DE2439623A1

DE2439623A1 - D.C. voltage convertor for communication equipment - has large number of capacitors charged in parallel and discharged in series

Info

Publication number: DE2439623A1
Application number: DE2439623A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Klein
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1974-08-19
Filing date: 1974-08-19
Publication date: 1976-03-04

Abstract

This voltage multiplication circuit is operated by switching transistors. A switching transistor (1) is used for charging, and a switching transistor (4) is used for connection in series, and they are allocated to each capacitor (6). The first transistors (1) are controlled together by a pulse generator (3) and they are so connected to the second transistors which are allocated to them that the switching states of the second transistors are opposite to those of the first transistors. There may be several units with first transistors (1, 1') secons transistors (4, 4') and capacitors (6, 6'). There is a resistor (2, 2') before each of the first transistors (1, 1').

Description

Gleichspannungswandler für Geräte der Nachrichtentechnik Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler für Geräte der Nachrichtentechnik, bei dem zur Spannungsvervielfachung einer Stromquelle mehrere Speicherkondensatoren mittels Schalttransistoren in periodischer Folge parallel aufgeladen und derart hintereinander geschaltet werden, daß sich ihre Ladespannungen addieren. DC / DC converter for telecommunications equipment The invention relates to a DC / DC converter for telecommunications equipment, in which to multiply the voltage of a current source by means of several storage capacitors Switching transistors are charged in parallel in a periodic sequence and in such a way one behind the other are switched so that their charging voltages add up.

Bei batteriebetriebenen Empfangsgeräten mit Kapazitätsdiodenabstimmung ist es erforderlich, die Abstimmspannung mit Hilfe eines Gleichspannungswandlers zu erzeugen. Die bekannten, mit Ferrittransformatoren versehenen Gleichspannungswandler sind hierfür wenig geeignet, da insbesondere vom Transformator ausgehende Störfelder unerwünschte Mischpr.odukte mit den im Empfänger vorhandenen Frequenzen bilden. Bei der Verwendung von Ferrittransformatoren ohne Luftspalt, treten zudem fertigungsbedingte Streuungen der Schwingfrequenz auf, welche diewAnzahl der durch Mischprodukte hervorgerufenen Störmöglichkeiten weiter erhöhen.For battery-operated receivers with capacitance diode tuning it is necessary to adjust the tuning voltage with the help of a DC voltage converter to create. The known DC / DC converters provided with ferrite transformers are not very suitable for this, as interference fields emanating from the transformer in particular Form unwanted mixed products with the frequencies available in the receiver. When using ferrite transformers without an air gap, there are also production-related Scattering of the oscillation frequency, which is the number of the mixed products Further increase the possibility of interference.

Aus der Zeitschrift "Elektronik", 1966, Heft 7, -Seite 208 ist ein transformatorloser Gleichspannungswandler bekannt, bei dem mittels Schaltertransistoren, Dioden und Speicherkondensatoren eine Spannungsvervielfachung erzielt.wird. Beide Ausgangsklemmen der vorgeschlagenen Schaltung weisen jedoch Potentialunterschiede gegenüber den Eingangsklemmen auf. Zudem müssen die Steuersignalquellen für die einzelnen Transistoren voneinander isoliert sein, welches die Ansteuerung erheblich kompliziert.From the magazine "Electronics", 1966, issue 7, -page 208 is a transformerless DC voltage converter known, in which by means of switch transistors, Diodes and storage capacitors achieve a voltage multiplication. Is. Both However, output terminals of the proposed circuit have potential differences opposite the input terminals. Also have to the control signal sources be isolated from each other for the individual transistors, which is the control considerably complicated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichspannungswandler mit einer problemlosen Ansteuerung der Schalttransistoren zu schaffen.The invention is based on the object of a DC voltage converter to create with a problem-free control of the switching transistors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Speicherkondensator ein erster, zur Ladung dienender Schalttransistor und ein zweiter., zur Hintereinanderschaltung dienender Schalttransistor zugeordnet ist, und daß die von einem Impulserzeuger gemeinsam angesteuertXen ersten Schaltransistoren derart mit den ihnen zugeordneten zweiten Schalttransistoren verknüpft sind, daß die Schaltzustände der zweiten Schalttransistoren invers zu den Schaltzuständen der ersten Schalttransistoren sind.This object is achieved according to the invention in that each storage capacitor a first switching transistor, used for charging, and a second, for series connection Serving switching transistor is assigned, and that of a pulse generator controlled Xen first switching transistors in such a way with their assigned second switching transistors are linked that the switching states of the second switching transistors are inverse to the switching states of the first switching transistors.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die dem Impulserzeuger entnommenen Schaltimpulse unmittelbar den Basisanschlüssen der Schalttransistoren zugeführt werden können, und daß Je eine Eingangs- und Ausgangsklemme gleiches Massepotential aufweisen.The advantages achieved with the invention are in particular: that the switching pulses taken from the pulse generator directly to the base connections of the switching transistors can be supplied, and that one input and one output terminal each have the same ground potential.

Eine vereinfachte Ansteuerung der Schalttransistoren wird nach einer weiteren Ausführung des Gleichspannungswandlers durch die Einbeziehung eines Schalttransitors in einen als Impulserzeuger vorgesehenen astabilen Multivibrator erreicht.A simplified control of the switching transistors is after a further execution of the DC-DC converter through the inclusion of a switching transistor achieved in an astable multivibrator provided as a pulse generator.

Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 einen Gleichspannungswandler- mit separatem Impulserzeuger und Fig. 2 einen Gleichspannungswandler mit integriertem Impulserzeuger.The figures show: FIG. 1 a DC / DC converter with a separate pulse generator and FIG. 2 shows a DC voltage converter with an integrated pulse generator.

@ Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Gleichspannungswandler sind drei mit ihren Emittern an Masse liegende erste NPN-Schalttransistoren 1, 11, 111 mit ihren Basen über je einen Vorwiderstand 2, 2s, 2 an den Ausgang eines Impulserzeugers 3 angeschlossen. @ In the DC-DC converter shown in Fig. 1 are three first NPN switching transistors 1, 11, 111 with their emitters connected to ground with their bases via a series resistor 2, 2s, 2 each to the output of a pulse generator 3 connected.

Jedem der drei ersten Schalttransistoren 1, 1t, lt? ist ein zweiter NPN-Schalttransistor 4, 4', 4'' zugeordnet, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors 1, it, 1?! verbunden ist. Ein dem Eingang des Spannungswandlers zugeordneter zweiter Transistor 4 ist mit seinem Kollektor an eine positive Eingangsklemme 5 angeschlossen und mit seinem-Emitter über einen-ersten von drei Speicherkondensatoren 6, 6', 6'' mit dem Kollektor eines weiteren zweiten Schaltransistors 4t verbunden. Der Emitter dieses zweiten Schalttransistors 4t ist über den zweiten Speicherkondensator 6' mit dem Kollektor eines dem Ausgang des Spannungswandlers zugeordneten zweiten Schalttransistors 4'' verbunden, dessen Emitter über den dritten Speicherkondensator 6'' mit der Anode einer Diode 7 verbunden ist, deren Kathode an einer mit einem Siebkondensator 8 beschalteten Ausgangsklemme 9 liegt. Die den Emittern der zweiten Schalttransistoren 4, 4', 4'' abgewandten Anschlüsse der Speicherkondensatoren 6, 6', 6'' sind jeweils über Widerstände 10, 10', 10'' mit den Basen der zweiten Schalttransistoren 4, 4', 4'' und über je eine Diode 11, 11', 11'' mit der positiven Eingangsklemme 5 verbunden, wobei die Dioden 11, 111, 11" mit ihren Anoden an der positiven Eingangsklemme 5 liegen. Jedem der zweiten Schalttransistoren 4,4', 4'' ist eine Diode 12, 12', 12'' zugeordnet, derart, daß die Diode mit ihrer Anode am Emitter und mit ihrer Kathode an der Basis des Transistors liegt.Each of the first three switching transistors 1, 1t, lt? is a second NPN switching transistor 4, 4 ', 4' 'assigned, its base with the collector of the first Transistor 1, it, 1 ?! connected is. One assigned to the input of the voltage converter The collector of the second transistor 4 is connected to a positive input terminal 5 connected and with its-emitter via one-first of three storage capacitors 6, 6 ', 6' 'connected to the collector of a further second switching transistor 4t. The emitter of this second switching transistor 4t is via the second storage capacitor 6 'with the collector of a second associated with the output of the voltage converter Switching transistor 4 ″ connected, the emitter of which via the third storage capacitor 6 '' is connected to the anode of a diode 7, the cathode of which is connected to a Filter capacitor 8 connected output terminal 9 is. The emitters of the second Switching transistors 4, 4 ', 4' 'connections of the storage capacitors 6 facing away from them, 6 ', 6 "are each connected to the bases of the second switching transistors via resistors 10, 10', 10" 4, 4 ', 4' 'and one diode 11, 11', 11 '' each with the positive input terminal 5 connected, the diodes 11, 111, 11 ″ having their anodes connected to the positive input terminal 5 lie. Each of the second switching transistors 4,4 ', 4 "is one Diode 12, 12 ', 12' 'assigned in such a way that the diode with its anode on the emitter and its cathode is connected to the base of the transistor.

Der Gleichspannungswandler wirkt folgendermaßen: Vom Impulserzeuger 3 gelangen in periodischer Folge positive Impulse auf die Basen der sersten Schalttransistoren 1, 1', 1''. Dadurch werden diese Schalttransistoren gemeinsam im Takt der Impulse durchgeschaltet. Infolge einer Ansteuerung der zweiten Schaltertransistoren 4, 4?, 4'', welche noch näher erläutert wird, verhalten sich die Schaltzustände der zweiten Schaltertransistoren 4, 4, 4'' invers zu den Schaltzuständen der ersten Schaltertransistoren 1, 1t . In der Phase, in der die ersten Schaltertransistoren 1, 1', 1" durchgeschaltet sind, fließt ein Ladestrom von einer Stromquelle 13 über die Eingangsklemme 5, von dort in paralleler Verzweigung über die Dioden 11, 11', 11'', die Speicherkondensatoren 6, 6', 6'', -die Dioden 12, 12t, 12'' und die ersten Schaltertranistoren 1, 1', 1'' nach Masse und von dort über die mit ihr verbundene Eingangsklemme 14 zur Stromquelle 13. In der zweiten Phase werden die zweiten Schalttransistoren 4, 4', 4" durchgeschaltet und damit die zuvor aufgeladenen Speicherkondensatoren 6, 6', 6'' mit der Stromquelle 13 in Reihe geschaltet. Zur Spannung der Stromquelle 13 addieren sich die Ladespannungen der drei Speicherkondensatoren 6, 6', 6''. Die sich gegenüber der an Masse liegenden Ausgangsklemmen 15 ergebende positive Gesamtspannung gelangt über die Diode 7 an die Ausgangsklemme 9.The DC / DC converter works as follows: From the pulse generator 3 arrive in a periodic sequence positive pulses on the bases of the sersten switching transistors 1, 1 ', 1' '. As a result, these switching transistors are synchronized with the pulses switched through. As a result of an activation of the second switch transistors 4, 4 ?, 4 '', which will be explained in more detail, behave the switching states of the second Switch transistors 4, 4, 4 ″ inversely to the switching states of the first switch transistors 1, 1t. In the phase in which the first switch transistors 1, 1 ', 1 "are switched on are, a charging current flows from a current source 13 via the input terminal 5, of there in parallel branching via the diodes 11, 11 ', 11 ", the storage capacitors 6, 6 ', 6 ", -the diodes 12, 12t, 12" and the first switch transistors 1, 1', 1 '' to ground and from there via the input terminal 14 connected to it to the power source 13. In the second phase, the second switching transistors 4, 4 ', 4 "are switched through and thus the previously charged storage capacitors 6, 6 ', 6' 'with the power source 13 connected in series. The charging voltages add up to the voltage of the current source 13 of the three storage capacitors 6, 6 ', 6 ". The opposite of the mass Positive total voltage resulting from output terminals 15 is applied via diode 7 the output terminal 9.

Für die Ansteuerung der jeweils ersten und zweiten Schaltertransistorenpaare gelten die gleichen Bedingungen. Wird die Basis eines ersten Schaltertransistors 1, 1t 1'' positiv angesteuert, so findet ein Stromfluß über die Diode 12, 12', 12'' statt. Dien der Diode 12, 12', 12'' entstehende Durchbruchspannung sperrt den zweiten Schaltertransistor 4, 4', 4'', ;Wird.For controlling the respective first and second pairs of switching transistors the same conditions apply. Becomes the base of a first switch transistor 1, 1t 1 '' positive controlled, there is a current flow through the Diode 12, 12 ', 12' 'instead. The breakdown voltage generated by the diode 12, 12 ', 12 " blocks the second switch transistor 4, 4 ', 4 ",; Will.

nun die Basis des ersten Sehaitertransistors 1, 1', 1'' nicht mehr positiv angesteuert, so entfällt der Stromfluß über die Diode 12, 12', 12tX und die Basis des zweiten Schaltertransistors 4, 4', 4'' wird aufgrund des an einer positiven Spannung liegenden Widerstandes 10, 10', 10 positiv, und. der zweite Schaltertransistor 4, 4t, 4'' schaltet durch.now the base of the first Sehaitertransistor 1, 1 ', 1' 'no longer driven positively, there is no current flow through the diode 12, 12 ', 12tX and the base of the second switch transistor 4, 4 ', 4 "is due to the at one positive voltage lying resistor 10, 10 ', 10 positive, and. the second switch transistor 4, 4t, 4 '' switches through.

Wie die Abbildung 2 zeigt, läßt der Impulserzeuger 3 in vorteilhafter Weise integrieren, indem ein erster Schaltertransistor 1, 1', 1'' gleichzeitig gls Teil eines aus einem Transistor 16, Kondensatoren 17, 18 und Widerständen 19, 20, 21 bestehenden astabilen Multivibrators verwendet wird.As Figure 2 shows, the pulse generator 3 can be advantageous Integrate way by a first switch transistor 1, 1 ', 1' 'at the same time gls Part of a transistor 16, capacitors 17, 18 and resistors 19, 20, 21 existing astable multivibrators are used.

Claims

1. DC / DC converter for telecommunications equipment, in which to multiply the voltage of a current source by means of several storage capacitors Switching transistors are charged in parallel in a periodic sequence and in such a way one behind the other switched so that their charging voltages add up, characterized in that that each storage capacitor (6, 6 ', 6 ") has a first switching transistor used for charging (1, 1 ', 1' ') and a second switching transistor used for series connection (4, 4 ', 4' ') isb assigned, and that those of a pulse generator (3) are common controlled first switching transistors (1, 1t, 1) in such a way with the associated with them second switching transistors (4, 4 ', 4' ') are linked that the switching states of the second switching transistors inversely to the switching states of the first switching transistors are.

2. DC voltage converter according to claim 1, characterized in that that the collector of each first switching transistor (1, 1 ', 1 ") with the base of it associated second switching transistor (4, 4 ', 4' ') is connected to its base-emitter path a diode (12, 12 ', 12' ') is connected in anti-parallel, and that each base has one second switching transistor (4, 4 *, 4 | t) via a resistor (10, 10 ', 10 ") a Voltage with the polarity of the output terminal (9) is supplied.

3. DC voltage converter according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that one of the first switching transistors (1, 1 !, 1'1) 'is a component an astable multivibrator provided as a pulse generator (3).

L e r s e i t e