucherstromkreis verbundenen Ausgangskreis, wobei der Eingangskreis die Primärwicklung eines drei Wicklungen aufweisenden Transformators enthält, die mit dem Kollektor-Fmitter-Ubergang eines Transistors in Reihe geschaltet ist, während der Ausgangskreis im wesentlichen die Sekundärwicklung des Transformators und eine Diode enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannungsstabilisierung selbsttätig dadurch erfolgt, dass in den Polarisationsstromkreis der Basis (13¹) des Transistors (13) in Reihe mit der dritten Wicklung (12'") des Transformators (12) zwei Feldeffekttransistoren (16,40) derart zwischengeschaltet sind, dass das Tor (44) des ersten Feldeffekttransistors (40) an der Ausgangsspannung des Mikro-Gleichspannungsumformers liegt und das Tor (16·) des zweiten Feldeffekttransistors (16) mit dem D-Pol (42) des Feldeffekttransistors (40) über einen Spannungsverstärker (45) verbunden ist, während die S-PoIe (16",41) der beiden Feldeffekttransistoren (16,40) an der Eingangsklemrae des zur Spannungserhöhung dienenden Mikro-Gleichspannungsumformers liegen.

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2. Mikro-Gleichspannungsumformer zur Spannungserh'ohung, der eine vollkommen geregelte Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle abgibt, bestehend im wesentlichen aus einem an der Spannungsquelle liegenden Eingangskreis und einem mit dem Verbraucherstromkreis verbundenen Ausgangskreis, wobei der Eingangskreis die Primärwicklung eines drei Wicklungen aufweisenden Transformators enthält, die mit dem Kollektor-Emitter-Übergang eines Transistors in Reihe geschaltet ist, während der Ausgangskreis im wesentlichen die Sekundärwicklung des Transformators und eine Diode enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannungsstabilisierung selbsttätig dadurch erfolgt, dass in den Polarisationskreis der Basis (13^f) des Transistors (13) in Reihe mit der dritten Wicklung (I2"^f) des Transformators (12) zwei MOS-Transistoren (16,40) derart zwischengeschaltet sind, dass das Tor (44) des ersten MOS-Transistors (40) an der Ausgangsspannung des Mikro-Gleichspannungsumformers liegt und das Tor (16■) des zweiten MOS-Transistors (16) mit dem D-Pol (42) des MOS-Transistors (40) über einen Spannungsverstärker (45) verbunden ist, während die S-PoIe (16",41) der beiden MOS-Transistoren (16,40) an der Eingangsklemme des zur Spannungserhöhung dienenden Mikro-Gleichspannungsumformers liegen.

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