DE3038217A1

DE3038217A1 - Wandlerschaltung mit pulsbreitenmodulation

Info

Publication number: DE3038217A1
Application number: DE19803038217
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Aloha Oreg. White
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1981-04-30
Also published as: CA1167916A; JPS5658777A; FR2467505A1; GB2060220B; FR2467505B1; GB2060220A

Description

Patentanwälte Dipl.-f ΠΟ. Joachim SUBSSQ München zweibrü<*en₈tr.is

p_mf-.<i_m,₁R«n™™,t»«_u». ^r ** D-SOOO München 2

Dr. Hans-Herbert Stoffregen Hanau ÄTolT⁸

TEKTRONIX, Inc.
Beaverton, Oregon 97077

V.St.A. München, 10.10.80

pu-es 12 142

Wandlerschaltung mit Pulsbreitenmodulation

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zur Wandlung und Regulierung einer Gleichspannung durch selektives periodisches Einschalten eines abgestimmten Schwingkreises.

Beispiele solcher Schaltungen sind aus der U.S. Patentschrift Nr. 39 53 779, einer Veröffentlichung mit dem Titel: "A 95 Percent Efficient 1 kW DC Converter with an Internal Frequency of 50 kHz" von F.C. Schwarz und J.B. Klaassens, Power Electronics Laboratory, Department of Electrical Engineering, State University of Technololy, Delft, Holland, sowie aus der U.S. Patentschrift Nr. 35 96 165 bekannt. Prinzipiell arbeiten solche Schaltungen mit periodischem Anlegen einer Gleichspannungsquelle an einen Schwingkreis, wodurch in dem abgestimmten Kreis ein Wechselstrom erzeugt wird, dieser Wechselstrom wird auf einen anderen Pegel transformiert und ergibt nach Gleichrichtung ein gewünschtes Gleichspannungspotential. Eine begrenzte Regelung kann durch Änderung der Einschaltrate in Zusammenhang mit Änderungen der Eingangsversorgung oder der Ausgangslast erreicht werden.

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In beiden aus den U.S. Patentschriften Nr. 39 53 779 und 35 96 165 bekannten Schaltungen werden die abgestimmten Elemente mit einer Rate (Frequenz) eingeschaltet, die sich in einstellbarem Abstand von der Resonanz befindet, um so Wandlung und Regulierung zu erreichen. Ein Nachteil solcher Schaltungen ist ihr auf einen Lastbereich von ungefähr 2:1, daß heißt von ungefähr halber zu voller Belastung begrenzter Regelbereich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Wandlerschaltung und ein Wandlerverfahren zur Wandlung und Regulierung einer Gleichspannung über einen breiten Variationsbereich der Eingangsversorgung als auch der Ausgangslast verfügbar zu machen. Hierbei wird von einer Wandlerschaltung gemäß voranstehend zitierter US-PS 35 96 165 ausgegangen. Die* Lösung der Aufgabe besteht allgemein darin, daß die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung durch Pulsbreitenmodulation anstatt durch Frequenzmodulation gesteuert wird.

Im Einzelnen umfaßt die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung einen abgestimmten Schwingkreis, eine Schaltvorrichtung zur periodischen Versorgung der Schaltung mit Gleichspannung zum Bereitstellen eines Wechselstroms in der Schaltung, der eine konstante, im wesentlichen der Resonanzfrequenz der Schaltung gleiche Frequenz aufweist, eine Ausgangsvorrichtung zur Bereitstellung eines Ausgangssignals in Reaktion auf die Wechselspannung, und eine Pulsbreiten-Modulationseinrichtung zur Änderung der Dauer jedes periodischen Einschaltens abhängig vom Ausgangspegel. Die abgestimmte Schaltung umfaßt eine Induktivität und eine Kapazität, die in Serie mit der Primärwicklung eines Ausgangstransformators geschaltet sind, dessen Sekundärwicklung wiederum mit einer konventionellen Dioden-Kapazitätsgleichrichterschaltung verbunden ist, um schließlich ein Gleichspannungs-Ausgangssignal zu erzeuge.. Ändert sich während des Betriebes der Eingangsversorgungspegel oder die Ausgangslast und beeinflußt so den Pegel des Ausgangs-

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signals der Schaltung, so verlängert oder verkürzt die Pulsbreitenmodulationsvorrichtung die Dauer des periodischen Einschaltens der abgestimmten Schaltung auf solche Weise, daß das Ausgangssignal auf einem konstanten regulierten Pegel gehalten wird.

Hauptsächliche Vorteile der Schaltung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung liegen in ihrer Einfachheit im Aufbau als auch in der geringen Störanfälligkeit und in der Fähigkeit zu einer effizienten Spannungsregelung über einen relativ breiten Variationsbereich von Eingangs- und Ausgangspegeln. Insbesondere wird der Regelbereich einer Schaltung gemäß der US-PS 35 96 165 übertroffen.

Die gestellte Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung durch effektive Spannungswandlung und Regelung mit einem abgestimmten Resonanzschwingkreis gelöst, dessen Resonanzelemente periodisch mit einer festlegbaren konstanten Rate an eine Gleichspannungsquelle gelegt werden, wobei die Zeitdauer des Einschaltens in Abhängigkeit von der Eingangsversorgung und der Ausgangslast variiert wird.

Die voranstehend beschriebene allgemeine Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der detaillierten Beschreibung der Erfindung in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.

Es zeigen:

Fig.l ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Wandler- und Regelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
* .t _ . ■

Fig. 2 und 3 eine Mehrzahl von Signalformen, die die Betriebsweise der Schaltung von Fig.l erläutern;

Fig.4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform der Wandler- und Regelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.

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In Fig. 1 ist in vereinfachter schematischer Form beispielhaft eine Ausführungsform der Wandler- und Regelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Sie umfaßt eine Induktivität 22 und eine Kapazität 24, die zusammen einen abgestimmten Schwingkreis 21 ausbilden, der in Serienschaltung mit der Primärwicklung 25 eines Ausgangstransformators 20, dessen Sekundärwicklung 41 an ein Paar von Ausgangsklemmen 44, 46 über eine konventionelle Dioden-Kapazitätsgleichrichterschaltung angeschlossen ist, verbunden ist; weiterhin Schaltvorrichtungen 26 und 28 und ein Paar parallelgeschalteter Dioden 30 und 32, die jeweils selektiv den Schwingkreis 21 und die Transformatorwicklung 25 von einer Gleichspannungsquelle 34 versorgen; und eine Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42, die zwischen den Ausgangsklemmen 44, 46 und den S ehalt vorrichtungen 26, 28 zur Steuerung des Betriebes der Schaltvorrichtungen auf eine nachstehend näher beschriebene Weise angeschlossen ist. Die beiden Schaltvorrichtungen 26, 28 können aus jeder passend gewählten Anordnung bestehen, die hohe Schaltraten in der Gegend von 25 kHz und elektronische Steuerung erlaubt. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist die Transistoranordnung, die in der voranstehend erwähnten US-PS 35 96 165 beschrieben ist. In ähnlicher Weise kann die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 jede passende Einheit sein, die zum Steuern der "EIN"- und "AUS"- Zustände der beiden Schaltvorrichtungen entsprechend einem an den zwei Klemmen 44, 46 vorhandenen Spannungspegel fähig ist. Ein Beispiel für eine solche Einheit ist die unter der Bezeichnung 3524 von Herstellern wie Silicon General und Texas Instruments vertriebene.

Im Betrieb aktiviert die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 alternativ die beiden" Schaltvorrichtungen 26, 28 auf eine solche Weise, daß in dem Schwingkreis 21 und der Transformatorwicklung 25 ein Wechselstrom erzeugt wird, dessen Größe und Periodendauer ausreicht, um an den Ausgangsklemmen 44, 46 nach Transformieren durch den Transformator 20 und folgender Gleichrichtung ein Gleichspannungspotential einstellbarer, geregelter Größe bereitzustellen. Ein

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eingehenderes Verständnis der Schaltung von Fig. 1 wird durch Betrachtung der in Fig. 2 und 3 dargestellten Signalformen erreicht, wobei die mit "CLK" bezeichnete Kurve ein Taktsignal (in dem jedes Paar benachbarter Impulse einen Einzelzyklus bildet) bezüglich der zeitabhängigen Betriebsweise der Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 darstellt; die mit "DRIVE" bezeichnete Kurve stellt den EIN/AUS-Zustand der beiden Schaltvorrichtungen 26, 28 dar, die mit e₁ bezeichnete Kurve die auf die durch den Schwingkreis 24 und die Transformatorwicklung 25 ausgebildete Schaltung während des Betriebes der Schaltvorrichtungen aufgeprägte Spannung, und die mit e . und i- . bezeichneten Kurven repräsentieren jeweils Spannung und Strom, die in der Primärwicklung allein entwickelt werden. Die vier in Fig. 2 mit i -(D ^Dis i '(4) ^Dezeichneten Kurven sind Segmente von Komponenten der i .-Kurve, die aus darstellungstechnischen Gründen getrennt wurde. Jede der Spannungs- und Stromkurven ist mit den anderen in Beziehung gesetzt durch Reihen gestrichelter Linien und Zeitmarken t- bis t- - , um das Eintreten signifikanter Ereignisse während ihrer Erzeugung darzustellen. Ein mit T bezeichneter Pfeil zeigt die Beziehung eines halben Zyklus der CLK-Kurve zur Periodizität der verbleibenden Kurven in den Figuren. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß Induktivität 22 und Kapazität 24, die den Schwingkreis 21 ausbilden, eine reine Blindkomponente aufweisen und daß die Primärwicklung 25 primär als Widerstand in Parallelschaltung zu einer diodengekoppelten Kapazität aufgefaßt wird. Es ist zu beachten, daß in der "DRIVE" Kurve der Fig. 2 und 3 die mit "S 26" bezeichnete durchgezogene Linie den Zustand der Schaltvorrichtung 26 repräsentiert, die mit ¹¹S 28" bezeichnete gestrichelte Linie·den Zustand der Schaltvorrichtung 28, wobei in beiden Fällen ein hoher Pegel einen geschlossenen oder "EIN" Zustand und ein niedriger Pegel einen offenen oder "AUS" Zustand bezeichnet. Weiterhin ist zu beachten, daß die Schaltvorrichtungen 26 und 28 zwar möglicherweise zur selben Zeit offen sein können, jedoch nicht zum selben Zeitpunkt geschlossen sein dürfen, da eine solche Bedingung die Eingangsquelle .34 effektiv kurzschließen würde.

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Es sei als Startpunkt angenommen, daß zu einem Zeitpunkt direkt vor der Zeit t.. die Schaltvorrichtungen 26 und 28 offen sind, wie durch die "DRIVE" Kurve von Fig. 2 angezeigt, und ein Strom i . in positiver Richtung fließt, wie der Pfeil 50 in Fig. 1 anzeigt, und zwar durch die von Induktivität 22, Kapazität 24, Primärwicklung 25 des Transformators und die auf Durchlaß geschaltete Diode 32 ausgebildete Schaltung, wobei als Quelle des Stroms i . die Entladung der in der Kapazität 24 während des vorhergehenden Betriebs der Schaltung gespeicherten Ladung dient. Zum Zeitpunkt t^ bewirkt die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42, wie in der "DRIVE" Kurve von Fig. 2 dargestellt, das Schließen der Schaltvorrichtung 26 und bewirkt so, daß die Spannung E. der Gleichspannungsquelle 34 auf den Schwingkreis 21 und die Primärwicklung 25 aufgeprägt wird, wie in der e- Kurve dargestellt. Dies bewirkt ein steiles Ansteigen in positiver Richtung des Stromes i . , wie Kurve ¹DrKl) darstellt, bis zum Zeitpunkt t„ ein Maximum erreicht ist und dann einen Abfall gemäß der typischen Impulsantwort einer LC-Serienschaltung auf eine stufenförmige Wellenform. (Es wird vorausgesetzt, daß der Leser mit der typischen Impuls-Antwort einer solchen LC-Schaltung auf sowohl positive als auch negative Stufenfunktionen vertraut ist). Man beachte, daß die Diode 32 durch das Anlegen der Quellenspannung E. in Sperrichtung gepolt wird und der Strompfad für den Strom i . nun durch die Quelle 34 verläuft. Bliebe die Schaltvorrichtung 26 geschlossen, so würde der Strom i . um Null oszillieren mit der Resonanzfrequenz der LC-Schaltung, und zwar exponentiell gedämpft wie in dem gepunkteten Abschnitt der i -r-t) Kurve dargestellt.

Zum Zeitpunkt t„ ist jedoch die Schaltvorrichtung 26 offen und die Quellenspannung E. von der Schaltung abgetrennt. Anstatt bis auf Null zurückzugehen, bleibt jedoch der Strom i .für eine kurze Zeit durch das zusammenbrechende Feld der Induktivität 22 aufrechterhalten und wird dazu bewirkt,

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daß er noch einmal durch die die nun in Durchlaßrichtung gepolte Diode 32 umfassende Schaltung fließt, bis er den Wert Null zum Zeitpunkt t. erreicht. Zu dem Zeitpunkt ist das Feld der Induktivität 22 abgebaut und die auf ein Maximalpotential, das größer als das der Quelle 34 ist, aufgeladene Kapazität 24 treibt den Strom i . in umgekehrter Richtung hinter die wieder in Sperrichtung gepolte Diode 32, durch die in Durchlaßrichtung gepolte Diode 30 und zurück in die Quelle 34 selbst. Dieses Phänomen ist durch einen Vergleich der in Fig. 2 mit e.. und i ■ (o\ bezeichneten Kurven dargestellt.

Es wird daran erinnert, daß der LC-Schwingkreis von hoher Güte (hohes Q), der bei seiner Resonanzfrequenz betrieben wird, eine Spannung an der Kapazität erzeugen wird, deren Spitzenwert ungefähr dem Produkt aus Q und der Treiberspannung entspricht; mit beispielsweise E.=300 Volt und Q=IO entsteht in erster Näherung eine Spannung an der Kapazität von ungefähr 3000 Volt.

Während die Ladung der Kapazität 24 abgebaut wird, steigt der Strom i . bis zu einem Maximalwert im Zeitpunkt t,- und beginnt dann wieder bis zum Wert Null abzufallen. Bliebe die Schaltung ungestört, so sänke der Strom i . bis auf Null und flösse dann in positiver Richtung durch die dann in Durchlaßrichtung gepolte Diode 32, wie mit dem gepunkteten Abschnitt der Kurve i ■ rn\ angedeutet, bis er auf Null abgebaut wird.

Zum Zeitpunkt t_g ist die Schaltvorrichtung 28 geschlossen und der in umgekehrter Richtung durch die Quelle 34 fließende Strom i .'wird plötzlich parallelgeschaltet durch den Widerstandswert Null der Schaltvorrichtung. Wie in der Kurve i _ri/ ₃\ angedeutet, bewirkt dies ein plötzliches Ansteigen der Stärke des Stromes i . , noch in der umgekehrten Richtung, bis er zum Zeitpunkt t„ einen Maximalwert erreicht und dann auf Null absinkt. Wie voranstehend beschrieben würde der Strom i_Dri, bliebe die Schaltvorrichtung 28 geschlossen, um Null oszillieren mit der typischen Impulsantwort eines Serien-LC-Schaltkreises beim Entfernen

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einer stufenförmigen Wellenform. Jedoch wird zum Zeitpunkt t_o die Schaltvorrichtung 28 wieder geöffnet und der Strom

i . , der für eine kurze Zeit wiederum durch das zusammenprx'

brechende Feld der Induktivität 22 aufrechterhalten wird, wird ein zweitesmal durch die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode 30 und in die Quelle 34 gezwungen, bis er zum Zeitpunkt t„ auf Null abfällt, wenn die Kapazität 24, die nun durch den vorher in umgekehrter Richtung fließenden Strom auf ihr maximales negatives Potential aufgeladen ist, beginnt sich zu entladen und den Strom wieder in Vorwärtsrichtung durch die Diode 32 zu treiben, wie mit der mit

i ■ t_Λ\ bezeichneten Kurve angedeutet ist. Während sich die pn(,4)

Ladung der Kapazität 24 abbaut, erreicht der Strom i . ein Maximum zum Zeitpunkt t.„ und beginnt bis zum Zeitpunkt t_l1 abzufallen, wenn die Schaltvorrichtung 26 wieder geschlossen ist und der Vorgang wiederholt wird.

Wie weiter oben beschrieben, bilden die vier Teilströme i -Ci) ^Di^s i '(δ) zusammen den tatsächlich durch die Transformatorwicklung 25 des Transformators fließenden Strom i _ri< Obwohl der Strom i_nr· in gewisser Weise sinusförmig ist, wird die über der Primärwicklung 25 entwickelte Spannung e . im wesentlichen durch eine Rechteckwelle beschrieben, hauptsächlich wegen der verwendeten Last in der Schaltung, in der die Dioden 36 und 38 die Ladung der Kapazität 40 bewirken. Für eine reine Wechselspannungs-Widerstandslast wäre die Spannung e . weniger eine Rechteckwelle und dem sinusförmigen Verlauf des Stromes i
ähnlicher.

Die Steuerung der beiden Schaltvorrichtungen 26, 28 zum Erreichen der voranstehend beschriebenen Betriebsweise wird durch die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 erreicht, die zwischen die Ausgangsklemmen 44, 46 der Schaltung und die beiden Schaltvorrichtungen gelegt ist. Während der normalen ungestörten Betriebsweise produziert die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung eine Reihe von Pulsen, beispielsweise wie sie mit der "DRIVE" Kurve in Fig. 2 dargestellt sind, und zwar mit konstanter Rate, vorzugsweise gleich der

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Resonanzfrequenz der abgestimmten Schaltung 21, und mit einer Breite oder periodischen Dauer, die zum Schließen jeder der Schaltvorrichtungen 26, 28 für ungefähr 30 % jedes Betriebszyklus ausreicht, wobei der Betriebszyklus weiter vorn als zwei Zyklen der "CLK"-Kurve definiert ist und die Schaltvorrichtungen während der verbleibenden Zeit des Zyklus offen sind.

Jedesmal wenn der Ausgangspegel der von der Schaltung bereitgestellten Gleichspannung gestört wird, beispielsweise durch eine Änderung entweder in der Ausgangslast oder der Eingangsversorgung, variiert die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 automatisch die Breite der die Impulskette bildenden Impulse, die den Betrieb der beiden Schaltvorrichtungen 26, 28 steuert.

Sinkt etwa die Ausgangsspannung an den Klemmen 44, 46 ab, beispielsweise als Reaktion auf eine anwachsende Ausgangslast, wird die Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 so arbeiten, daß sie die Pulsbreiten der Pulskette vergrößert. Ein solches Ereignis ist in den Kurven der Fig. 3 dargestellt, wobei die einzelnen Kurven so bezeichnet sind, daß sie zu den korrespondierenden Kurven der Fig.. 2 passen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist sind die Frequenzen der Pulskette auf dem gleichen Wert gehalten wie dem der Fig. 2, jedoch die Breite oder Zeitdauer jedes Pulses ist deutlich vergrößert. Als Ergebnis steigt der auf die gleiche Weise wie voranstehend beschrieben erzeugte Strom i . auf einen gestiegenen Maximalwert und schließt so eine größere Fläche unter seiner Kurve ein. Dementsprechend ist ebenfalls die Ausgangsspannung zwischen den beiden Klemmen 44, 46 vergrößert. Das Ansteigen der Pulsbreite ist durch die rückgekoppelte Betriebsweise der Pulsbreiten-Modulationsvorrichtung 42 begrenzt bis auf einen Betrag, der gerade bis zum Anheben der Ausgangsspannung der Schaltung auf ihren vorherigen ungestörten Pegel ausreicht.

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Ist stattdessen die Ausgangsspannung vergrößert, beispielsweise durch eine vergrößerte Eingangsversorgung oder eine Abnahme der Ausgangslast, wird die Breite der Pulse der "DRIVE" Kurve verringert unter den Wert der Fig. 2 zum Erzeugen eines verringerten Stromes i . in der Primärwicklung des Transformators und einer korrespondierenden Abnahme der an den Ausgangsklemmen bereitgestellten Spannung. Bei sehr niedriger Ausgangslast wird die Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 1 tatsächlich unstetig, die Pulse der "DRIVE" Kurve haben eine gerade zur Aufrechterhaltung einer wechselnden Ladung auf der Kapazität 24 ausreichende Breite.

In der Praxis ist eine sehr geringe Änderung Car Pulsbreite zur Kompensation von Änderungen in der Ausgangsspannung nötig, die durch Änderungen der Ausgangslast verursacht sind, da der überwiegende Teil der Änderung von einer Variation der Eingangsversorgung herrührt.

Typische Werte für die verschiedenen Komponenten der Schaltung nach Fig. 1 umfassen eine Induktivität 22 von 0,4 mH, eine Kapazität 24 von 0,1 yuF, einen Transformator 20 mit einer Induktivität von 400 mH, und eine Kapazität 40 von 5000 JJ.F. Typische Betriebsspannungen sind eine Eingangsspannung von ungefähr 300 Volt und eine Ausgangs spannung um 100 Volt, wobei die Differenz im wesentlichen durch das Windungsverhältnis des Transformators 20 verursacht ist. Bevorzugte Betriebsfrequenz ist die ungefähr 25 kHz betragende Resonanzfrequenz der abgestimmten Schaltung 21. Eine solche Schaltung hält eine Ausgangsregelung aufrecht für Eingangsspannungen im Bereich zwischen ungefähr 270 bis ungefähr 500 Volt und Ausgangslasten im Bereich zwischen ungefähr Null bis maximal zulässiger Last.

In Fig. 3 ist die äquivalente Vollwegschaltung der Schaltung gemäß Fig. 1 dargestellt. Zum einfacheren Vergleich sind die Schaltungselemente in Fig. 4 mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie die Elemente der Schaltung 1, jedoch zur Unterscheidung mit Strichen versehen. Die Betriebsweise der Schaltung von Fig. 3 ist in den meisten

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Aspekten ähnlich der der Schaltung nach Fig. 1 und kann von Durchschnittsfachleuten einfach verstanden werden. Der hauptsächliche Unterschied der im Betrieb einer solchen Schaltung erzeugten Spannungs- und Stromkurven ist, daß die Eingangsspannungskurve e- zwischen +E. und -E. alterniert statt zwischen +E. und Null wie bisher. Ansonsten gelten die Kurven der Fig. 2 und 3 auch für die Schaltung nach Fig. 4, abgesehen von Änderungen in der Größe wegen der Vollweg- gegenüber der Halbweg-Charakteristik der Schaltung.

Dementsprechend ist eine Energiewandler- und -regelschaltung beschrieben worden, die mit Pulsbreiten-Modulation zur Erzeugung einer Gleichspannung einstellbarer, geregelter Größe arbeitet.

Die Bezeichnungen und Ausdrucke, die in der voranstehenden Beschreibung verwendet wurden, sind im beschreibenden und nicht eingrenzenden Sinn gemeint, es ist beim Gebrauch solcher Ausdrücke nicht angestrebt, dadurch äquivalente oder teilweise äquivalente Merkmale auszuschließen. Der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert und eingegrenzt.

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Claims

etc/ f ~ Patentanwälte Dipl."Ing. JoaChllTl StraSSe München SSSS^'" SSiSfSfl ι ΓοΙΓ Dr. Hans-Herbert Stoffregen Hanau irilr Ä"j£ TEKTRONIX, Ine Beaverton, Oregon 97077 V.St.A. München, 10.10.80 pu-es 12 142 Wandlerschaltung mit Pulsbreitenmodulation Patentansprüche :

1. ) Wandler- und -regelschaltung,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingkreis (21) mit einer Vorrichtung (26,28,30,32) zur periodischen (Takt: CLK) Versorgung des Schwingkreises (21) von einer Gleichstromquelle (34) zur Erzeugung eines Wechselstromes konstanter Frequenz im Schwingkreis (21) derart gekoppelt ist, ein Ausgangssignals in Reaktion auf den Wechselstrom verarbeitbar ist und eine auf das Ausgangssignal reagierende Vorrichtung (42) zur Änderung der Dauer jeder periodischen Versorgung des Schwingkreises (21) abhängig vom Pegel des Ausgangssignals vorgesehen ist.

2. Wandler- und -regelschaltung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung (26,28,30,32) Schaltvorrichtungen (26, 28) zur selektiven Verbindung des Schwingkreises (21) mit der Gleichstromquelle (34) enthält, und daß die Vorrichtung (42) eine an diese Schaltvorrichtungen (26, 28) angeschlossene Vorrichtung enthält zum Aufrechterhalten der Verbindung während einer vom Pegel des Ausgangssignals abhängigen Zeitdauer.

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3. Wandler- und -regelschaltung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung (42) Vorrichtungen zur Vergrößerung der Dauer jeder periodischen Versorgung des Schwingkreises (21) in Reaktion auf ein Absinken des Pegels des Ausgangssignals enthält.

4. Wandler- und -regelschaltung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung (42) Vorrichtungen zur Verringerung der Dauer jeder periodischen Versorgung des Schwingkreises (21) in Reaktion auf ein Ansteigen des Pegels des Ausgangssignals enthält.

5. Wandler- und -regelschaltung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtungen (42,26,28) die Versorgung des Schwingkreises (21) mit einer festen Rate (CLK) bewirken, um so einen Wechselstrom konstanter Frequenz im Schwingkreis (21) zu erzeugen und eine Vorrichtung (42), die ein Ansteigen der Dauer jeder periodischen Versorgung bei einem Absinken des Pegels des Ausgangssignals und eine Verringerung der Dauer bei einem Ansteigen des Pegels des Ausgangssignals bewirkt.

6. Verfahren zur Wandlung- und -steuerung,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(a) Bereitstellen eines Schwingkreises (21);

(b) periodische (Takt: CLK) Versorgung des Schwingkreises von einer Gleichstromquelle (34), um so im Schwingkreis (21) einen Wechselstrom konstanter Frequenz zu erzeugen;

(c) Empfang eines Ausgangssignals in Reaktion auf den im Schwingkreis (21) erzeugten Wechselstrom;

(d) in Reaktion auf das Ausgangssignal eine Änderung, der Dauer jeder periodischen Versorgung des. Schwingkreises abhängig vom Pegel des Ausgangssignals.

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7. Wandler- und -regelverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schritt (d) selektives Anlegen des Schwingkreises (21) an die Gleichstromquelle (34) umfaßt und wobei dieser Schritt das Aufrechterhalten der Verbindung während einer vom Pegel des Ausgangssignals abhängigen Zeitdauer umfaßt.

8. Wandler- und -regelverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichne t,

daß der Schritt (d) die Vergrößerung der Dauer jeder periodischen Versorgung des Schwingkreises (21) in Reaktion auf ein Abnehmen des Pegels des Ausgangssignals umfaßt»

9. Wandler- und -regelverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß Schritt (d) ein Verringern der Dauer jeder periodischen Versorgung des Schwingkreises (21) in Reaktion auf ein Ansteigen des Pegels des Ausgangssignals umfaßt.

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