DE3914287C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3914287C2
DE3914287C2 DE3914287A DE3914287A DE3914287C2 DE 3914287 C2 DE3914287 C2 DE 3914287C2 DE 3914287 A DE3914287 A DE 3914287A DE 3914287 A DE3914287 A DE 3914287A DE 3914287 C2 DE3914287 C2 DE 3914287C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
input
output
output voltage
converter according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE3914287A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3914287A1 (de
Inventor
Michael 4400 Muenster De Bothe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blaupunkt Werke GmbH
Original Assignee
Blaupunkt Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blaupunkt Werke GmbH filed Critical Blaupunkt Werke GmbH
Priority to DE3914287A priority Critical patent/DE3914287A1/de
Publication of DE3914287A1 publication Critical patent/DE3914287A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3914287C2 publication Critical patent/DE3914287C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/563—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including two stages of regulation at least one of which is output level responsive, e.g. coarse and fine regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1563—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators without using an external clock
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 (JP 60-2 57 766).
Zur Erzeugung von geregelten Betriebsspannungen für nachrichtentechnische Geräte aus einer unstabilisierten Gleichspannung, wie sie beispielsweise im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs vorhanden ist, sind Gleichspannungswandler bekannt, bei welchen ein Halbleiterschalter in Reihe mit einer Induktivität geschaltet ist. In an sich bekannter Weise ist ferner eine Freilaufdiode vorgesehen. Der Halbleiterschalter wird mit breitenmodulierten Impulsen derart angesteuert, daß die Ausgangsspannung auch bei schwankender Eingangsspannung konstant bleibt.
Diese bekannten Abwärtswandler zeichnen sich durch eine geringe Verlustleistung innerhalb des Halbleiterschalters aus, was einerseits zu einem günstigen Wirkungsgrad führt und andererseits durch Verwendung von kleineren Halbleiterelementen kompakte und preisgünstige Schaltungen ermöglicht.
Die Bordspannung eines Kraftfahrzeugs kann jedoch innerhalb eines sehr großen Bereichs zwischen etwa 6 V und 15 V schwanken. Soll aus einer derart schwankenden Bordspannung eine geregelte Spannung von beispielsweise 5 V erzeugt werden, so treten in der Nähe der unteren Grenze dieses Bereichs Schwierigkeiten bei der Verwendung von Abwärtswandlern auf.
Aus JP 60-2 57 766 ist es bekannt, in der Nähe der unteren Grenze die Steuerung durch breitenmodulierte Impulse zu sperren und den Halb­ leiterschalter als normalen Serienregler zu betreiben.
Dem erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei einer geringen Spannungsdifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zu­ verlässig zu arbeiten.
Diese Aufgabe wird gemäß Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Zeichnung ist teilweise als Blockschaltbild ausgeführt, da Einzelheiten der als Blöcke dargestellten Baugruppen an sich bekannt sind.
An den Eingangsanschlüssen 1, 2 des dargestellten Gleichspannungswandlers liegt die Bordspannung UB eines Kraftfahrzeugs, die zwischen 6 V und 15 V je nach Ladezustand, Belastung oder Ladestrom der Batterie schwanken kann. Zur Vermeidung von Strom- und Spannungsspitzen ist ein Eingangskondensator 3 vorgesehen. Über einen Feldeffekttransistor 4 und eine Induktivität 5 ist die Eingangsklemme 1 in an sich bekannter Weise mit einer Ausgangsklemme 6 verbunden, an welcher gegenüber der Ausgangsklemme 7 die geregelte Ausgangsspannung UA=5 V ansteht. In an sich bekannter Weise sind ein Ladekondensator 8 und eine Freilaufdiode 9 vorgesehen. Eine Referenzspannungsquelle 10, welche schematisch als Batterie dargestellt ist, ist mit Eingängen zweier Regler 11, 12 und eines Spannungskomparators 13 verbunden. Weiteren Eingängen der Regler 11, 12 ist die Ausgangsspannung UA zuführbar.
Der erste Regler 11 ist ein an sich bekannter Regler für einen schaltenden Abwärtswandler und gibt ein pulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal ab, das über eine erste Primärwicklung 14 eines Transformators 15 und über die Sekundärwicklung 16 zur Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 4 geleitet wird. Die Frequenz fS1 des Ausgangssignals des Reglers 11 wird durch ein bei 21 zugeführtes Taktsignal bestimmt.
Der zweite Regler 12 gibt amplitudenmodulierte Impulse ab, die über eine zweite Primärwicklung 17 des Transformators 15 und dessen Sekundärwicklung 16 der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 4 zugeleitet werden. Die Amplitudenmodulation hängt von der Differenz der Ausgangsspannung UA und der Referenzspannung UR ab. Die Frequenz fS2 des Ausgangssignals des Reglers 12 ist durch ein bei 22 zugeführtes Taktsignal bestimmt.
Eine zwischen der Sekundärwicklung 16 und der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 4 vorgesehene Gleichrichterdiode 18 richtet die amplitudenmodulierten Impulse gleich, wobei die Eingangskapazität des Feldeffekttransistors 4 als Ladekondensator dient. Damit bildet sich an der Steuerelektrode 4 des Feldeffekttransistors eine Steuerspannung aus, welche von der Differenz der Ausgangsspannung UA und der Referenzspannung UR - also von der Regelabweichung - abhängt. Der zweite Regler 12 dient somit einer kontinuierlichen Regelung, wobei der Feldeffekttransistor 4 als steuerbarer Widerstand arbeitet. Bei Kapazitäten von Leistungs-Feldeffekttransistoren im Bereich von etwa 1000 pF und 3000 pF entsteht bei einer Frequenz von fS2<100 kHz eine kontinuierliche Steuerspannung.
Der Spannungskomparator 13 gibt an seinen Ausgängen 19, 20 zwei Schaltspannungen ab, welche jeweils den ersten Regler 11 oder den zweiten Regler 12 aktivieren. Bei höheren Eingangsspannungen aktiviert der Spannungskomparator 13 den ersten Regler 11. Sinkt die Eingangsspannung UB unter einen Wert von 7 V, so wird der erste Regler 11 gesperrt und der zweite Regler 12 freigegeben. Steigt die Eingangsspannung UB wieder, so wird zunächst eine Hysterese von beispielsweise 0,5 V durchlaufen, bis wieder eine Umschaltung auf den ersten Regler 11 bzw. auf den Betrieb als schaltender Abwärtswandler erfolgt.

Claims (5)

1. Gleichspannungswandler mit einem Ausgang für eine geregelte Ausgangsspannung und einem Eingang für eine variable Eingangs­ spannung mit einer Reihenschaltung aus einem steuerbaren Halb­ leiterelement und einer Induktivität zwischen dem Eingang und dem Ausgang und einer Freilaufdiode, wobei das steuerbare Halb­ leiterelement zwecks Regelung der Ausgangsspannung mittels eines ersten Reglers in einem Schaltbetrieb arbeitet, solange die Eingangsspannung um einen vorgegebenen Wert über der Aus­ gangsspannung liegt und unterhalb dieses Wertes seine Leitfähig­ keit im Sinne einer Regelung der Ausgangsspannung kontinuierlich gesteuert wird, wobei ein Spannungskomparator, der mit einer Re­ ferenzspannung und mit der Eingangsspannung beaufschlagbar ist, entsprechende Umschaltsignale abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß zur kontinuierlichen Steuerung ein zweiter Regler (12) Impulse (AM) erzeugt, deren Amplitude von der Differenz der Ausgangs­ spannung (UA) und der Referenzspannung (UR) abhängt, und
daß die breitenmodulierten Impulse und die höherfrequenten am­ plitudenmodulierten Impulse über je eine Primärwicklung (14, 17) eines Transformators (15) und dessen Sekundärwicklung (16) an die Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiters (4) übertragen werden.
2. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungskomparator (13) mit einer Hysterese versehen ist.
3. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung (16) eine Diode (18) ge­ schaltet ist.
4. Gleichspannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Halbleiterelement ein Feldeffekttransistor (4) ist.
5. Gleichspannungswandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Frequenz der amplitudenmodulierten Impulse größer als etwa 100 kHz ist.
DE3914287A 1989-04-29 1989-04-29 Gleichspannungswandler Granted DE3914287A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3914287A DE3914287A1 (de) 1989-04-29 1989-04-29 Gleichspannungswandler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3914287A DE3914287A1 (de) 1989-04-29 1989-04-29 Gleichspannungswandler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3914287A1 DE3914287A1 (de) 1990-11-08
DE3914287C2 true DE3914287C2 (de) 1991-06-06

Family

ID=6379803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3914287A Granted DE3914287A1 (de) 1989-04-29 1989-04-29 Gleichspannungswandler

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3914287A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4233078A1 (de) * 1991-10-01 1993-04-08 Mitsubishi Electric Corp Stabilisiertes gleichstrom-netzteil

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502369A (en) * 1991-10-01 1996-03-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Stabilized direct current power supply
EP0550167A2 (de) * 1991-12-23 1993-07-07 General Electric Company Belastungspunkt-Leistungsversorgung mit Höhen-Bandbreite
DE4339553C1 (de) * 1993-11-19 1995-06-22 Sgs Thomson Microelectronics Treiberschaltung für einen Schrittmotor
DE19652622A1 (de) * 1996-12-18 1998-06-25 Bosch Gmbh Robert Getaktete Endstufenschaltung zur Steuerung oder Regelung induktiver Lasten

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4233078A1 (de) * 1991-10-01 1993-04-08 Mitsubishi Electric Corp Stabilisiertes gleichstrom-netzteil

Also Published As

Publication number Publication date
DE3914287A1 (de) 1990-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0355333B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Schaltreglers
DE3509714A1 (de) Mitkopplungsschaltung und verfahren zum bilden derselben
DE3242023A1 (de) Schaltungsanordnung zur speisung von elektrischen verbrauchern mit einer gleichspannung
DE112019000760T5 (de) Schaltsteuerschaltung
EP0178446A1 (de) Gleichstrom-Halbleitersteller-Anordnung
DE3405936C2 (de)
EP0664602B1 (de) Sperrumrichter mit geregelter Ausgangsspannung
EP1050951B1 (de) Schaltungsanordnung für eine getaktete Stromversorgung
DE3914287C2 (de)
EP0169461A1 (de) Schaltungsanordnung zur Speisung von elektrischen Verbrauchern mit einer Gleichspannung
DE102019005176A1 (de) Buck-boost-wandler sowie verfahren und treiber zu deren steuerung
EP0662277B1 (de) Getaktete stromversorgungsschaltung
EP0559928B1 (de) Schaltender Gleichspannungswandler
EP1034611B1 (de) Drosselwandler
EP0509343B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Schaltreglers sowie Anordnung
DE4007953C2 (de) Gleichspannungswandler mit geschalteten Kondensatoren
DE60013681T2 (de) Ein Gleichspannungswandler mit mehrere Ausgängen, insbesondere zum Betrieb in Fahrzeugen
EP1145913A2 (de) Bordnetz mit Spannungsstabilisierung
EP0978933A2 (de) Gleichspannungswandler
EP0130411B1 (de) Elektronisches Schaltnetzteil
EP0050753A1 (de) Schaltungsanordnung mit einem Wechselrichter zur Speisung eines Wechselstromverbrauchers mit einer alternierenden Spannung, insbesondere einer sinusförmigen Wechselspannung
EP0266743B1 (de) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer internen Versorgungsspannung bei getakteten Stromversorgungen
DE19618881B4 (de) Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines elektrischen Verbrauchers mittels eines Solargenerators, insbesondere in einem Fahrzeug
EP0345624B1 (de) Schaltungsanordnung zur Entnahme von im wesentlichen rein sinusförmigem, netzfrequentem Strom aus Wechselspannungsnetzen und zur Überführung der entnommenen elektrischen Energie in galvanisch verbundene Gleichspannungssysteme
DE3420583A1 (de) Sekundaer-schaltnetzteil

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee