DE2506082C2 - Gleichspannungswandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Schaltung ist aus „Electronics", Band 43, Heft 11, S. 95, vom 25.5.1970 bekannt Bei einer Schaltung dieser Art ergibt sich ciie Schwierigkeit, daß einer der beiden Schalttransistoren nicht mit ausreichend hohem Wirkungsgrad arbeitet, & h. nicht optimal durchgesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gleichspannungswandler der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt wird, d. h. möglichst wenig Schaltverluste auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

Beim Anmeldungsgegenstand gelangt die sog. Bootstrap-Schaltung zur Anwendung, wie sie z. B. aus „Elektrische Nachrichtentechnik", von Schröder, Feldmann, Rommel, III. Band „Grundlagen der Impulstechnik und ihre Anwendung beim Fernsehen", Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik GmbH, Berlin-Borsigwalde, 1972, Seiten 194, 210, 211 bekannt ist Diese Schaltung dient bei als Emitterfolger aufgebauten Verstärkerstufen für Wechselspannungssignalc dazu, den Eingangswiderstand der Verstärkerstufe zu erhöhen. Beim Anmeldungsgegenstand handelt es sich dagegen um Schalttransistoren, wobei die Bootstrap-Schaltung den Durchschaltvorgang des einen Schalttransistors beschleunigt und damit die Schaltverluste verringert Gegenüber dem bekannten Gleichspannungswandler bewirkt nämlich der zusätzliche Kondensator eine erhöhte Ansteuerspannung im Steuerkreis des einen Schalttransistors.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 5 beispielsweise erläutert Es zeigen

F i g. 1 den Gleichspannungswandler in einer ersten Ausfuhrungsform,

F i g. 2 einen Signalverlauf zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung der F i g. 1.

F; g. 1 zeigt einen Gleichspannungswandler zur Beleuchtung einer Lichtemissionsdiode. Da eine LED mit etwa 2 V betrieben wird, reicht eine übliche Gleichspannungsqueile von etwa 1,5 V nicht aus, weshalb die Ausführungsform der F i g. 1 etwa die doppelte Spannung einer solchen üblichen Spannungsquelle liefert

In Fig. 1 bezeichnet 10 einen Schaltkreis mit einem Steuertransistor 1 und zwei Schalttransistoren 2,3.11 ist eine Spannungsquelle mit einer Spannung Vcc; 21 eine Last und 22 ein astabiler Multivibrator zur Erzeugung einer Impulsschwingung, dem die Spannung Vcc der Gleichspannungsquelle 11 als Betriebsspannung zugeführt wird. Die Rechteckimpulse des Multivibrators 22 werden der Basis des Transistors 1 zugeführt In F i g. 1 sind 31 und 32 Widerstände, die zwischen den positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle 11 und den Kollektor des Transistors 1 geschaltet sind, dessen Emitter mit deren negativen Anschluß verbunden ist Die Transistoren 2 und 3 sind vom entgegengesetzten Leitungstyp und ihre Basen sind mit dem Kollektor des Transistors 1 verbunden. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle 11 und sein Emitter mit dem Emitter des Transi- stors 3 verbunden, dessen Kollektor mit dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle 11 verbunden ist Der Verbindungspunkt zwischen den Emittern der Transistoren 2 und 3 ist über einen Bootstrap-Kondensator 41 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 31 und 32 verbunden. Mit 23 ist ein Gleichrichterkreis 43 bezeichnet; ein solcher Gleichrichterkreis ist an sich bereits aus der oben erwähnten Literaturstelle „Electronics" bekannt
Der Verbindungspunkt zwischen den Emittern der Transistoren 2 und 3 ist außerdem über die Reihenschaltung eines Kondensators 42 und einer Diode 51 mit der Gleichspannungsquelle 11 verbunden. Der Verbindungspunkt P zwischen dem Kondensator 42 und der Diode 51 ist über den Gleichrichterkreis 23 (Diode 52) mit dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle 11 verbunden. Der Kondensator 43 ist zur Last 21, der LED, parallel geschaltet und der negative Anschluß der Gleichspannungsquelle 11 ist geerdet Bei der Ausführungsform der F i g. 1 ist eine Trockenzelle von 1 ,5 V als

so Gleichspannungsquelle 11 verwendet

Der Transistor 1 wird mit den Rechteckimpulsen des Multivibrators 22 ein- und ausgeschaltet, und entsprechend werden die Transistoren 2 und 3 gegenphasig ein- und ausgeschaltet Es wird angenommen, daß während eines Zeitintervalls Ta der Transistor 2 ausgeschaltet, jedoch der Transistor 3 eingeschaltet ist Durch den Kreis aus dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle 11, der Diode 51, dem Kondensator 42, der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 3 und dem negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle U kann ein Strom fließen, der den Kondensator 42 schnell auf die Spannung Vcc der Spannungsquelle 11 mit der in F i g. 1 gezeigten Polarität auflädt Dabei ergibt sich am Punkt P die Spannung Vcc entsprechend F i g. 2. Die Ladung des Kondensators 42 erfolgt dabei über die Diode 51 und den Transistor 3. Der Kondensator 41 wird auch von der Quelle 11 über den Widerstand 32 geladen.

Wenn während des folgenden Zeitintervalls Tb die Ein- und Ausschaltzustände der Transistoren 2 und 3 umgekehrt werden, ist der Kondensator 42 über den Transistor 2 zur Spannungsquelle 11 in Reihe geschaltet, so daß man am Punkt P die Spannung 2 Vcc erhält Der Kondensator 41 entlädt sich über den Widerstand 31 und die Basis des Transistors 2, und beschleunigt dadurch dessen Durchschaltvorgang so daß der Transistor 2 mit hohem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Wenn die Transistoren 2 und 3 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, erhält man somit am Punkt P Impulse, die sich zwischen den Spannungen Vcc und 2 Vcc ändern, wie F i g. 2 zeigt Die Impulsspannungen, die am Punkt P erhalten werden, werden von dem Gleichrichterkreis 23 gleichgerichtet, so daß der Last 21 die Spannung 2 Vcc zugeführt wird.

Die Schwingungsfrequenz des Multivibrators 22 kann

niedrig sein und z. B. 500 Hz betragen, so daß hohe Harmonische, die z. B. einen Radioempfang stören können, sehr hoch sind, in geringem Maß auftreten und

einen sehr geringen Pegel habea
Versuche haben gezeigt, wenn die Spannung Vcc zu

4,5 V gewählt wird, der verbrauchte Strom ohne Last einschließlich des Mulitvibrators 22 etwa 3 mA beträgt Der Wirkungsgrad beträgt dann bei einem Laststrom von 5OmA etwa 80% und bei einem Laststrom von 200 mA etwa 70%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Gleichspannungswandler mit einer über einer Eingangsgleichspannungsquelle liegenden Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecken zweier Schalttransistoren vom entgegengesetzten Leitungstyp mit zusammengeschlossenen Basen und zusammengeschlossenen Emittern, mit einem mit Rechteckimpulsen periodisch angesteuerten Steuertransistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zu der Kollektor-Basis-Strecke des einen Schalttransistors parallelgeschaltet ist, mit einem einen Widerstand enthaltenen Stromzweig, der zu der Kollektor-Basis-Strecke des anderen Schalttransistors parallelgeschaltet ist, derart, daß die beiden Schalttransistoren im Gegentakt ein- und ausgeschaltet werden, und mit einer Reihenschaltung eines Kondensators und einer Diode, wobei der Kondensator an die Emitter der beiden Schalttransistoren und die Diode an einen Pol der Eingangsgleichspannungsquelle angeschlossen und der Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Diode mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Kollektor-Basis-Strecke des anderen Schalttransistors (2) parallelgeschaltete Stromzweig einen zweiten Widerstand (32) in Reihe enthält und zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände (31, 32) und die Emitter der beiden Schalttransistoren (2,3) ein Kondensator (41) geschaltet ist