DE4107597A1

DE4107597A1 - Selbsttaktende ladungspumpe

Info

Publication number: DE4107597A1
Application number: DE19914107597
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Bernecker; Ernst Lingstaedt
Original assignee: Eurosil Electronic GmbH
Current assignee: Microchip Technology Munich GmbH
Priority date: 1991-03-09
Filing date: 1991-03-09
Publication date: 1992-09-10
Anticipated expiration: 2011-03-10
Also published as: DE4107597C2

Description

Bei der Versorgung von elektrischen Verbrauchern mit elektrischer Energie tritt häufig das Problem auf, daß die Anforderungen des Verbrauchers an Spannungspegel und Impedanz der Versorgungsquelle nicht mit den Mög lichkeiten verfügbarer Quellen in Einklang zu bringen sind.

So liefert beispielsweise im Kraftfahrzeug die Lichtma schine nur sehr unregelmäßig und je nach Drehzahl mit sehr unterschiedlicher Spannung und Impedanz elektri sche Energie ins Bordnetz. Diese Nachteile werden durch die Verwendung eines Pufferspeichers - im Kraftfahrzeug beispielsweise eines Bleiakkumulators - in Kombination mit einem Laderegler vermieden, wobei dieser Laderegler im einfachsten Fall aus einer Diode bestehen kann, die nur dann Stromfluß zuläßt, wenn die Quellspannung die Pufferspannung übersteigt. Ein wichtiger Nachteil die ser Lösung ist es, daß in allen Betriebszuständen, die einen zu niederen Spannungspegel ergeben, die von der Quelle entnehmbare elektrische Leistung völlig unge nutzt bleibt. Entsprechend muß die Quelle überdimensio niert werden, was wiederum die Gefahr der Überladung des Pufferspeichers zur Folge hat. Aufwendige Ladereg ler mit spannungsabhängiger Strombegrenzung sind daher als weitere Gegenmaßnahme nötig.

Ferner sind Systeme bekannt, die mit Einweg-Batterien betrieben werden, deren Betriebsspannung jedoch im Laufe der Lebensdauer stark absinkt oder batteriebe triebene Systeme, die hohe Anforderungen an die Span nungskonstanz stellen, sich die Versorgung aber mit ei nem Verbraucher stark wechselnder Last und geringen An sprüchen an die Spannungskonstanz teilen müssen, wie etwa ferngesteuerte, motorgetriebene Kleinfahrzeuge. Solche Systeme müssen entweder so ausgelegt werden, daß sie über den ganzen, während der Lebensdauer auftreten den Spannungsbereich funktionsfähig sind, oder sie müs sen mit einem Spannungsregler ausgerüstet werden. Die erste Lösung stellt besondere Anforderungen an die Systemauslegung, etwa wenn der Verbraucher eine komplexe, elektronische Schaltung ist und führt in der Regel zu einem unnötig hohen Stromverbrauch im oberen Versorgungsbereich. Die zweite Lösung hat zusätzlichen Aufwand für die Spannungsbegrenzungsschaltung zur Folge. Bei beiden Lösungen muß sich die Zahl der in Serie geschalteten Batterieelemente an den Verhältnis sen bei Ende der Lebensdauer orientieren, so daß mehr Elemente als ursprünglich nötig vorgesehen werden müs sen. Das gilt insbesondere bei Kombination von Verbrau chern mit unterschiedlicher Anforderung an die Span nungskonstanz. So ist es beispielsweise üblich, die elektronische Schaltung und die Hochlastverbraucher aus getrennten Batteriesätzen zu versorgen.

Weiterhin ist die Versorgung von elektrischen Verbrau chern aus einer photovoltaischen Solarstromquelle be kannt, wobei sich die Strom-Spannungskennlinie von So larzellen in nachteiliger Weise sich stark in Abhängig keit vom momentanen Lichtpegel ändert.

Schließlich ist es häufig nötig, Verbraucher mit Span nungen zu versorgen, die von der verfügbaren Spannungs quelle nicht unmittelbar bereitgestellt werden können. So müssen beispielsweise in einem Blitzgerät hohe Zünd spannungen von mehreren 100 Volt für die Gasentladung der Blitzröhre aus wenigen Volt Batteriespannung abge leitet werden, oder es müssen in einem Taschenrechner, der mit einer einzelnen Monozelle zu betreiben ist, ein mehrfaches der Quellspannung zur Ansteuerung der zuge hörigen Flüssigkristallanzeige erzeugt werden.

Zur Lösung des Problems der Ableitung höherer Spannun gen aus einer Grundspannung wird im wesentlichen nach zwei unterschiedlichen Prinzipien verfahren. Entweder wird aus der vorhandenen Grundspannung in einem Wech selrichter ein periodisch schwankender Spannungspegel erzeugt, dessen Wechselspannungskomponente in einem Transformator sekundärseitig überhöht und anschließend wieder gleichgerichtet wird, oder Ladungsspeicher, bei spielsweise Kondensatoren werden zwischen unterschied lichen Pegeln hin- und hergeschaltet und als La dungspumpe verwendet. Im zweiten Fall muß der Schaltrhythmus von einem externen Oszillator bereitge stellt werden. Eine Kombination beider Verfahren stellt die sogenannte "Greinacher-Schaltung" dar (siehe Fach buch "Elektronik von H. Müseler und T. Schneider", erschienen im Karl Hanser-Verlag, München und Wien 1975, Seite 255). Hierbei erfolgt die Taktung automa tisch durch die zugeführte Wechselspannung. Die Greinacher-Schaltung kann bekannterweise auch kaska diert werden, so daß Spannungsvervielfachung auf prinzipiell beliebige, positive und negative Werte mö glich ist, somit auch auf den Transformator verzichtet werden kann.

Die Nachteile der oben genannten bekannten Schaltungen bestehen darin, daß die von ihnen zur Verfügung ge stellten Spannungen eine starke Abhängigkeit von der Impedanz der Spannungsquelle und der verbraucherseiti gen Last aufweisen. Insbesondere ist bei gegebener Taktfrequenz nur in einem sehr engen Impedanzbereich eine befriedigende Pumpwirkung der geschalteten La dungsspeicher möglich. Unter ungünstigen Bedingungen übersteigt der Energieverbrauch der Pumpschaltung sogar die Energie-Sammelwirkung, so daß die Schaltung sich als schädlicher, parasitärer Verbraucher auswirkt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Ver fahren zur Ankopplung eines elektrischen Verbrauchers an eine Gleichspannungsquelle mit wechselnder Impedanz derart anzugeben, daß über einen großen Bereich quell seitiger und lastseitiger Impedanzen eine weitgehend konstante Versorgungsspannung gewährleistet ist und da bei eine möglichst gute Nutzung der quellseitig verfüg baren, elektrischen Energie sichergestellt ist. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Angabe einer Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses er findungsgemäßen Verfahrens.

Die Lösung der ersten Aufgabe ist durch die kennzeich nenden Merkmale der Patentansprüche 1, 2, 3 und 9 gege ben, während die kennzeichnenden Merkmale der Pa tentansprüche 14, 20, 22, 29, 32 und 35 die zweite Auf gabe lösen.

Demnach besteht das Wesen der Erfindung darin, die La dungsspeicher der Ladeeinheit in Abhängigkeit der von diesen Ladungsspeichern gelieferten Spannung zu entla den oder aufzuladen, wobei die Ladespannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, und das Vergleichser gebnis als Eingangsinformation einer Steuerlogik dient. Diese Steuerlogik löst die Umschaltvorgänge an den La dungsspeicher nicht nach einem vorgegebenen Takt aus, sondern veranlaßt Umschaltungen nur bei Vorliegen ganz bestimmter Ladespannungspegel an den Ladungsspeichern. Dies erlaubt eine optimale Anpassung der Taktfrequenz an die Lastbedingungen und beseitigt damit Probleme herkömmlicher Pumpschaltungen. Darüber hinaus kann eine solche Anordnung für die bessere Auslegung von elektri schen Energiequellen herangezogen werden, bei denen bisher keine Pumpschaltungen oder Spannungswandler ver wendet werden, indem der Quelle auch dann Energie ent zogen wird, wenn die Quellspannung unter dem verbrau cherseitig anzutreffenden Pegel liegt. Hierdurch ist eine entsprechend kleinere Auslegung der Quelle mög lich, was wiederum im Niederlaßbereich die Gefahr von Überspannungen verringert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens sind durch die Unteransprüche 4 bis 8 und 10 bis 13 gegeben.

Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen Pump schaltungen mit Komparator-Elementen und Referenzspan nungsquellen dar, die als pegelsensitive Schaltglieder arbeiten. Diese Pumpschaltungen weisen Kondensatoren als Ladungsspeicher auf. Besonders vorteilhafte Weiter bildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Schaltungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeich nungen beschrieben und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer selbsttaktenden Ladungs pumpe mit simultaner Ladung und Entladung von zwei Ladungsspeichern,

Fig. 1a Wahrheitstafel zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 2 eine Variante der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 mit drei Ladungsspeichern,

Fig. 2a Wahrheitstafel zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 3 eine Variante der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 2,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung einer selbsttakten den Ladungspumpe mit simultaner Ladung und Entladung sowie kombiniertem Pump- und Di rektzweig,

Fig. 5 eine weitere Schaltungsanordnung einer Schal tungsvariante gemäß der Fig. 1,

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung einer Schaltungsva riante gemäß der Fig. 2,

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung einer selbsttakten den Ladungspumpe mit einem einzigen Ladungs speicher,

Fig. 7a Wahrheitstafel zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 7, und

Fig. 8 eine Schaltungsanordnung einer Schaltungsva riante gemäß der Fig. 7 mit einem Direkt und Pumpzweig,

Fig. 9 eine weitere Schaltungsanordnung einer selbsttaktenden Ladungspumpe mit einem einzi gen Ladungsspeicher.

In den Figuren sind Elemente gleicher Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist mit den Bezugszeichen 1 und 2 eine Ladeeinheit sowie eine Steuereinheit bezeichnet. Die Ladeeinheit 1 ist aus zwei in Serie geschalteten Kon densatoren C1 und C2 aufgebaut, wo der erste Anschluß 11 dieser Steuereinheit 1 gleichzeitig mit dem freien Ende des ersten Kondensators C1 und der zweite Anschluß 12 der Steuereinheit gleichzeitig mit dem freien Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden ist.

Ferner ist diese Ladeeinheit 1 mit ihren Anschlüssen 11 und 12 parallel sowohl zu einem Verbraucher V als auch zu vier in Reihe geschalteten Schalttransistoren T1 bis T4 geschaltet. Weiterhin besteht ein Schaltungszweig zwischen dem Verbindungspunkt 13 der beiden Kon densatoren C1 und C2 und dem Verbindungspunkt des zwei ten und dritten Transistors T2 und T3, wodurch der erste und zweite Transistor T1 und T2 parallel zum ersten Kondensator C1 und der dritte und vierte Transi stor T3 und T4 parallel zum zweiten Kondensator C2 lie gen. Eine Gleichspannungsquelle S zum Laden des Lade speichers 1 ist parallel zum zweiten und dritten Schalttransistor T2 und T3 geschaltet, also zwischen dem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Schalttran sistors T1 und T2 und andererseits zwischen dem Verbin dungspunkt des dritten und vierten Schalttransistors T3 und T4.

Weiterhin zeigt die Schaltung gemäß Fig. 1 einen ersten und zweiten Komparator K1 und K2, wobei der nichtinvertierende Eingang des ersten Komparators K1 mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators K2 verbunden ist und diese Verbindungsleitung zusätz lich an den die beiden Kondensatoren C1 und C2 ver bindenden Anschluß 13 der Ladeeinheit 1 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang des ersten Komparators K1 ist über eine erste Referenzspannungsquelle Q_ref1 mit dem ersten Anschluß 11 der Ladeeinheit 1 verbunden und in ähnlicher Weise ist der nichtinvertierende Ein gang des zweiten Komparators K2 über eine zweite Refe renzspannungsquelle Q_ref2 an den zweiten Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 angeschlossen.

Die Steuereinheit 2 umfaßt ein aus zwei NOR-Gattern aufgebautes RS-Flip-Flop 21 sowie ein NOT-Gatter 22. Der S-Eingang des RS-Flip-Flops 21 bildet einen ersten Eingang E1 und der R-Eingang des RS-Flip-Flops 21 einen zweiten Eingang E2 der Steuereinheit 2, wobei der Aus gang des ersten Komparators K1 auf den ersten Eingang E1 und der Ausgang des zweiten Komparators K2 auf den zweiten Eingang E2 geführt ist. Ein erster Ausgang A1 der Steuereinheit 2 ist direkt mit dem Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 verbunden, während ein zweiter Ausgang A2 zur Invertierung des Q-Ausgangssignales über das NOT-Gatter 22 an diesen Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 angeschlossen ist.

Der erste Ausgang A1 der Steuereinheit 2 ist mit den Gate-Elektroden des zweiten und dritten Schalttransi stors T2 und T3 verbunden, wogegen der zweite Ausgang A2 dieser Steuerschaltung 2 den ersten und vierten Schalttransistor T1 und T4 steuert.

Die Quellpotentiale S1 und S2 sind nicht direkt mit dem Verbraucher V verbunden, sondern sind über die darge stellte Schaltung mit den Verbraucherpotentialen V1 und V2 verknüpft. In aller Regel wird zur Glättung der dem Verbraucher zugeführten Spannung dem Verbraucher noch ein Pufferspeicher, also beispielsweise ein Kondensator parallel geschaltet sein, der in dieser Fig. 1 und auch in den übrigen Figuren nicht dargestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 benutzt MOS- Feldeffekttransistoren als Schaltelemente, was vor al lem im Kleinleistungsbereich sinnvoll ist, sowie die oben schon beschriebenen Kondensatoren C1 und C2 als Ladungsspeicher. Die dargestellte Schaltung ist mit Feldeffekttransistoren des angegebenen Polaritätstyps gemäß der Fig. 1 - also erster und zweiter Schalttran sistor T1 und T2 vom n-Kanaltyp und der dritte und vierte Schalttransistor T3 und T4 vom p-Kanaltyp - dann funktionstauglich, wenn das Verbraucherpotential V2 gegenüber dem Verbraucherpotential V1 und das Quellpo tential S2 gegenüber dem Quellpotential S1 positives Potential aufweisen, das heißt also der erste Anschluß 11 der Ladeeinheit 1 ist mit dem negativen Anschlußpol und der zweite Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 mit dem positiven Anschlußpol des Verbrauchers V verbunden. Demnach bezeichnet das Bezugszeichen S2 den positiven Anschlußpol und das Bezugszeichen S1 den negativen An schlußpol der Gleichspannungsquelle S. Hieraus ergibt sich auch die Anschlußart der ersten und zweiten Refe renzspannungsquelle Q_ref1 und Q_ref2, wonach der nega tive Anschlußpol der ersten Referenzspannungsquelle Q_ref1 mit dem ersten Anschluß 11 und der positive An schlußpol der zweiten Referenzspannungsquelle Q_ref2 mit dem zweiten Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 verbunden ist.

Im folgenden soll die Funktionsweise der Schaltung be schrieben werden: Die vier Schalttransistoren T1 bis T4 werden von der Steuereinheit 2 derart angesteuert, daß in Abhängigkeit der den beiden Eingängen E1 und E2 zu geführten Logikpegeln entweder der erste Kondensator C1 oder der zweite Kondensator C2 mit der Quellspannung der Gleichspannungsquelle S beaufschlagt wird. Liegt beispielsweise der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 auf einem L-Pegel, ist dar erste und dritte Schalttransi stor T1 und T3 leitend, wodurch der Anschluß 13 mit dem positiven Anschlußpol S2 und der Anschluß 11 der Steuereinheit 1 mit dem negativen Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S verbunden ist, das heißt also, der erste Kondensator C1 ist der Gleichspannungsquelle S parallel geschaltet. Da jedoch der erste Schalttran sistor und der vierte Schalttransistor T1 und T4 sich im gesperrten Zustand befinden, fließt dem zweiten Konden sator C2 der Ladeeinheit 1 von der Gleichspannungs quelle S kein Ladestrom zu. Gibt dagegen der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 einen H-Pegel aus, ergeben sich die umgekehrten Verhältnisse, wonach also der erste und dritte Schalttransistor T1 und T3 im gesperrten Zustand sind, jedoch der zweite und vierte Transistor T2 und T4 leiten, mit der Folge, daß nun der zweite Kondensator C2 der Ladeeinheit 1 parallel zur Gleichspannungsquelle S geschaltet ist.

Die beiden Komparatoren K1 und K2 vergleichen das Mit tenpotential zwischen den beiden Kondensatoren C1 und C2 der Ladeeinheit 1 gegen das untere Verbraucherpoten tial V bzw. gegen das obere Verbraucherpotential V2. Anders ausgedrückt heißt das, die Ladespannung des ersten Kondensators C1 wird mit der Spannung der ersten Referenzspannungsquelle Q_ref1 und die Ladespannung des zweiten Kondensators C2 wird mit der Spannung der zwei ten Referenzspannungsquelle Q_ref2 verglichen. Somit wird am Ausgang des ersten Komparators K1 ein logischer L-Pegel ausgegeben, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

V_m < U_ref1 + U_V1,

wobei V_m das Mittenpotential zwischen den beiden Kon densatoren C1 und C2, Q_ref1 den Spannungswert der er sten Referenzspannungsquelle Q_ref1 und U_V1 den Wert des Verbraucherpotentials V1 bezeichnet. Am Ausgang des Komparators K2 wird ein logischer L-Pegel ausgegeben, sofern die folgende Bedingung erfüllt ist:

V_m < U_V2 - U_ref2,

wobei U_V2 den Wert des Verbraucherpotentials V2 und U_ref2 den Spannungswert der zweiten Referenzspannungs quelle Q_ref2 bezeichnet. Im Falle entgegengesetzter Be dingungen geben die Komparatoren K1 und K2 den anderen logischen Pegel, also H-Pegel aus.

In der Fig. 1 sowie in den darauffolgenden Figuren sind die Komparatoren als Schmitt-Trigger dargestellt, was jedoch für das Verständnis der Funktion der Schal tung nicht erforderlich ist. Die für einen Schmitt- Trigger kennzeichnende unterschiedliche Schaltschwelle für steigenden und fallenden Eingangspotentialverlauf ist aus Gründen der Schaltsicherheit und Funktionsopti mierung in der Anwendung nützlich. Im folgenden wird daher als feste Schaltschwelle Potentialgleichheit an den Komparator-Eingängen angenommen.

Die Komparatoren K1 und K2 sowie die Steuereinheit 2 treten in Funktion, sobald eine hinreichend hohe Poten tialdifferenz (U_V2-U_V1) größer als jede der Referenz spannungen U_ref1 und U_ref2 ist, aber noch kleiner als die Summe dieser Referenzspannungen. Solange die Gleichspannungsquelle S noch nicht angeschlossen ist, wird sich das Mittenpotential V_m zwischen den beiden Kondensatoren C1 und C2 auf einen Zwischenwert einpen deln, der von den Schaltungsparametern abhängt. Somit kann unter der oben genannten Bedingung maximal einer der beiden Komparatorausgänge der beiden Komparatoren K1 und K2 auf einem H-Pegel liegen. Falls beide Kompa ratorausgänge einen L-Pegel annehmen, ist sowohl H- als auch L-Pegel am Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 möglich, ansonsten wird der den H-Pegel ausgebende Komparator den Zustand des RS-Flip-Flops 21 festlegen. Dies zeigt auch die Wahrheitstafel gemäß der Fig. 1a für das RS- Flip-Flop 21. In dieser Tabelle sind vier Zustandswech sel aufgeführt, die mit den Nummern 1 bis 4 bezeichnet sind. Die zuletzt beschriebenen Zustandswechsel bezie hen sich auf die Fälle mit den Nummern 1 bis 3, wobei die letzte Spalte die Wirkung der Zustandsänderung des RS-Flip-Flops 21 anzeigt, nämlich welcher der beiden Kondensatoren C1 und C2 mit der Gleichspannungsquelle S verbunden ist, also von ihr geladen wird. Demnach ist der Kondensator C2 an die Gleichspannungsquelle S ange schlossen, wenn der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 einen H-Pegel ausgibt, während jedoch bei L-Pegel am Q- Ausgang der Kondensator C1 geladen wird. Ist die Gleichspannungsquelle S an die Klemmen S1 und S2 ange schlossen, wird so lange keine Reaktion der Schaltung ausgelöst, wie diese Gleichspannungsquelle S nicht in der Lage ist, den jeweils angeschlossenen Kondensator über die Schaltschwelle des jeweiligen Komparators hinaus aufzuladen. Ist die Quellspannung der Gleich spannungsquelle S Schwankungen ausgesetzt, fließen ent sprechende Ladeströme und Entladeströme über den ange schlossenen Pufferkondensator, die sich jedoch im Mit tel weitgehend kompensieren. Eine nennenswerte Entla dung des Pufferkondensators ist daher nicht zu befürch ten, da dieser sinnvollerweise wesentlich größere Kapa zität aufweist als die Ladungsspeicher, also die beiden Kondensatoren C1 und C2. Sobald aber die Quellspannung der Gleichspannungsquelle S über die zugehörige Refe renzspannung U_ref1 bzw. U_ref2 ansteigt und eine ent sprechende Aufladung des angeschlossenen Kondensators C1 bzw. C2 erreicht ist, spricht der zugehörige Kompa rator K1 bzw. K2 an. Es sind nun folgende drei Fälle zu unterscheiden:

1. Im Anfangszustand geben beide Komparatoren K1 und K2 einen L-Pegel aus. In diesem Fall wird die Gleichspannungsquelle S auf den anderen der beiden Ladespeicher umgeschaltet. Gemäß der Fig. 1a trifft dies die Fälle mit der Nummer 1 und 2. Liegt im Anfangszustand am Q-Ausgang der L-Pegel an, wird der Kondensator C1 von der Gleichspan nungsquelle S geladen. Übersteigt die Ladespannung die Referenzspannung U_ref1 der ersten Referenz spannungsquelle Q_ref1 schaltet der Komparator K1 auf ein H-Pegel, das heißt, am Eingang E1 der Steuerschaltung 2 liegt ein H-Pegel an. Hierdurch ändert das RS-Flip-Flop 21 seinen Zustand, indem sein Ausgang Q einen H-Pegel annimmt, mit der Folge, daß nun der andere Kondensator C2 mit der Gleichspannungsquelle S verbunden wird und hiervon seinen Ladestrom erhält. Liegt jedoch gemäß dem Fall der Nummer 2 ein H-Pegel am Q-Ausgang vor, erzeugt der dem Kondensator C2 zugeordnete Kompa rator K2 nach dessen Aufladung auf den Wert der Referenzspannung U_ref2 der zweiten Referenzspan nungsquelle Q_ref2 einen H-Pegel, der nunmehr das RS-FIip-Flop 21 seinen Schaltzustand ändern läßt.
Am Q-Ausgang steht daher ein L-Pegel zur Verfü gung, womit nun der Kondensator C1 mit der Gleich spannungsquelle S verbunden wird.
2. Im Anfangszustand gab der Komparator K1 einen H- Pegel aus, wobei der Kondensator C2 an die Quell spannung der Gleichspannungsquelle S angeschlossen ist, dies entspricht in der Fig. 1a dem Fall mit der Nummer 3. Die Folge eines Pegelwechsels am Ausgang des Komparators K2 von einem L- auf einen H-Pegel ist, daß die Gleichspannungsquelle S auf den Kondensator C1 umgeschaltet wird, obwohl die ser Kondensator C1 noch nicht unter die zugehörige Referenzspannung U_ref1 der Referenzspannungsquelle Q_ref1 entladen ist.
3. Gemäß Fall mit der Nummer 4 in der Fig. 1a gibt im Anfangszustand der Komparator K2 einen H-Pegel aus, wobei der Kondensator C1 an die Quellspannung der Gleichspannungsquelle S angeschlossen ist. Ist dieser Kondensator C1 auf die Referenzspannung U_ref1 aufgeladen, gibt der zugehörige Komparator K1 einen H-Pegel aus. In diesem Fall ergibt sich kein Pegelwechsel am Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21, da sein Ausgangssignal vom Komparator K2 domi niert wird.

Der zuletzt genannte Fall stellt also einen Zustand der Schaltung dar, bei dem trotz hinreichend hoher Lade spannung am angeschlossenen Kondensator C1 eine Um schaltung auf den anderen Kondensator C2 erst stattfin det, wenn an diesem anderen Kondensator C2 eine Entla dung unter die Referenzspannung U_ref2 stattgefunden hat. Weiter oben war jedoch als Ausgangssituation für die Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung ange nommen worden, daß die Potentialdifferenz (U_V2-U_V2) des Verbrauchers kleiner als die Summe der Referenz spannungen U_ref1 und U_ref2 ist. Unter dieser Bedingung kann der zuletzt beschriebene Fall natürlich nicht auf treten, da bei hinreichender Aufladung der Kondensators C1 gleichzeitig der Kondensator C2 über den Pumpzweig, also über beide in Serie geschaltete Kondensatoren in den Pufferkondensator des Verbrauchers V entladen wird, das Umschalten des Komparators K2 auf den L-Pegel also vor dem Umschalten des Komparators K1 auf H-Pegel er folgt, so daß der Fall mit der Nummer 1 gemäß der Fig. 1 greift. Dies bedeutet, daß eine periodische Folge von Umschaltungen abläuft, in denen die Quellspannung der Gleichspannungsquelle S zwischen den Kondensatoren C1 und C2 hin- und hergeschaltet wird, wobei der Ladestrom auf den zugeschalteten Kondensator ständig überlagert wird von einem Entladestrom über beide in Serie ge schaltete Kondensatoren. Dieser Entladestrom fließt auf den Verbraucher V bzw. dessen Pufferkondensator ab. Die Umschaltfrequenz wird bestimmt durch den von der Gleichspannungsquelle S gelieferten Ladestrom, wobei deren Impedanz-Kennlinie jeweils zwischen den Span nungswerten U_ref und UV- U_ref ausgefahren wird. Durch diese automatische Anpassung der Schaltfrequenz der Pumpschaltung ergibt sich ein hervorragender Wirkungs grad über einen breiten Impedanzbereich der Gleichspan nungsquelle S.

Im weiteren Verlauf der Arbeit der Ladungspumpe oder durch eine hohe Anfangsladung kann nun aber der unter Punkt 3 beschriebene Fall eintreten, daß der Puffer kondensator soweit aufgeladen wird, daß die Verbrau cherspannung bis auf einen Wert ansteigt, der gleich oder größer als die Summe der Referenzspannungen U_ref1 und U_ref2 ist. In diesem Fall wird zwar die Aufladung des Kondensators C2 - siehe Fall Nummer 3 gemäß der Fi gur 1a - jeweils bei überschreiten der Referenzspannung U_ref2 abgebrochen, jedoch lädt anschließend die Schal tung so lange den Kondensator C1 auf, bis eine Entla dung des Kondensators C2 unter die Referenzschwelle U_ref2 stattgefunden hat, siehe Fall Nummer 4 gemäß der Fig. 1a. Dies ist erst der Fall, wenn die Spannung an dem Kondensator C1 auf einen Wert größer als (UV- U_ref2) angewachsen ist. Diese Bedingung stellt sicher, daß auch in diesem Fall eine Entladung des Puf ferkondensators durch fortlaufende Umschaltungen nicht zu befürchten ist, andererseits der Wirkungsgrad der Pumpschaltung für eine weitere Aufladung stark redu ziert wird. In der Tat ist der Wirkungsgrad Null, falls der Komparator K2 keine Schmitt-Trigger-Eigenschaften hat, da mit Einsetzen des Stromflusses auf den Verbrau cher V sofort die Umschaltbedingung erreicht ist. Ein weiterer Ladungstransport findet also nur in dem Maße statt, wie die Pumpschaltung selbst durch laufende Um schaltvorgänge oder aber der Verbraucher V dem Puffer kondensator Ladung entzieht. So erreicht also die er findungsgemäße Schaltung eine wirksame Spannungsbegren zung am Verbraucher V und verhindert damit sicher jede Überladung.

Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß Fig. 1 sorgt dafür, daß ein Verbraucher V mit einem Pufferkondensator bis zur Maximalspannung U_ref1+ U_ref2 aktiv versorgt wird, sofern die Quellspannung der Gleichspannungsquelle S einen Wert übersteigt, der durch die größere der beiden Referenzspannungen U_ref1 und U_ref2 gegeben ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf zwei Ladungs speicher in Serie als Bestandteil der Pumpschaltung, sondern gemäß Fig. 2 kann die Ladeeinheit 1 auch mit drei Kondensatoren C1, C2 und C3 aufgebaut sein. Gemäß dieser Fig. 2 sind diese drei Kondensatoren in Serie geschaltet, wobei der freie Anschluß des ersten Konden sators C1 den ersten Anschluß 11 und der freie Anschluß des dritten Kondensators C3 den zweiten Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 bilden. Ein Verbraucher V ist mit seinen beiden Anschlüssen V1 und V2 parallel über diese beiden Anschlüsse 11 und 12 der Ladeeinheit 1 parallel ge schaltet, wobei der erste Anschluß 11 auf negativem Po tential und der zweite Anschluß 12 auf positivem Poten tial liegt. Eine Gleichspannungsquelle S ist mit ihren beiden Anschlußpolen S1 und S2 über sechs Schalttransi storen T1 bis T6 mit der Ladeeinheit 1 in folgender Weise verbunden: der negative Anschlußpol S1 ist über die drei Schaltstrecken der ersten drei Schalttran sistoren T1, T2 und T3 jeweils mit dem ersten Anschluß 11 der Ladeeinheit, mit dem Verbindungspunkt 13 des er sten und zweiten Kondensators C1 und C2 und mit dem Verbindungspunkt 14 des zweiten und dritten Kondensa tors verbunden, während der andere auf positivem Poten tial liegende Anschlußpol S2 über die Schaltstrecken des vierten, fünften und sechsten Schalttransistors T4, T5 und T6 jeweils mit dem Verbindungspunkt 13 des er sten und zweiten Kondensators C1 und C2, mit dem Ver bindungspunkt 14 des zweiten und dritten Kondensators C2 und C3 und mit dem zweiten Anschluß 12 der Ladeein heit 1 verbunden ist. Diese sechs Schalttransistoren T1 bis T6 sind MOS-Feldeffekttransistoren, wobei die ersten drei Schalttransistoren T1 bis T3 vom n-Kanaltyp und die restlichen drei Schalttransistoren T4 bis T6 vom p-Kanaltyp sind. Weiterhin sind drei Komparatoren K1, K2 und K3 sowie diesen jeweils zugeordnete Referenzspannungsquellen Q_ref1, Q_ref2 und Q_ref3 vorge sehen. Der invertierende Eingang des ersten Komparators K1 ist über die erste Referenzspannungsquelle Q_ref1 mit entsprechender Polarität an den ersten Anschluß 11 der Ladeeinheit 1 angeschlossen, während der nichtinvertie rende Eingang dieses Komparators K1 sowohl mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators K2 als auch mit dem Verbindungspunkt 13 des ersten und zweiten Kondensators C1 und C2 verbunden ist. Die zweite Referenzspannungsquelle Q_ref2 verbindet den Ausgang des dritten Komparators K3 mit dem nichtinvertierenden Ein gang des zweiten Komparators K2, wobei der negative An schlußpol dieser Referenzspannungsquelle Q_ref2 am nichtinvertierenden Eingang anliegt. Schließlich ist der invertierende Eingang des dritten Komparators K3 mit dem Verbindungspunkt 14 des zweiten und dritten Kondensators C2 und C3 und dessen nichtinvertierender Eingang über die dritte Referenzspannungsquelle Q_ref3 mit entsprechender Polarität mit dem zweiten Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 verbunden.

Zur Steuerung der sechs Schalttransistoren T1 bis T6 ist eine Steuereinheit 2 vorgesehen, die ein RS-Flip- Flop 21, ein NOR-Gatter 25, ein EXNOR-Gatter 26 sowie drei NOT-Gatter 22, 23 und 24 umfaßt. Diese Steuer schaltung 2 weist drei Eingänge E1, E2 und E3 sowie sechs Ausgänge A1 bis A6 auf. Der erste Eingang E1 ist mit dem Ausgang des ersten Komparators K1 verbunden und steuert den R-Eingang des Flip-Flops 21, während dessen S-Eingang über den zweiten Eingang E2 an den Ausgang des zweiten Komparators K2 angeschlossen ist. Der Aus gang des dritten Komparators K3 steuert schließlich den dritten Eingang E3 der Steuereinheit 2 und ist auf den ersten Eingang des NOR-Gatter 25 geführt. Der Q1-Aus gang des RS-Flip-Flops 21 ist sowohl mit dem zweiten Eingang des NOR-Gatters 25 als auch mit dem ersten Ein gang des EXNOR-Gatters 26 als auch mit dem ersten Aus gang A1 als auch über das erste NOT-Gatter 22 mit dem zweiten Ausgang A2 verbunden. Der erste Ausgang A1 bzw. der zweite Ausgang A2 steuert die Gate-Elektrode des ersten bzw. vierten Schalttransistors T1 bzw. T4. Der Q2-Ausgang des EXOR-Gatters 26 bildet den dritten Aus gang A3 und das zweite NOT-Gatter 23 invertiert die lo gischen Pegel des EXOR-Gatters 26 auf den vierten Aus gang A4. Diese beiden Ausgänge A3 und A4 steuern je weils den zweiten und fünften Schalttransistor T2 und T5 an. Schließlich besteht eine Verbindungsleitung zwi schen dem Q3-Ausgang des NOR-Gatters 25 und dem zweiten Eingang des EXNOR-Gatters 26. Der Ausgang des NOR- Gatters 25 steuert über den Ausgang A5 den dritten Schalttransistor T3 an und ist ferner über das dritte NOT-Gatter 24 auf den sechsten Ausgang A6 geführt, der seinerseits mit der Gate-Elektrode des sechsten Schalttransistors T6 verbunden ist.

Im folgenden soll nun die Funktionsweise der Pumpschal tung gemäß der Fig. 2 erläutert werden: Das Zusammen spiel der Referenzspannungsquellen Q_ref1 bis Q_ref3 und zugehörigen Komparatoren K1 bis K3 mit den entsprechen den Kondensatoron C1 bis C3 entspricht demjenigen der Schaltung nach Fig. 1. Wie dort wird jeweils an den Kondensatoren die erreichte Ladespannung mittels des zugeordneten Komparators mit der entsprechenden Refe renzspannungsquelle verglichen. Übersteigt die Lade spannung die zugehörige Referenzspannung so gibt der entsprechende Komparator einen H-Pegel und im umgekehr ten Fall einen L-Pegel aus. Zur weiteren Erläuterung soll die Wahrheitstafel der aus dem RS-Flip-Flop 21, dem NOR-Gatter 25 sowie dem EXNOR-Gatter 26 bestehenden Logikschaltung gemäß der Fig. 2a herangezogen werden. Dort sind die Pegel an den Ausgängen Q1, Q2 und Q3 in Abhängigkeit der Eingangspegel an den Eingängen E1, E2 und C3 sowie die sich hieraus ergebende Wirkung in der letzten Spalte aufgeführt. Verschiedene Schaltfolgen bzw. Schaltzustände dieser Logikschaltung sind in der ersten Spalte dieser Wahrheitstafel durchnumeriert.

Zunächst ist anhand dieser Wahrheitstabelle festzustel len, daß immer ein H-Pegel an einem der drei Ausgänge Q1, Q2 und Q3 ausgegeben wird, während die beiden ande ren Ausgänge auf L-Pegel liegen. Derjenige Q-Ausgang, der den H-Pegel ausgibt, bestimmt auch den Kondensator, der der Gleichspannungsquelle S parallel geschaltet ist. Ist beispielsweise der Q1-Ausgang der H-Pegel aus gebende Ausgang, wird der erste und vierte Schalttran sistor T1 und T4 leitend geschaltet, während die rest lichen Schalttransistoren T2, T3, T5 und T6 sperren. Somit erhält der erste Kondensator C1 der Ladeschaltung 1 seinen Ladestrom von der Gleichspannungsquelle S. Wie leicht nachgeprüft werden kann, wird der Kondensator C2 mit der Gleichspannungsquelle S verbunden, falls der Q2-Ausgang einen H-Pegel erzeugt. Schließlich wird der dritte Kondensator C3 genau dann aufgeladen, wenn der Q3-Ausgang auf einem H-Pegel liegt.

Für den Anfangszustand der Schaltung gibt es nun ver schiedene Möglichkeiten. Liegen die Ladespannungen der Kondensatoren C1, C2 und C3 der Ladeeinheit 1 jeweils unter dem Spannungswert der zugehörigen Referenzspan nungsquellen Q_ref1, Q_ref2 und Q_ref3, geben alle drei Komparatoren K1, K2 und K3 einen L-Pegel aus, die den drei Eingängen E1, E2 und E3 der Steuereinheit 2 zuge führt werden. Dies entspricht in der Wahrheitstafel ge mäß der Fig. 2a den Fällen mit der Nummer 1 und 2. Das RS-Flip-Flop 21 funktioniert identisch wie in der Schaltung gemäß der Fig. 1, wonach an dessen Ausgang Q1 ein H- oder L-Pegel ausgegeben wird. Im erstgenann ten Fall wird der erste Kondensator C1 und im anderen Fall der dritte Kondensator C3 mit der Gleichspannungs quelle S verbunden. Erreicht die Ladespannung an diesem ersten Kondensator C1 die Referenzspannung, schaltet der zugehörige Komparator K1 auf H-Pegel, infolgedessen nun der Q3-Ausgang einen H-Pegel ausgibt, vergleiche Fall 1 der Wahrheitstabelle. Nun wird der dritte Kon densator C3 aufgeladen. Nach abgeschlossener Aufladung des dritten Kondensators C3 erfolgt nunmehr die Aufla dung des zweiten Kondensators C2.

Im anderen Fall gemäß der Nummer 2 in der Wahrheitsta belle wird nach anfänglicher Aufladung des dritten Kon densators C3 der zweite Kondensator C2 und daran an schließend der erste Kondensator C1 aufgeladen.

Weitere mögliche Anfangszustände sind in der Wahrheits tafel gemäß der Fig. 2 mit der Nummer 3, 4 und 5 be zeichnet. Liegt beispielsweise die Ladespannung am er sten Kondensator C1 über der zugeordneten Referenzspan nung, gibt der zugehörige erste Komparator K1 einen H- Pegel aus, so daß am Q3-Ausgang ein H-Pegel anliegt mit der Folge der Aufladung des dritten Kondensators C3. Liegt dagegen nur die Ladespannung des zweiten Konden sators C2 über der zugehörigen Referenzspannung gibt nur der Q1-Ausgang einen H-Pegel aus, womit nunmehr der erste Kondensator C1 mit der Gleichspannungsquelle ver bunden wird. Der letztgenannten Fall trifft auch dann zu, wenn die Ladespannung am dritten Kondensator C3 über der zugehörigen Referenzspannung liegt.

Aus dem bisherigen folgt nun, daß eine Umschaltung zwischen dem ersten Kondensator C1 und der Kombination aus dem zweiten und dritten Kondensator C2 und C3 er folgt. Durch die Verschaltung der zweiten Referenzspan nungsquelle Q_ref2 mit dem dritten Komparator K3 kann diese zweite Referenzspannungsquelle nur dann wirksam werden, wenn der dritte Kondensator auf eine Spannung aufgeladen wird, die größer als die Referenzspannung der dritten Referenzspannungsquelle Q_ref3 ist, das heißt, die Aufladung des dritten Kondensators C3 hat immer Priorität vor der Aufladung des zweiten Kondensa tors C2. Dies ist aus der Wahrheitstafel, anhand von den Fällen mit der Nummer 1, 2 und 3 zu erkennen. Um eine sinnvolle Gesamtfunktion der Schaltung zu ge währleisten, muß jedoch die Referenzspannung der zwei ten Referenzspannungsquelle Q_ref2 größer als diejenige der dritten Referenzspannungsquelle Q_ref3 sein.

Im weiteren Verlauf der Schaltung kann jedoch der Fall 6 gemäß der Wahrheitstafel eintreten, wonach der zweite Kondensator mit der Gleichspannungsquelle S verbunden ist, jedoch die Ladespannung der Kondensatoren C1 und C3 jeweils über der zugehörigen Referenzspannung liegt. Erreicht nun auch die Ladespannung am zweiten Kondensa tor C2 die zugehörige Referenzspannung, erfolgt keine Umschaltung auf einen anderen Kondensator. In diesem Fall liegt an allen drei Eingängen E1 bis E3 jeweils ein H-Pegel und gemäß der Wahrheitstafel ebenfalls am Q2-Ausgang. Eine Umschaltung erfolgt erst dann - siehe Wahrheitstafel Fall 6 -, wenn der dritte Eingang E3 einen L-Pegel oder der erste Eingang E1 einen L-Pegel (entspricht in der Wahrheitstafel den geklammerten Wer ten) erhält. Das bedeutet, daß entweder der dritte Kon densator C3 oder der erste Kondensator C1 unter die Schaltschwelle des zugehörigen Komparators K1 oder K3 entladen wurde. Wird nun in der Folge der erste oder der dritte Kondensator C1 oder C3 zur Aufladung mit der Gleichspannungsquelle S verbunden, erfolgt wiederum eine Umschaltung zurück auf den zweiten Kondensator C2, nachdem die Ladespannung des ersten bzw. dritten Kon densators C1 bzw. C3 die Referenzspannung U_ref1 bzw. U_ref3 wieder erreicht hat, obwohl dieser zweite Konden sator C2 nicht unter die zugehörige Referenzspannung entladen wurde. Die Funktion dieses zweiten Kon densators C2 entspricht somit derjenigen des Kondensa tors C1 gemäß der Fig. 1. Auch bei dieser Schaltung gemäß der Fig. 2 wird sichergestellt, daß im zuletzt genannten Fall eine Entladung des Pufferkondensators durch fortlaufende Umschaltungen nicht erfolgt. Auch wird wie bei der Schaltung gemäß der Fig. 1 eine wirk same Spannungsbegrenzung am Verbraucher bewirkt.

Die letzten Fälle mit der Nummer 7 und 8 der Wahrheits tafel zeigen lediglich auf, daß unter der Bedingung des Ladens des ersten Kondensators C1 erst eine Umschaltung erfolgt, wenn dessen Ladespannung die zugehörige Refe renzspannung erreicht, unabhängig vom Ladezustand der Kondensatoren C2 und C3.

Die Kaskadierung der beiden Komparatoren K2 und K3 ge mäß der Fig. 2 ist keine notwendige Voraussetzung für die Funktion einer Schaltung mit drei Ladungsspeichern C1, C2 und C3. Die Realisierung anderer Möglichkeiten, wie etwa eine Serienschaltung der beiden Referenzspan nungsquellen Q_ref2 und Q_ref3 und die Verwendung einer Verundung der Ausgänge der beiden Komparatoren K2 und K3 mittels eines NAND-Gatters 27 zeigt die Fig. 3. Dort wird der Ausgang dieses NAND-Gatters 27 mit dem S- Eingang des RS-Flip-Flops 21 verbunden. In dieser Schaltung ist der positive Anschlußpol der Referenzspannungsquelle Q_ref2 nicht mit dem Ausgang des dritten Komparators K3, sondern mit dessen invertieren den Eingang verbunden. Die Steuereinheit 2 gemäß der Fig. 3 bleibt gegenüber derjenigen der Fig. 2 ansonsten unverändert. Auch die Funktion dieser Schal tung gemäß der Fig. 3 entspricht derjenigen der Fig. 2.

Die Pumpschaltung gemäß der Fig. 4 entspricht derjeni gen nach Fig. 1, jedoch mit einer erweiterten Steuereinheit 2 und einem zusätzlichen Komparator K4. Dieser Komparator, der mit seinem invertierenden Ein gang mit dem positiven Anschlußpol S2 der Gleichspan nungsquelle S und mit seinem nichtinvertierenden Ein gang mit dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers verbunden ist, dient dazu, das Quellpotential der Gleichspannungsquelle S mit dem Potential an dem ent sprechenden Verbraucheranschluß zu vergleichen. Der Ausgang dieses Komparators K4 ist auf einen dritten Eingang E3 der Steuereinheit 2 geführt.

Diese Steuereinheit 2 weist neben einem schon in der Fig. 1 beschriebenen RS-Flip-Flop 21 ein NAND-Gatter 202, ein EXOR-Gatter 203 sowie ein erstes und zweites NOT-Gatter 200 und 201 auf. Der dritte Eingang E3 der Steuereinheit 2 ist sowohl mit dem ersten Eingang des NAND-Gatters 202 als auch mit dem ersten Eingang des EXOR-Gatters 203 verbunden. Der Q-Ausgang des RS-Flip- Flops 21 steuert den zweiten Eingang des NAND-Gatters 202, während der Ausgang dieses NAND-Gatters 202 sowohl auf den zweiten Eingang des EXOR-Gatters 203 als auch den Ausgang A1 und über das zweite NOT-Gatter 201 den Ausgang A2 bildet. Der Ausgang des EXOR-Gatters 203 ist mit dem ersten NOT-Gatter 200 verbunden, dessen Ausgang den vierten Ausgang A4 der Steuereinheit 2 bildet. Schließlich ist der dritte Ausgang A3 der Steuereinheit 2 mit dem Ausgang des EXOR-Gatters 203 verbunden. Der erste Ausgang A1 der Steuereinheit 2 steuert den ersten Schalttransistor T1, entsprechend steuert der zweite Ausgang A2 den zweiten Schalttransistor T2, der dritte Ausgang A3 den dritten Schalttransistor T3 und der vierte Ausgang A4 den vierten Schalttransistor T4.

Wenn das Quellpotential am positiven Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S geringer ist als der Spannungs pegel an dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V, erzeugt der Komparator K4 an seinem Ausgang einen H- Pegel. In diesem Fall ist das Verhalten der Schaltung identisch mit dem der Schaltung nach der Fig. 1. So bald jedoch durch Erhöhung des Spannungspegels an dem positiven Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S über den Verbraucherpegel der Ausgang des Komparators K4 auf L-Pegel schaltet, verliert das EXOR-Gatter 203 seine invertierende Funktion und das NAND-Gatter 202 blendet das von den Komparatoren K1 und K2 abgeleitete Signal des RS-Flip-Flops 21 aus, so daß die Schaltung in einen stabilen Zustand übergeht, indem der positive Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S über den leitend geschalteten Transistor T1 mit dem negativen Anschlußpol V1 des Verbrauchers V und der positive An schlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S mit dem an deren Anschlußpol V2 über den leitend geschalteten Transistor T4 verbunden sind, während die übrigen Schalttransistoren T2 und T3 sperren. Hierdurch erfolgt nun eine direkte Speisung des Verbrauchers V, da nun die Gleichspannungsquelle S dem Verbraucher V parallel geschaltet ist, während die restliche Schaltung zwar nicht völlig stillgelegt ist, da nach wie vor die Refe renzspannungsquellen, Komparatoren und Logikglieder ak tiv sind. Der Stromverbrauch ist jedoch, da Schaltvor gänge weitgehend unterbleiben, minimal und vernachläs sigbar. Eine noch weitergehende Stillegung könnte dann erfolgen, wenn die Referenzspannungsquellen nicht di rekt an den positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers angekoppelt würden, sondern an den Ausgang des Kompara tors K4.

Eine weitere Variante des Ausführungsbeispieles gemäß der Fig. 1 zeigt die Fig. 5. Dort wird auf den ersten Komparator K1 sowie die zugehörige Referenzspannungs quelle Q_ref1 verzichtet, wodurch sich auch eine ent sprechend vereinfachte Steuereinheit 2 realisieren läßt. Gemäß Fig. 5 weist die Steuereinheit 2 einen einzigen Eingang E auf, der von dem Ausgang des einzi gen Komparators K angesteuert wird. Mittels diesem Kom parator K wird die an dem Kondensator C2 erreichte La despannung mit der einzigen Referenzspannungsquelle Q_ref verglichen. Die Steuereinheit 2 besitzt zwei Aus gänge A1 und A2, die in gleicher Weise wie in der Schaltung gemäß der Fig. 1 mit den Transistorschaltern T1 bis T4 verbunden sind. Schließlich weist die Steuereinheit 2 lediglich ein NOT-Gatter 28 auf, das den Eingang E mit dem ersten Ausgang A1 verbindet. Der Ausgang A2 ist direkt an den Eingang E angeschlossen.

Ist der Kondensator C2 so weit entladen, daß die am Eingang des als Schmitt-Trigger ausgeführten Kompara tors K anliegende Spannung den oberen Schwellwert über schreitet, gibt dieser Komparator K H-Pegel aus, mit der Folge, daß der zweite und vierte Schalttransistor T2 und T4 leitend geschaltet ist und die beiden anderen Schalttransistoren T1 und T3 sperren. Infolgedessen ist der Kondensator C2 mit der Gleichspannungsquelle S ver bunden und erhält von ihr seinen Ladestrom. Erreicht nun die Ladespannung an dem Kondensator C2 die untere Umschaltschwelle des Komparators K, gibt er einen L-Pe gel aus. Infolgedessen werden die Schalttransistoren vom leitenden in den gesperrten bzw. vom gesperrten in den leitenden Zustand geschaltet womit nun der Kon densator C1 der Gleichspannungsquelle S parallel ge schaltet wird. Der nächste Umschaltvorgang findet genau dann statt, wenn der Kondensator C2 soweit entladen ist, daß am Komparator K der obere Schwellwert erreicht wird.

Eine günstige Wahl des Schmitt-Trigger-Verhaltens des Komparators K2 führt zu einem vorteilhaften Verhalten der Schaltung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die erreichte Ladespannung bei der Auf ladung jedes der beiden Ladungsspeicher C1 und C2 gegen eine Referenzspannung verglichen, jedoch ist im einen Fall das Überschreiten im anderen Fall das Unterschrei ten des jeweiligen Schwellwerts Umschaltkriterium und beide Vergleichsvorgänge werden von ein und demselben Komparator vorgenommen.

Eine entsprechende Version der Schaltung nach Fig. 2 zeigt diejenige gemäß Fig. 6, wo ebenfalls auf den er sten Komparator K1 und die zugehörige Referenzspan nungsquelle Q_ref1 verzichtet wurde. Die Schaltung be steht nun aus den Komparatoren K1 und K2, die mit der zugehörigen Referenzspannung Q_ref1 bzw. Q_ref2 die Lade spannung an dem Kondensator C2 bzw. C3 überwachen. Der Ausgang des Komparators K2 führt auf einen ersten Ein gang E1 und der Ausgang des anderen Komparators K2 führt auf einen Eingang E3 der Steuereinheit 2. Die Steuereinheit 2 weist ebenfalls gegenüber derjenigen gemäß der Fig. 2 kein RS-Flip-Flop 21 auf, wobei an dessen Stelle ein NOT-Gatter 29 tritt. Der Eingang die ses NOT-Gatters 29 ist sowohl mit dem ersten Eingang E1 als auch jeweils mit den ersten Eingängen des NOR- Gatter 25 und des EXNOR-Gatters 26 als auch mit dem er sten Ausgang A1 der Steuereinheit 2 verbunden, während der Ausgang des NOT-Gatters 26847 00070 552 001000280000000200012000285912673600040 0002004107597 00004 2672829 auf den vierten Ausgang A4 der Steuereinheit 2 geführt ist. Ansonsten ent spricht diese Steuereinheit 2 derjenigen gemäß der Schaltung nach Fig. 2.

Auch bei dieser Pumpschaltung werden die beiden Konden satoren C2 und C3 bevorzugt gegenüber dem ersten Kon densator C1 aufgeladen. Geben die beiden Komparatoren K1 und K2 einen L-Pegel aus, das heißt, die jeweiligen Ladespannungen an den beiden Kondensatoren C2 und C3 liegen unter der zugehörigen Referenzspannung, wird zu erst der Kondensator C3 und dann anschließend der Kon densator C2 mit der Gleichspannungsquelle S verbunden. Erst wenn die Ladespannungen an diesen beiden Kondensa toren C2 und C3 jeweils die Referenzspannungen erreicht haben, geben beide Komparatoren K1 und K2 H-Pegel aus, mit der Folge der Aufladung des ersten Kondensators C1. Es werden also unabhängig vom Ladezustand des Kondensa tors C1 die Kondensatoren C2 und C3 aufgeladen, falls einer der beiden unter den entsprechenden Schwellwert entladen wurde.

Die Schaltung gemäß der Fig. 7 ist für solche Fälle geeignet, wenn die Quellpotentiale der Gleichspannungs quelle S nicht unabhängig von den Verbraucherpoten tialen des Verbrauchers V sind, das heißt wenn ein ge meinsames Referenzpotential existiert, insbesondere wenn gemäß dieser Fig. 7 der negative Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S mit dem negativen Anschluß pol der ersten Referenzspannungsquelle Q_ref1 zusammen fällt. Diese Schaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ladeeinheit 1 lediglich einen einzigen Kondensator C2 als Ladungsspeicher aufweist. Da in dieser Schaltung der negative Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S direkt mit dem negativen Anschlußpol V1 des Verbrau chers V verbunden ist, entfällt gegenüber derjenigen Schaltung gemäß der Fig. 1 ein Transistor, der dort mit dem Bezugszeichen T1 bezeichnet ist. Lediglich ein erster Transistor T7 verbindet über seine Schaltstrecke diesen negativen Anschlußpol S2 mit dem Anschluß 13 der Ladeeinheit 1. Ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 1 ist dem Kondensator C2 eine Reihenschaltung aus zwei Schalttransistoren T8 und T9 parallel geschaltet. Im Gegensatz zur direkten Verbindung gemäß der Schaltung nach Fig. 1 zwischen dem positiven Anschlußpol V2 und dem Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 ist zu deren Verbin dung ein weiterer Schalttransistor T10 vorgesehen. Ein weiterer Unterschied zur Schaltung nach Fig. 1 besteht in der Anordnung der beiden Referenzspannungsquellen Q_ref1 und Q_ref2. Wie schon erwähnt wurde, verbindet die erste Referenzspannungsquelle Q_ref1 den negativen An schlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S mit dem inver tierenden Eingang des ersten Komparators K1. Die zweite Referenzspannungsquelle Q_ref2 stellt die Verbindung zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators K1 und dem invertierenden Eingang des zwei ten Komparators K2 her, wobei deren Pluspol mit dem zweiten Komparator K2 verbunden ist. An die nichtinver tierenden Eingänge der beiden Komparatoren K1 und K2 sind jeweils direkt ein RC-Glied R1, 6R1 und R2, 6R2 angeschlossen, wobei der nichtinvertierende Eingang des Komparators K1 auf den einen Anschluß 13 der Ladeein heit 1 und der nichtinvertierende Eingang des zweiten Komparators K2 auf den anderen Anschluß 12 der Ladeein heit 1 geführt ist.

Der Aufbau der Steuereinheit 2 entspricht demjenigen der Steuereinheit 2 nach Fig. 1. Der erste Ausgang A1 der Steuereinheit 2 ist mit den Gate-Elektroden des ersten, zweiten und vierten Transistors T7, T8 und T10 verbunden, während der zweite Ausgang A2 der Steuerein heit 2 den dritten Schalttransistor T9 steuert. Der vierte, die Verbindung zwischen dem positiven Anschluß pol V2 und der Ladeeinheit 1 herstellende Schalttran sistor T10 ist ein p-Kanal-Feldeffekttransistor. Die jeweils an den Signaleingang der Komparatoren ange schlossenen R6-Glieder bewirken mit zunehmender Schalt frequenz einen stärker werdenden Schmitt-Trigger- Effekt, das heißt, bewirkt einen wachsenden Abstand der Schaltschwellen, was sich günstig auf den Wirkungsgrad der Schaltung auswirken kann. Für das Verständnis der Funktion dieses Ausführungsbeispieles, was nun im fol genden dargelegt werden soll, ist dieses Detail ohne Belang.

Die Schaltung gemäß der Fig. 7 kann zwei Schaltzu stände einnehmen, nämlich einen ersten Zustand, bei dem zur Ladung des Kondensators C2 dieser zur Gleichspan nungsquelle S parallel geschaltet ist und einen zweiten Zustand, der durch eine Parallelschaltung der Serien schaltung aus der Ladeeinheit 1 und des Verbrauchers V zur Gleichspannungsquelle S gekennzeichnet ist. Gibt der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 einen L-Pegel aus, werden hierdurch die beiden Transistoren T8 und T10 leitend geschaltet, während die beiden anderen Transis toren T7 und T9 im gesperrten Zustand verbleiben. Hierdurch wird der positive Anschlußpol der Gleichspannungsquelle S1 mit dem einen Anschluß 13 der Ladeeinheit 1 verbunden, während der andere Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 direkt an den positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V angeschlossen wird. Dies kenn zeichnet den Zustand der Entladung des Kondensators C2. Erzeugt dagegen das RS-Flip-Flop 21 an dessen Q-Ausgang einen H-Pegel, schalten die beiden Transistoren T7 und T9 in den leitenden Zustand und die beiden anderen Transistoren T8 und T10 in den gesperrten Zustand, in folgedessen der positive Anschlußpol S2 der Gleichspan nungsquelle S direkt mit dem Anschluß 12 der Ladeein heit 1 und der andere Anschluß 13 der Ladeeinheit 1 mit dem negativen Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S verbunden wird. Der Kondensator C2 ist damit der Gleichspannungsquelle S direkt parallel geschaltet, wo bei in diesem Zustand keine Entladung stattfindet, da der Schalttransistor T10 die Verbindung der Ladeeinheit 1 mit dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V unterbrochen hat. Dies kennzeichnet den zweiten Zustand der Pumpschaltung, nämlich den Ladevorgang der Ladeein heit 1. Somit wird der positive Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S zwischen den beiden Anschlüssen 12 und 13 der Ladeeinheit 1 hin- und hergeschaltet. Zu den Zeitpunkten, zu denen der negative Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S an den Anschluß 13 der Ladeeinheit 1 durchgeschaltet ist, ist der positive An schlußpol V2 des Verbrauchers V mit Hilfe des Schalttransistors T10 abgeklemmt. Dies ist wegen der festen Verknüpfung zwischen dem negativen Potential der Gleichspannungsquelle S und dem negativen Anschlußpol V1 des Verbrauchers V notwendig.

Aus der Wahrheitstafel gemäß der Fig. 7a ist die ge naue Funktionsweise der Steuereinheit 2 im Zusammenhang mit der Ladeeinheit 1 zu ersehen. Es sei gemäß der Zeile Nummer 1 dieser Tafel angenommen, daß die gesamte Schaltung sich im Entladezustand befinde, daß also der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 einen L-Pegel ausgibt. Weiterhin sei angenommen, daß die Ladespannung des Kon densators C2 unter der Referenzspannung Q_ref2 der zuge hörigen Referenzspannungsquelle Q_ref2 ist, weshalb der zugehörige Komparator K2 einen L-Pegel ausgibt. Im Ent ladezustand mißt der erste Komparator K1 den Spannungs wert der Gleichspannungsquelle S, da sein Eingang zu dieser Quelle parallel geschaltet ist. Liegt dieser Spannungswert unter dem Wert der Referenzspannung der Referenzspannungsquelle Q_ref1 erzeugt der Komparator K1 einen L-Pegel, mit der Folge, daß die gesamte Schaltung im Entladezustand verharrt. Erhöht sich nun der Span nungswert der Gleichspannungsquelle S, beispielsweise bei einer Solarzelle durch vermehrte Lichteinstrahlung, über den Referenzwert, schaltet der zugehörige Kompara tor K1 auf H-Pegel, wodurch die gesamte Schaltung in den Ladezustand schaltet. Gemäß der Wahrheitstafel liegt dann am ersten Eingang E1 ein H-Pegel, am zweiten Eingang E2 ein L-Pegel und am Q-Ausgang ein H-Pegel an. Gleichzeitig mit dieser Umschaltung vergleicht der er ste Komparator K1 nun den Spannungsabfall am durchge schalteten Transistor T7 mit dem Referenzwert der Refe renzspannungsquelle Q_ref1 und schaltet somit seinen Eingang auf L-Pegel, siehe Zeile 3 der Wahrheitstafel. Erreicht nun die Ladespannung am Kondensator C2 den Referenzwert, erfolgt der nächste Schaltvorgang auf den Entladezustand, vergleiche Zeile 4 der Wahrheitstafel.

Ein weiterer Schaltvorgang erfolgt unter der Bedingung, daß der erste Komparator K1 H-Pegel ausgibt, genau dann, wenn sich der Kondensator C2 unter die zugehörige Schwellspannung entladen hat, siehe Zeilen 5 und 6 der Wahrheitstafel.

Die Schaltung gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von der zuletzt beschriebenen nach Fig. 7 dadurch, daß ergänzend zum Pumpzweig ein Direktzweig mit einem Kom parator K4 und einem Schalttransistor T11 vorgesehen ist. Die Funktion dieser weiteren Elemente ist so, daß immer dann, wenn die Quellimpedanz der Gleich spannungsquelle S extrem niedrig ist, sich also am po sitiven Anschlußpol S2 dieser Gleichspannungsquelle S, insbesondere bei verzögerter Komparatorreaktion und bei relativ hohen Schaltwiderständen, Spannungen erheblich über den Referenzspannungen U_ref1 bzw. U_ref2 aufbauen können, die Direkteinspeisung von diesem positiven An schlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S auf den Ver braucher V einen günstigeren Wirkungsgrad ergeben kann als die Einspeisung über die Pumpschaltung. Zulässig ist diese Direkteinspeisung natürlich nur, wenn der positive Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S auf höherem Potential liegt als der entsprechende positive Anschlußpol V2 des Verbrauchers V. Der zusätzliche Kom parator K4 prüft diese Bedingung, indem dessen inver tierender Eingang an den positiven Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S und dessen nichtinvertierender Eingang an den positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V angeschlossen ist. Der Ausgang dieses Komparators K4 steuert die Gate-Elektrode des zusätzlichen Schalttran sistors T11, dessen Schaltstrecke die positiven An schlußpole S2 und V2 der Gleichspannungsquelle S und des Verbrauchers V überbrückt. Die Steuerung der Schal tung gemäß der Fig. 8 erfolgt gegenüber derjenigen ge mäß der Fig. 7 mit einer etwas modifizierten Steuereinheit 2. Zusätzlich zu einem RS-Flip-Flop 21 und einem NOT-Gatter 22 ist zusätzlich ein NAND-Gatter 27 vorgesehen. Der Q-Ausgang des RS-Flip-Flops 21 ist wie bei der Steuereinheit 2 nach Fig. 7 mit dem NOT- Gatter 22 als auch mit dem ersten Ausgang A1 verbunden. Ebenso wie dort bildet der Ausgang des NOT-Gatters 22 den zweiten Ausgang A2. Zusätzlich ist dieser zweite Ausgang A2 auf den ersten Eingang des NAND-Gatters 27 geführt, während der zweite Eingang dieses NAND-Gatters 27 mit einem dritten Eingang E3 der Steuereinheit 2 verbunden ist. Dieser dritte Eingang E3 wird vom Aus gang des zusätzlichen Komparators K4 angesteuert. Schließlich bildet der Ausgang des NAND-Gatters 27 den dritten Ausgang A3 der Steuereinheit 2. Wie bei der Schaltung nach Fig. 7 steuert auch hier der zweite Ausgang A2 den dritten Schalttransistor T9, während der erste Ausgang A1 lediglich den ersten und zweiten Schalttransistor T7 und T8 ansteuert. Schließlich ist der dritte Ausgang A3 der Steuereinheit 2 mit der Gate- Elektrode des vierten Schalttransistors T10 verbunden.

Solange das Quellpotential am Anschluß 52 kleiner ist als das Verbraucherpotential am Anschluß V2 erzeugt der Komparator K4 einen H-Pegel. In diesem Fall ist das Verhalten der Schaltung identisch mit derjenigen nach Fig. 7. Sobald jedoch durch Erhöhung des Spannungspe gels am positiven Anschlußpol S2 der Gleichspannungs quelle 52 der Ausgangskomparator K4 auf L-Pegel schal tet, blendet das NAND-Gatter 27 das von den Komparato ren K1 und K2 abgeleitete Signal aus, so daß die Schal tung in einen stabilen Zustand übergeht, indem der die Anschlüsse S2 und V2 verbindende Schalttransistor T11 leitend wird. Im Falle daß der Q-Ausgang des RS-Flip- Flops 21 L-Pegel ausgibt, sind die Schalttransistoren T8 und T9 leitend, während die Transistoren T7 und T10 gesperrt sind. Im anderen Fall eines H-Pegels am Q-Aus gang ist lediglich der Schalttransistor T7 leitend, während die anderen drei Schalttransistoren T8, T9 und T10 im gesperrten Zustand sich befinden. Somit wird bei direkter Speisung des Verbrauchers V die Pumpschaltung stillgelegt, wobei diese Stillegung wie gemäß der Schaltung nach Fig. 4 nicht vollständig erfolgt, da wie dort nach wie vor die Referenzspannungsquellen, Komparatoren und Logikglieder aktiv sind. Der Stromver brauch ist somit minimal, da Schaltvorgänge weitgehend unterbunden sind.

Die Schaltung gemäß Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Pumpschaltung, die mit der jenigen nach Fig. 8 vergleichbar ist, da die Ladeein heit 1 ebenfalls nur einen einzigen Kondensator 6 ent hält. Weiterhin wird in dieser Schaltung lediglich ein Komparator K mit einer einzigen Referenzspannungsquelle Q_ref verwendet. Weiterhin ist die Anzahl der flächenin tensiven p-Kanal-Feldeffekttransistoren minimiert, da lediglich ein p-Kanal-Feldeffekttransistor T12 verwen det wird, während die anderen drei Schalttransistoren T13, T14, T15 vom n-Kanaltyp sind.

Bei der Schaltung nach Fig. 9 liegen die positiven An schlußpole der Gleichspannungsquelle S als auch des Verbrauchers V auf gleichem Potential. Diese Pluspole S2 und V2 sind über die Schaltstrecke des ersten Schalttransistors T12 mit dem ersten Anschluß 12 der Ladeeinheit 1 verbunden. Der zweite Anschluß 13 der Ladeeinheit 1 ist über die Schaltstrecke des zweiten Schalttransistors T13 mit dem negativen Anschlußpol V1 des Verbrauchers V verbunden. Zusätzlich ist der erste als auch der zweite Anschluß 12 und 13 der Ladeeinheit 1 jeweils über einen dritten bzw. vierten Schalttransi stor T15 bzw. T16 direkt an den negativen Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S angeschlossen. Die bei den negativen Anschlußpole S1 und V1 der Gleichspan nungsquelle S und des Verbrauchers V sind über eine Diode D derart miteinander verbunden, daß bei einem über dem Verbraucherpotential liegenden negativen Quellpotential der Verbraucher direkt von der Gleich spannungsquelle S gespeist werden kann.

Weiterhin ist der negative Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S mit einem ersten Transmissions- Gatter TG1 verbunden, das seinerseits über einen ersten Widerstand R1 an den nichtinvertierenden Eingang des einzigen Komparators K angeschlossen ist. Weiterhin führt eine Verbindungsleitung von diesem nichtinvertie renden Eingang des Komparators K sowohl zu einem mit dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V verbun denen Kondensators CR als auch zu einem zweiten Trans missions-Gatter 2, das seinerseits über einen zweiten Widerstand R2 ebenfalls mit positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V verbunden ist. Schließlich ist der invertierende Eingang des Komparators K an eine Refe renzspannungsquelle Q_ref an geschlossen. Der Ausgang des Komparators K führt sowohl auf einen Eingang E einer Steuereinheit 2 als auch auf die Gate-Elektrode des n- Kanal-Feldeffekttransistors des Transmissions-Gatters 1 als auch auf die Gate-Elektrode des p-Kanal-Feldef fekttransistors des Transmissions-Gatters TG2.

Die Steuereinheit 2 umfaßt ein Toggle-Flip-Flop 211 so wie ein erstes und zweites NOT-Gatter 204 und 205. Der Eingang E dieser Steuereinheit 2 ist sowohl mit dem Takt-Eingang des Toggle-Flip-Flops 211 als auch mit dem Eingang des ersten NOT-Gatters 204 angeschlossen, wobei der Ausgang Q des Toggle-Flip-Flops 211 sowohl mit sei nem D-Eingang als auch mit einem zweiten Ausgang A2 der Steuereinheit 2 verbunden ist und der Ausgang des NOT- Gatters 204 den ersten Ausgang A1 der Steuereinheit 2 bildet. Darüber hinaus verbindet das zweite NOT-Gatter 205 den Q-Ausgang des Toggle-Flip-Flops 211 mit einem dritten Ausgang A3 der Steuereinheit 2. Der Ausgang A1 der Steuereinheit 2 steuert zusätzlich den p- bzw. n- Kanal-Feldeffekttransistor des ersten bzw. zweiten Transmissions-Gatters TG1 bzw. TG2. Der zweite Ausgang A2 ist dagegen mit den Gate-Elektroden des ersten, zweiten und dritten Schalttransistors T12, T13 und T14 verbunden, wogegen der dritte Ausgang A3 den vierten Schalttransistor T15 ansteuert.

Die Referenzspannung der Referenzspannungsquelle Q_ref kann auf verschiedene Weise festgelegt werden, sei es als Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen V1 und V2 des Verbrauchers V, sei es als Konstantspannungsquelle gegen die Verbraucheranschlüsse V1 oder V2, oder im einfachsten Fall durch Kurzschließen dieses Kompara toreinganges mit dem negativen Anschlußpol V1 des Ver brauchers V, womit dieser Anschlußpol zur Refe renzspannung wird. Die besondere Art der Beschaltung des Komparators K mit dem gegen die Referenzspannung zu vergleichenden Spannungspegel bewirkt, daß bei zu klei ner Quellspannung der Gleichspannungsquelle S die Schaltung automatisch im Ruhezustand verbleibt, ande rerseits bei überschreiten der Schwelle ein sicheres Anspringen des zyklischen Schaltvorganges gewährleistet ist. Der erste Widerstand R1 bzw. der zweite Widerstand R2 bildet jeweils mit dem Kondensator CR ein RC-Glied, die für die Festlegung des Schaltrhythmuses und für die Anpassung dieses Rhythmuses an unterschiedliche Quellimpedanzen sorgen.

Die Pumpschaltung gemäß Fig. 9 arbeitet wie folgt: Sollte der Komparator K mit Beginn des Betriebs an sei nem Ausgang L-Pegel aufweisen, hätte dies zur Folge, daß das erste Transmissionsgatter TG1 sperrend, dagegen das zweite Transmissionsgatter TG2 leitend gesteuert würde. Ober das zweite R6-Glied R2 und CR wird dadurch der nichtinvertierende Eingang des Komparators K mit dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V verbun den, was nach kurzer Verzögerung ein Umschalten auf den H-Pegel am Komparatorausgang zur Folge hätte. Somit ist gewährleistet, daß ab einem bestimmten Zeitpunkt ein H- Pegel am Komparatorausgang verfügbar ist. Dies wiederum versetzt das erste Transmissionsgatter TG1 in leitenden Zustand, dagegen das zweite Transmissionsgatter TG2 in gesperrten Zustand. Der Komparator K vergleicht nun - über das erste RC-Glied R1 und CR verzögert - das Potential des negativen Anschlußpoles S1 der Gleichspannungsquelle S gegen das Referenzpotential. Sollte die Quellspannung der Gleichspannungsquelle kleiner sein als die Potentialdifferenz zwischen dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V und der Referenzspannung, bleibt die Schaltung stabil im beschriebenen Zustand, unabhängig davon, in welchem Schaltzustand das Toggle-Flip-Flop 211 verharrt. Wenn der Eingang E einen H-Pegel erhält, kann der Q-Ausgang des Toggle-Flip-Flops 211 sowohl einen L- als auch einen H-Pegel erzeugen. Im ersten Fall werden die bei den Schalttransistoren T12 und T15 leitend gesteuert, während die beiden anderen Schalttransistoren T13 und T14 sperren. Das bedeutet, daß der Kondensator C, also die Ladeeinheit 1 zwischen dem negativen und positiven Anschlußpol S1 und S2 der Gleichspannungsquelle S ge schaltet wird, also von ihr aufgeladen wird. Im zweiten Fall dagegen werden die beiden Transistoren T12 und T15 sperrend und die beiden Schalttransistoren T13 und T14 leitend gesteuert, mit der Folge, daß die Ladeeinheit 1 mit ihrem Anschluß 12 mit dem negativen Anschlußpol S1 der Gleichspannungsquelle S und deren zweiter Anschluß 13 mit dem negativen Anschlußpol V1 des Verbrauchers V verbunden ist. Da die positiven Anschlußpole des Ver brauchers als auch der Gleichspannungsquelle auf glei chem Potential liegen, ist in diesem Fall die Serien schaltung aus der Ladeeinheit 1 und dem Verbraucher V parallel zur Gleichspannungsquelle S geschaltet.

Sobald daher die Quellspannung der Gleichspannungs quelle S den Schwellwert überschreitet, der Komparator K seinen Ausgang auf L-Pegel umschaltet, um danach mit kurzer Verzögerung auf H-Pegel wieder zurückzufallen, liegt ein nicht eindeutig vorhersagbarer Lastzustand der Gleichspannungsquelle S vor. Im einen Fall hat die vom Komparatorausgang bewirkte Umschaltung des Toggle- Flip-Flops 211 den teilweise entladenen Kondensator 6 der Ladeeinheit 1 in den Ladezustand umgeschaltet, im anderen Fall wurde die Umschaltung des geladenen Kon densators 6 in den Entladezustand bewirkt. Unabhängig davon, welcher Fall vorliegt, sind zwei mögliche Zu stände zu unterscheiden: Entweder hat die Laständerung bewirkt, daß die Quell spannung der Gleichspannungsquelle S unter den Schwell wert absinkt, somit der nun wieder an den negativen An schlußpol S1 angeschlossene Komparator K stabil in dem eingenommenen Zustand verharrt bis der Schwellwert wie der überschritten wird, oder aber die Quellspannung bleibt hoch genug, um den Komparator K nach der von dem RC-Glied R1 und CR bedingten Verzögerung sofort wieder umkippen zu lassen und eine erneute Umschaltung des Toggle-Flip-Flops 211 zu bewirken. Die letztgenannte Alternative ist einerseits vor allem im Fall sehr nied riger Quellimpedanz von Bedeutung, da in diesem Fall ein Umschalten des Kondensators C in rascher Folge sehr erwünscht ist oder andererseits im Störfall, wenn auf grund irregulärer Eingriffe trotz Umschalten des Kondensators 6 kein Rückfall der Quellspannung unter den Schwellwert stattfindet. Nur ein erneutes Umschal ten gewährleistet in diesem Fall die Wiederaufnahme des regulären Betriebes. Dieser reguläre Betrieb ist da durch gekennzeichnet, daß der Rhythmus der Umschal tungen durch die Zeitdauer bestimmt wird, die die Quellspannung der Gleichspannungsquelle S benötigt, um nach dem Umschalten wieder den Schwellwert zu erreichen. Der Abfall der Quellspannung nach dem Um schalten wird durch die dann auftretende Spitzenlast des Lade- bzw. Entladestromes bewirkt.

Es sei schließlich noch erwähnt, daß bei völliger Ent ladung des Pufferkondensators auf der Verbraucherseite, wenn also die Spannung für den Betrieb der erfindungs gemäßen Pumpschaltung fehlt, eine Anfangsladung er reicht werden kann, indem etwa in der Schaltungsanord nung nach den Fig. 7 und 8 eine Diode entsprechender Polarität zwischen dem positiven Anschlußpol S2 der Gleichspannungsquelle S und dem positiven Anschlußpol V2 des Verbrauchers V geschaltet wird. Die Anordnungen nach den Fig. 1 bis 6 benötigen in diesem Fall eine weitere Diode zwischen den negativen Anschlußpolen S1 und V1 der Gleichspannungsquelle S und des Verbrauchers V.

Die vorstehend beschriebenen Schaltungen, die in inte grierter CMOS-Technologie herstellbar sind, können ent gegen den dargestellten Verhältnissen auch mit anderer Polung der Verbraucherspannung betrieben werden, wenn der inverse Aufbau der MOS-Feldeffekttransistoren ge wählt wird.

Claims

1. Verfahren zur Ankopplung eines elektrischen Verbrau chers (V) an eine Gleichspannungsquelle (S) mit wechselnder Impedanz, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Ladeeinheit (1), die mehrere in Serie geschaltete Ladungsspeicher (C1, C2, C3) aufweist, von Schaltelementen (T1-T6) zum Verbinden der einzelnen Ladungsspeicher (C1, C2, C3) mit der Gleichspannungs quelle (S) zum Zwecke der Aufladung sowie einer Steuereinheit (2) zum Steuern der Schaltelemente (T1- T6) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

a) Während der Aufladung jedes Ladungsspeichers (C1, C2, C3) wird die jeweils erreichte Ladespannung mit ei ner Referenzspannung verglichen,
b) nachdem die Ladespannung während der Aufladung eines Ladungsspeichers (C1, C2, C3) einen ersten Span nungsschwellwert erreicht hat, wird der Ladevorgang an diesem Ladungsspeicher (C1, C2, C3) entweder abgebro chen und an einem anderen Ladungsspeicher (C1, C2, C3) neu aufgenommen, oder so lange weiter geführt, bis durch den Entladevorgang die Ladespannung an einem an deren Ladungsspeicher (C1, C2, C3) einen zweiten Span nungsschwellwert unterschritten hat,
c) die Ladeeinheit (1) ist zum Verbraucher (V) parallel geschaltet, wobei die Entladung der Ladeeinheit (1) si multan mit der Aufladung der einzelnen Ladungsspeicher (C1, C2, C3) erfolgt.

2. Verfahren zur Ankopplung eines elektrischen Verbrau chers (V) an eine Gleichspannungsquelle (S) mit wech selnder Impedanz, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver wendung einer Ladeeinheit (1), die einen oder mehrere in Serie geschaltete Ladungsspeicher (C1, C2, C3) auf weist, von ersten Schaltelementen (T...) zum Verbinden des oder der Ladungsspeicher/s (C1, C2, C3) mit der Gleichspannungsquelle (S) zum Zwecke der Aufladung, von zweiten Schaltelementen (T...) mit deren Hilfe zum Zwecke der Entladung die Ladeeinheit (1) an einen der beiden Anschlußpole des Verbrauchers angeschlossen wird, sowie einer Steuereinheit (2) zum Steuern der er sten und zweiten Schaltelemente (T...) folgende Ver fahrensschritte durchgeführt werden:

a) Während der Aufladung des oder der Ladungsspeicher/s wird die jeweils erreichte Ladespannung mit einer Refe renzspannung verglichen,
b) während der Aufladung des oder der Ladungsspeicher/s ist einer der beiden Anschlußpole des Verbrauchers (V) mit der Gleichspannungsquelle (S) verbunden,
c) nachdem der Ladungsspeicher (6) oder die Ladungs speicher (C1, C2, C3) auf einen ersten Spannungs schwellwert aufgeladen ist oder einer nach dem anderen auf diesen ersten Spannungsschwellwert aufgeladen sind, wird die weitere Aufladung unterbrochen und zur Entla dung die Ladeeinheit (1) zum Verbraucher (V) parallel geschaltet.

3. Verfahren zur Ankopplung eines elektrischen Verbrau chers (V) an eine Gleichspannungsquelle (S) mit wech selnder Impedanz, wobei das Quellpotential der Gleich spannungsquelle (S) und das Verbraucherpotential auf ein Bezugspotential bezogen sind, dadurch gekennzeich net, daß unter Verwendung einer Ladeeinheit (1), von ersten Schaltelementen (T7, T9, T12, T15) zum Verbinden der Ladeeinheit (1) mit der Gleichspannungsquelle (S) zum Zwecke der Aufladung, von zweiten Schaltelementen (T8, T10, T13, T14) zum Zwecke der Entladung der Lade einheit (1), sowie einer Steuereinheit (2) zum Steuern der ersten und zweiten Schaltelemente (T7-T10, T12- T15) folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

a) Während der Aufladung der Ladeeinheit (1) sind höchstens die auf dem Bezugspotential liegenden An schlußpole des Verbrauchers (V) und der Gleichspan nungsquelle (S) verbunden,
b) nachdem die Ladeeinheit (1) auf einen ersten Spannungsschwellwert aufgeladen ist, wird die weitere Aufladung unterbrochen und zur Entladung die Serien schaltung aus Ladeeinheit (1) und Verbraucher (V) zur Gleichspannungsquelle (S) parallel geschaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

a) Während der Aufladung der Ladeeinheit (1) wird die erreichte Ladespannung mit einer Referenzspannung (Q_ref2) verglichen,
b) während der Entladung der Ladeeinheit (1) wird das Quellpotential mit einer weiteren Referenzspannung (Q_ref1) verglichen,
c) eine weitere Ladephase erfolgt erst dann, wenn die Ladespannung der Ladeeinheit (1) einen zweiten Span nungsschwellwert unterschritten hat und das Quellpoten tial der Gleichspannungsquelle (S) die weitere Refe renzspannung übersteigt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

a) Während der Lade- als auch Entladephase wird das Quellpotential gegen eine Referenzspannung (Q_ref) ver glichen,
b) die Schaltung bleibt im Lade- oder Entladezustand, falls das Quellpotential kleiner als die Referenzspan nung (Q_ref) ist,
c) eine Umschaltung von der Lade- in die Entladephase oder der Entlade- in die Ladephase erfolgt erst, wenn das Quellpotential die Referenzspannung (Q_ref) über steigt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeeinheit (1) einen oder meh rere in Serie geschaltete Ladungsspeicher (C1, C2) auf weist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespannung eines jeden La dungsspeichers (C1, C2, C3) mit einer gesonderten Refe renzspannung (Q_ref1), (Q_ref2), (Q_ref3) verglichen wird, daß in Abhängigkeit davon, ob jeweils der von der Ladespan nung während der Aufladung erreichte erste Spannungs schwellwert größer oder der von der Ladespannung wäh rend der Entladung erreichte zweite Spannungsschwell wert kleiner ist als die zugehörige Referenzspannung als Vergleichsergebnis jeweils ein von zwei möglichen Logikpegeln (L-Pegel, H-Pegel) erzeugt wird und daß das jeweilige Vergleichsergebnis der Steuereinheit (2) als Eingangsgröße zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Ladungsspeicher (C1, C2, C3) zugeordnete erste und zweite Spannungsschwellwert annähernd dem Wert der zugehörigen Referenzspannung entsprechen.

9. Verfahren zur Ankopplung eines elektrischen Verbrau chers (V) an eine Gleichspannungsquelle (S) mit wech selnder Impedanz, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Ladeeinheit (1) die mehrere in Serie geschaltete Ladungsspeicher (C1, C2, C3) erster und zweiter Art aufweist, von Schaltelementen (T1-T4) zum Verbinden der einzelnen Ladungsspeicher (C1, C2,) mit der Gleichspannungsquelle (S) zum Zwecke der Aufladung sowie einer Steuereinheit (2) zum Steuern der Schalt elemente (T1-T4) folgende Verfahrensschritte durchge führt werden:

a) Während der Aufladung jedes Ladungsspeichers (C2, C3) erster Art wird die erreichte Ladespannung mit ei ner Referenzspannung verglichen,
b) nachdem die Ladespannung während der Aufladung eines Ladespeichers (C2, C3) erster Art einen ersten Span nungsschwellwert erreicht hat, wird der Ladevorgang an diesem Ladungsspeicher abgebrochen und entweder an ei nem anderen Ladungsspeicher erster Art oder an einem Ladungsspeicher (C1) zweiter Art neu aufgenommen,
c) der Ladevorgang wird an einem Ladungsspeicher (C1) zweiter Art abgebrochen und an dem Ladungsspeicher (C2, C3) erster Art neu aufgenommen, dessen Ladespannung durch den Entladevorgang einen zweiten Spannungs schwellwert unterschritten hat,
d) die Ladeeinheit (1) ist zum Verbraucher (V) parallel geschaltet, wobei die Entladung der Ladeeinheit (1) si multan mit der Aufladung der einzelnen Ladungsspeicher (C1, C2, C3) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespannung eines jeden Speichers (C1) erster Art mit jeweils einer Referenzspannung (Q_ref, Q_ref1, Q_ref2) verglichen wird, daß in Abhängigkeit davon, ob jeweils der von der Ladespannung während der Aufladung der Ladungsspeicher (C2, C3) erster Art erreichte erste Spannungsschwellwert größer oder der von der Ladespan nung während der Entladung der Ladungsspeicher (C2, C3) erster Art erreichte zweite Spannungsschwellwert klei ner ist als die zugehörige Referenzspannung (Q_ref, Q_ref1, Q_ref2) als Vergleichsergebnis jeweils ein von zwei möglichen Logikpegeln (H-Pegel, L-Pegel) erzeugt wird und daß das jeweilige Vergleichsergebnis der Steuereinheit (2) als Eingangsgröße zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem, der Ansprüche 9 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die den Ladungsspeichern (C2, C3) erster Art zugeordneten ersten und zweiten Span nungsschwellwerte annähernd dem Wert der zugehörigen Referenzspannungen entsprechen.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherspannung mit der Spannung der Gleichspannungsquelle (S) verglichen wird und je nach Ergebnis des Vergleiches mittels der Steuereinheit (2) die Schaltelemente (T1-T4, T7- T10) sowie weitere Schaltelemente (T11) so angesteuert werden, daß entweder der Verbraucher (V) direkt an die Gleichspannungsquelle (S) angeschlossen wird oder über die Ladeeinheit (1) mit elektrischer Energie versorgt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (V) genau dann von der Gleichspan nungsquelle (S) direkt mit Energie versorgt wird, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle (S) über die Verbraucherspannung ansteigt.

14. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Ladeeinheit (1) weist zwei in Serie geschaltete Kondensatoren (C1, C2) als Ladungsspeicher auf, wobei der freie Anschluß des ersten Kondensators (C1) einen ersten Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) und der freie Anschluß des zweiten Kondensators (C2) einen zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) darstellt,
b) es sind vier in Serie geschaltete Schalter (T1, T2, T3, T4) vorgesehen, die parallel zur Ladeeinheit (1) geschaltet sind, wobei der erste und der zweite Schal ter (T1, T2) parallel zum ersten Kondensator (C1) und der dritte und der vierte Schalter (T3, T4) parallel zum zweiten Kondensator (C2) geschaltet sind,
c) die Gleichspannungsquelle (S) ist über ihren einen Anschlußpol (S1) mit dem den ersten und zweiten Schal ter (T1, T2) verbindenden Schaltungszweig verbunden und ist über ihren anderen Anschlußpol (S2) an den Verbin dungspunkt des dritten und des vierten Schalters (T3, T4) angeschlossen,
d) es ist ein erster und zweiter Komparator (K1, K2) mit jeweils zwei Eingängen vorgesehen, wobei der eine Eingang des ersten Komparators (K1) über eine erste Re ferenzspannungsquelle (Q_ref1) mit dem ersten Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) und der eine Eingang des zwei ten Komparators (K2) über eine zweite Referenzspan nungsquelle (Q_ref2) mit dem zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) verbunden ist, wobei die anderen Ein gänge der beiden Komparatoren (K1, K2) an den Verbin dungspunkt der beiden Kondensatoren (C1, C2) ange schlossen sind,
e) die Steuereinheit (2) umfaßt ein RS-Flip-Flop (21), dessen S-Eingang über einen ersten Eingang (E1) der Steuereinheit (2) mit dem Ausgang des ersten Kompara tors (K1) und dessen R-Eingang über einen zweiten Ein gang (E2) der Steuereinheit (2) mit dem Ausgang des zweiten Komparators (K2) verbunden ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuereinheit (2) zusätzlich ein NOT-Gatter (22) aufweist, daß der Q-Ausgang des RS- Flip-Flops (21) einerseits auf einen ersten Ausgang (A1) der Steuereinheit (2) führt und andererseits über das NOT-Gatter (22) auf einen zweiten Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) geschaltet ist und daß schließlich dieser erste und dieser zweite Ausgang (A1, A2) der Steuereinheit (2) jeweils zwei Schalter (T1, T4; T2, T3) ansteuert.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 sowie zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Steuereinheit (2) weist zusätzlich ein erstes und zweites NOT-Gatter (200, 201), ein NAND-Gatter (202) mit zwei Eingängen sowie ein EXOR-Gatter (203) mit zwei Eingängen auf,
b) ferner ist ein dritter Komparator (K4) mit zwei Ein gängen vorgesehen, dessen erster und zweiter Eingang jeweils an einen Anschlußpol (S2, V2) gleicher Polari tät der Gleichspannungsquelle (S) und des Verbrauchers (V) angeschlossen ist, während der Ausgang dieses Kom parators (K4) einen dritten Eingang (E3) der Steuerein heit (2) bildet,
c) der erste bzw. zweite Eingang des NAND-Gatters (202) ist an den Q-Ausgang des RS-Flip-Flops (21) bzw. an den dritten Eingang (E3) angeschlossen, während dessen Aus gang sowohl einen ersten Ausgang (A1) der Steuereinheit (2) als auch über das zweite NOT-Gatter (201) einen zweiten Ausgang (A2) bildet, als auch an den ersten Eingang des EXOR-Gatters (203) angeschlossen ist; wei terhin ist der zweite Eingang des EXOR-Gatters (203) auf den dritten Eingang (E3) der Steuereinheit (2) ge führt, während dessen Ausgang einen dritten Ausgang (A3) sowie über das erste NOT-Gatter (200) einen vier ten Ausgang (A4) der Steuereinheit bildet.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste Ausgang (A1) der Steuerein heit (2) sowohl den zweiten als auch den dritten Schal ter (T2, T3) ansteuert, während die Steuerung der bei den anderen Schalter (T1, T4) durch den zweiten Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) erfolgt.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste bzw. der zweite Schalter (T1, T2) vom ersten bzw. zweiten Ausgang (A1, A2) der Steuereinheit gesteuert ist und die Steuerung des drit ten bzw. des vierten Schalters (T3, T4) durch den drit ten bzw. vierten Ausgang (A3, A4) der Steuereinheit (2) erfolgt.

19. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der erste Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) ist sowohl mit dem negativen Pol (V1) des Verbrauchers (V) als auch mit dem negativen Pol der ersten Referenz spannungsquelle (Q_ref1) verbunden, während der Pluspol der ersten Referenzspannungsquelle (Q_ref1) an den in vertierenden Eingang des ersten Komparators (K1) ange schlossen ist,
b) der zweite Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) ist sowohl mit dem positiven Pol (V2) des Verbrauchers (V) als auch mit dem positiven Pol der zweiten Referenz spannungsquelle (Q_ref1) verbunden, während der Minuspol der zweiten Referenzspannungsquelle (Q_ref2) an den nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators (K2) angeschlossen ist,
c) das RS-Flip-Flop (21) ist mit zwei NOR-Gattern auf gebaut,
d) der erste und zweite Schalter (T1, T2) sind jeweils als n-Kanal-Feldeffekttransistor und der dritte und vierte Schalter (T3, T4) sind jeweils als p-Kanal-Feld effekttransistor ausgebildet.

20. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 7 oder 8, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

a) Die Ladeeinheit (1) ist aus drei in Serie geschal teten Kondensatoren (C1, C2, C3) als Ladungsspeicher aufgebaut, wobei der freie Anschluß des ersten Konden sators (C1) einen ersten Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) und der freie Anschluß des dritten Kondensators (C3) einen zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) bildet,
b) der erste Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) ist mit den einen Anschlüssen der Schaltstrecken von einem ersten, zweiten und dritten Schalter (T1, T2, T3) verbunden, wobei der andere Anschluß der Schalt strecke des ersten Schalters (T1) mit dem ersten An schluß (11) der Ladeeinheit (1), der andere Anschluß der Schaltstrecke des zweiten Schalters (T2) mit dem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) und der andere Anschluß der Schaltstrecke des dritten Schalters (T3) mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) verbunden ist,
c) der zweite Anschlußpol (S2) der Gleichspannungs quelle (S) ist mit den einen Anschlüssen der Schalt strecken von einem vierten, fünften und sechsten Schal ter (T4, T5, T6) verbunden, wobei der andere Anschluß der Schaltstrecke des vierten Schalters (T4) mit dem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2), der andere Anschluß der Schaltstrecke des fünften Schalters (T5) mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) und der an dere Anschluß der Schaltstrecke des sechsten Schalters (T6) mit dem zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) verbunden ist,
d) ferner sind ein erster, zweiter und dritter Kompa rator (K1, K2, K3) mit jeweils zwei Eingängen vorgese hen, wobei der eine Eingang des ersten Komparators (K1) über eine erste Referenzspannungsquelle (Q_ref1) mit dem ersten Anschluß (11) der Ladeeinheit (1), dessen ande rer Eingang sowohl mit dem einen Eingang des zweiten Komparators (K2) als auch mit Verbindungspunkt des er sten und zweiten Kondensators (C1, C2), der andere Ein gang des zweiten Komparators (K2) über eine zweite Referenzspannungsquelle (Q_ref2) mit dem Ausgang des dritten Komparators (K3) bzw. mit dem einen Eingang des dritten Komparators (K3), der eine Eingang des dritten Komparators (K3) mit dem Verbindungspunkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) und der andere Ein gang des dritten Komparators (K3) über eine dritte Referenzspannungsquelle (Q_ref3) mit dem zweiten An schluß (12) der Ladeeinheit (1) verbunden sind,
e) schließlich ist die Steuereinheit (2) aus einem RS- Flip-Flop (21), einem ersten, zweiten und dritten NOT- Gatter (22, 23, 24), einem NOR-Gatter (25) mit zwei Eingängen und einem EXNOR-Gatter (26) mit zwei Eingän gen aufgebaut, wobei der R-Eingang des RS-Flip-Flops (21) über einen ersten Eingang (E1) der Steuereinheit (2) mit dem Ausgang des ersten Komparators (K1), der S- Eingang des RS-Flip-Flops (21) über einen zweiten Ein gang (E2) der Steuereinheit (2) mit dem zweiten Ausgang des zweiten Komparators (K2) bzw. mit dem Ausgang eines AND-Gatters (27) mit zwei Eingängen verbunden ist, des sen erster Eingang über einen zweiten Eingang (E2) der Steuereinheit (2) an den Ausgang des zweiten Kompara tors (K2) und dessen zweiter Eingang an den zweiten Eingang des NOR-Gatters (25) angeschlossen ist, während der Ausgang (Q) des RS-Flip-Flops (21) sowohl auf den ersten Eingang des NOR-Gatters (25) als auch auf den ersten Eingang des EXNOR-Gatters (26) geführt ist, der zweite Eingang des NOR-Gatters (25) über einen dritten Eingang (E3) der Steuereinheit (2) mit dem Ausgang des dritten Komparators (K3) und der Ausgang des NOR-Gat ters (25) mit dem zweiten Eingang des EXNOR-Gatters (26) verbunden ist und schließlich der Ausgang (Q) des RS-Flip-Flops (21) über einen ersten Ausgang (A1) der Steuereinheit (2) den ersten Schalter (T1) und über das erste NOT-Gatter (22), dessen Ausgang einen zweiten Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) bildet, den vierten Schalter, der Ausgang des EXNOR-Gatters (26) über einen dritten Ausgang (A3) der Steuereinheit (2) den zweiten Schalter (T2) und über das zweite NOT-Gatter (23), des sen Ausgang einen vierten Ausgang (A4) der Steuerein heit (2) bildet, den fünften Schalter und der Ausgang des NOR-Gatters (25) über einen fünften Ausgang (AS) der Steuereinheit (2) den dritten Schalter (T3) und über das dritte NOT-Gatter (24), dessen Ausgang einen sechsten Ausgang (A6) der Steuereinheit (2) bildet, den sechsten Schalter steuern.

21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Der erste Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) ist sowohl mit dem negativen Anschlußpol (V1) des Verbrau chers (V) als auch mit dem positiven Anschlußpol der ersten Referenzspannungsquelle (Q_ref1) verbunden, wäh rend der negative Anschlußpol der ersten Referenzspannungsquelle (Q_ref1) an den invertierenden Eingang des ersten Komparators (K1) angeschlossen ist,
b) der zweite Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) ist sowohl mit dem positiven Anschlußpol (V2) des Verbrau chers (V) als auch mit dem positiven Anschlußpol der dritten Referenzspannungsquelle (Q_ref3) verbunden, wäh rend der negative Anschlußpol der dritten Referenzs spannungsquelle (Q_ref3) auf den nichtinvertierenden Eingang des dritten Komparators (K3) geführt ist,
c) der negative Anschlußpol der zweiten Referenzspannungsquelle (Q_ref2) ist an den nichtinver tierenden Eingang des zweiten Komparators (K2) einge schlossen,
d) das RS-Flip-Flop (21) ist mit zwei NOR-Gattern auf gebaut,
e) der erste, zweite und dritte Schalter (T1, T2, T3) ist jeweils ein n-Kanal-Feldeffekttransistor, während der vierte, fünfte und sechste Schalter (T4, T5, T6) jeweils ein p-Kanal-Feldeffekttransistor ist.

22. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 4, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Ladeeinheit (1) mit einem ersten und zweiten An schluß (12, 13) weist einen einzigen Kondensator (C2) als Ladungsspeicher auf,
b) es sind vier in Serie geschaltete Schalter (T7, T8, T9, T10) vorgesehen, wobei diese Serienschaltung die beiden Anschlußpole (V1, V2) des Verbrauchers (V) ver binden, während der zweite und dritte Schalter (T8, T9) parallel zur Ladeeinheit (1) angeschlossen sind und der Verbindungspunkt des zweiten und dritten Schalters (T8, T9) mit dem zweiten Anschlußpol (S2) der Gleichspan nungsquelle (S) verbunden ist,
c) es ist ein erster und zweiter Komparator (K1, K2) mit jeweils zwei Eingängen vorgesehen, wobei der erste Eingang des ersten Komparators sowohl über eine erste Referenzspannungsquelle (Q_ref1) mit dem ersten An schlußpol (V1) des Verbrauchers (V) als auch mit dem ersten Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) verbunden ist, während der zweite Eingang des Kompara tors (K1) sowohl an den ersten Anschluß (13) der Lade einheit (1) und an den Verbindungspunkt des ersten und zweiten Schalters (T7, T8) als auch über eine zweite Referenzspannungsquelle (Q_ref2) an den ersten Eingang des zweiten Komparators (K2) angeschlossen ist und der zweite Eingang des zweiten Komparators (K2) sowohl mit dem zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) als auch mit dem Verbindungspunkt des dritten und vierten Schal ters (T9, T10) verbunden ist,
d) ferner umfaßt die Steuereinheit (2) ein RS-Flip-Flop (21) sowie ein NOT-Gatter (22) wobei der S-Eingang des RS-Flip-Flops (21) den ersten Eingang (E1) der Steuereinheit (2), der R-Eingang des RS-Flip-Flops (21) den zweiten Eingang (E2) der Steuereinheit (2) bildet und der Ausgang (Q) des RS-Flip-Flops (21) sowohl auf einen ersten Ausgang (A1) als auch über das NOT-Gatter (22) auf einen zweiten Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) geführt ist,
e) schließlich steuert der erste Ausgang (A1) der Steu ereinheit (2) den ersten und zweiten Schalter (T7, T8) und der zweite Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) den dritten Schalter (T9) an.

23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste Ausgang (A1) der Steuerein heit (2) zusätzlich den vierten Schalter (T10) steuert.

24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Es ist ein weiterer Komparator (K4) vorgesehen, des sen erster und zweiter Eingang mit je einem Anschlußpol (S2, V2) gleicher Polarität der Gleichspannungsquelle (S) als auch des Verbrauchers (V) verbunden sind,
b) es ist ein fünfter Schalter (T11) vorgesehen, dessen Schaltstrecke die genannten Anschlußpole (S2, V2) über brückt, wobei dieser weitere Schalter (T11) vom Ausgang des weiteren Komparators (K4) angesteuert wird, und zu sätzlich dieser Ausgang dieses weiteren Komparators (K4) zu einem dritten Eingang (E3) der Steuereinheit (2) geführt ist,
c) die Steuereinheit (2) umfaßt zusätzlich ein NAND- Gatter (27) mit zwei Eingängen, wobei dessen erster Eingang mit dem dritten Eingang (E3) der Steuerschal tung (2) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des NOT-Gatters (22) der Steuerschaltung (2) verbunden sind, und wobei schließlich der Ausgang dieses NAND- Gatters (27) einen dritten Ausgang (A3) der Steuer schaltung (2) bildet, der den vierten Schalter (T10) steuert.

25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Eingänge des weiteren Komparators (K4) jeweils mit dem positiven Anschlußpol (S2, V2) der Gleichspannungsquelle (S) und des Verbrauchers (V) ver bunden sind und daß der weitere Schalter (T11) ein Feldeffekttransistor vom p-Kanaltyp ist.

26. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Anschluß pol (V1) des Verbrauchers (V) sowohl mit dem negativen Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) als auch mit dem negativen Anschlußpol der ersten Referenzspan nungsquelle (Q_ref1) verbunden ist, während der positive Anschlußpol der ersten Referenzspannungsquelle an den invertierenden Eingang des ersten Komparators (K1) an geschlossen ist und daß der positive Anschlußpol der zweiten Referenzspannungsquelle (Q_ref2) auf den inver tierenden Eingang des zweiten Komparators (K2) geführt ist.

27. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, mit dem negativen Anschlußpol (V1) des Verbrauchers (V) verbun dene Schalter (T7) ein Feldeffekttransistor vom n-Ka naltyp ist und daß der zweite, dritte und vierte Schal ter (T8, T9, T10) je ein Feldeffekttransistor vom p-Ka naltyp ist.

28. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß direkt an den nichtin vertierenden Eingang des ersten als auch des zweiten Komparators (K1, K2) ein RC-Glied (R1, C_R1; R2, C_R2) geschaltet ist.

29. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 5, 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Ladeeinheit (1) mit einem ersten und zweiten An schluß (12, 13) umfaßt einen einzigen Kondensator (C) als Ladungsspeicher,
b) die Ladeeinheit (1) ist mit ihrem ersten Anschluß (12) über einen ersten Schalter (T12) gleichzeitig an den ersten Anschlußpol (S2) der Gleichspannungsquelle (S) als auch an den ersten Anschlußpol (V2) des Ver brauchers (V) angeschlossen, während der zweite An schluß (13) der Ladeeinheit (1) sowohl über eine Rei henschaltung aus einem zweiten Schalter (T13) und einer Diode (D) mit dem zweiten Anschlußpol (S1) der Gleich spannungsquelle (S) als auch über diesen zweiten Schal ter (T13) mit dem zweiten Anschlußpol (V1) des Verbrau chers (V) verbunden ist,
c) zusätzlich ist der erste bzw. zweite Anschluß (12, 13) der Ladeeinheit (1) über einen dritten bzw. vierten Schalter (T14, T15) mit dem zweiten Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) verbunden,
d) weiterhin ist ein Komparator (K) mit zwei Eingängen vorgesehen, dessen erster Eingang mit einer Refe renzspannungsquelle (Q_ref) und dessen zweiter Eingang sowohl über einen fünften Schalter (TG1) mit dem zwei ten Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) als auch über einen sechsten Schalter (TG2) mit dem ersten Anschlußpol (S2) der Gleichspannungsquelle (S) verbun den ist, während der Ausgang des Komparators (K) zur Steuerung des fünften und sechsten Schalters (TG1, TG2) vorgesehen ist,
e) die Steuereinheit (2) ist mit ihrem einzigen Eingang (E) mit dem Ausgang des Komparators (K) verbunden, wäh rend ein erster Ausgang (A1) zusätzlich zur Steuerung des fünften und sechsten Schalters (TG1, TG2) dient, ein zweiter Ausgang (A2) der Steuerschaltung (2) den ersten, zweiten und dritten Schalter (T12, T13, T14) und schließlich ein dritter Ausgang (A3) der Steu erschaltung (2) den vierten Schalter (T15) steuert.

30. Schaltungsanordnung nach Anspruch 29, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Die Steuerschaltung (2) umfaßt ein Toggle-Flip-Flop (211) und ein erstes und zweites NOT-Gatter (204, 205),
b) der Eingang (E) der Steuerschaltung (2) ist sowohl auf den Takteingang des Toggle-Flip-Flops (211) als auch über das erste NOT-Gatter (204) auf den ersten Ausgang (A1) der Steuerschaltung (2) geführt,
c) der Q-Ausgang des Toggle-Flip-Flops (211) ist sowohl mit seinem D-Eingang als auch mit dem zweiten Ausgang (A2) der Steuerschaltung (2) verbunden als auch über das zweite NOT-Gatter (205) auf den dritten Eingang der Steuerschaltung (2) geführt.

31. Schaltungsanordnung nach Anspruch 30, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Der erste Schalter (T12) ist ein p-Kanal-Feldef fekttransistor, während der zweite, dritte und vierte Schalter (T13, T14, T15) jeweils ein Feldeffekttransi stor vom n-Kanaltyp ist,
b) der negative Anschlußpol (V1) des Verbrauchers (V) ist sowohl mit dem zweiten Schalter (T13) als auch mit der Anode der Diode (D) verbunden, während die Kathode dieser Diode (D) an den negativen Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) angeschlossen ist,
c) der fünfte und sechste Schalter (TG1, TG2) ist je weils als Transmissions-Gatter ausgeführt, wobei der n- Kanal-Transistor des fünften Schalters (TG1) mit dem p- Kanal-Transistor des sechsten Schalters (TG2) ein er stes Paar und der p-Kanal-Transistor des fünften Schal ters (TG1) mit dem n-Kanal-Transistor des sechsten Schalters (TG2) ein zweites Paar komplementärer Feldef fekttransistoren bilden, die jeweils über ihre Gates verbunden sind,
d) das erste Paar der komplementären Feldeffekttransi storen werden vom Ausgang des Komparators (K) und das zweite Paar der komplementären Feldeffekttransistoren werden vom ersten Ausgang (A1) der Steuerschaltung (2) gesteuert,
e) der invertierende Eingang des Komparators (K) ist an die Referenzspannungsquelle (Q_ref) angeschlossen.

32. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Merk male:

a) Die Ladeeinheit (1) mit einem ersten und zweiten An schluß (11, 12) ist aus zwei in Reihe geschalteten Kon densatoren (C1, C2) als Ladungsspeicher aufgebaut,
b) ferner sind vier in Serie miteinander verbundene Schalter (T1, T2, T3, T4) vorgesehen, die parallel zur Ladeeinheit (1) geschaltet sind,
c) der erste Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) ist mit dem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Schalters (T1, T2) und der zweite Anschlußpol (S2) der Gleichspannungsquelle (S) ist mit dem Verbindungspunkt des dritten und vierten Schalters (T3, T4) verbunden,
d) weiterhin ist ein Komparator (K) mit zwei Eingängen vorgesehen, dessen erster Eingang sowohl an den Verbin dungspunkt (13) der beiden Kondensatoren (C1, C2) als auch an den Verbindungspunkt des zweiten und dritten Schalters (T2, T3) angeschlossen ist, während dessen zweiter Eingang über eine Referenzspannungsquelle (Q_ref) mit dem zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) verbunden ist,
e) die Steuereinheit (2) mit einem Eingang (E), einem ersten Ausgang (A1) und einem mit dem Eingang (E) ver bundenen zweiten Ausgang (A2) umfaßt ein den Eingang (E) mit dem ersten Ausgang (A1) verbindendes NOT-Gatter (28),
f) schließlich steuert der erste Ausgang (A1) der Steuereinheit (2) den zweiten und dritten Schalter (T2, T3), während der zweite Ausgang (A2) der Steuereinheit (2) den ersten und vierten Schalter (T1, T4) steuert.

33. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Der Verbindungspunkt des ersten und zweiten Schal ters (T1, T2) ist mit dem negativen Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) verbunden,
b) die Ladeeinheit (1) ist mit ihrem ersten Anschluß (11) an den negativen Anschlußpol (V1) des Verbrauchers (V) angeschlossen,
c) der negative Anschlußpol der Gleichspannungsquelle (Q_ref) ist auf den nichtinvertierenden Eingang des Kom parators (K) geführt.

34. Schaltungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste und zweite Schalter (T1, T2) jeweils ein Feldeffekttransistor vom n-Kanaltyp ist und daß der dritte und vierte Schalter (T3, T4) jeweils ein p-Kanal-Feldeffekttranistor ist.

35. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Merk male:

a) Die Ladeeinheit (1) mit einem ersten und zweiten An schluß (11, 12) ist aus drei in Serie geschalteten Kon densatoren (C1, C2, C3) als Ladungsspeicher aufgebaut, wobei der freie Anschluß des ersten Kondensators mit dem ersten Anschluß (11) und der freie Anschluß des dritten Kondensators mit dem zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) verbunden ist,
b) es sind ein erster, zweiter und dritter Schalter (T1, T2, T3) vorgesehen, wobei die Anschlüsse der Schaltstrecken dieser Schalter (T1, T2, T3) mit dem er sten Anschlußpol (S1) der Gleichspannungsquelle (S) verbunden sind, während der andere Anschluß der Schalt strecke des ersten bzw. zweiten bzw. dritten Schalters (T1, T2, T3) an den ersten Anschluß (11) der Ladeein heit (1) bzw. an den Verbindungspunkt des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) bzw. an den Verbindungs punkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) an geschlossen ist,
c) es sind ein vierter, fünfter und sechster Schalter (T4, T5, T6) vorgesehen, wobei die Anschlüsse der Schaltstrecken dieser Schalter (T4, T5, T6) mit dem zweiten Anschlußpol (S2) der Gleichspannungsquelle (S) verbunden sind, während der andere Anschluß der Schalt strecke des vierten bzw. fünften bzw. sechsten Schal ters (T4, T5, T6) an den Verbindungspunkt des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) bzw. an den Verbin dungspunkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) bzw. an den zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) angeschlossen ist,
d) ferner ist ein erster Komparator (K1) mit zwei Ein gängen vorgesehen, dessen erster Eingang an den Verbin dungspunkt des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) angeschlossen ist und dessen zweiter Eingang mit einer ersten Referenzspannungsquelle (Q_ref1) verbunden ist,
e) weiterhin ist ein zweiter Komparator (K2) mit zwei Eingängen vorgesehen, dessen erster Eingang an den Ver bindungspunkt des zweiten und dritten Kondensators (C2, C3) angeschlossen ist und dessen zweiter Eingang über eine zweite Referenzspannungsquelle (Q_ref2) an den zweiten Anschluß (12) der Ladeeinheit (1) und dessen Ausgang an die erste Referenzspannungsquelle (Q_ref1) geführt ist,
f) schließlich weist die Steuereinheit (2) einen ersten und zweiten Eingang (E1, E2) sowie einen ersten, zwei ten, dritten, vierten, fünften und sechsten Ausgang (A1, . ., A6) auf, wobei der Ausgang des ersten Kompa rators (K1) an den ersten Eingang (E1) und der Ausgang des zweiten Komparators (K2) an den zweiten Eingang (E2) angeschlossen ist und der erste bis sechste Aus gang (A1, . ., A6) jeweils den ersten bis sechsten Schalter (T1, . ., T6) steuern.

36. Schaltungsanordnung nach Anspruch 35, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Die Steuereinheit (2) ist aus einem ersten, zweiten und dritten NOT-Gatter (29, 23, 24) sowie einem NOR- Gatter (25) und einem EXNOR-Gatter (26) aufgebaut,
b) der erste Eingang der Steuerschaltung (2) ist sowohl mit den ersten Eingängen des NOR-Gatters (25) und des EXNOR-Gatters (26) verbunden und an den ersten Ausgang (A1) angeschlossen als auch über das erste NOT-Gatter (29) mit dem vierten Ausgang (A4),
c) der zweite Eingang des NOR-Gatters (25) ist mit dem zweiten Eingang (E2) der Steuereinheit (2) verbunden, während der Ausgang dieses NOR-Gatters (25) sowohl an den zweiten Eingang des EXNOR-Gatters (26) als auch an den dritten Ausgang (A3) der Steuerschaltung (2) sowie über das dritte NOT-Gatter (24) an den sechsten Ausgang (A6) angeschlossen ist und schließlich bildet der Aus gang des EXNOR-Gatters (26) den zweiten Ausgang (A2) der Steuerschaltung (2) und ist ferner über das zweite NOT-Gatter (23) mit dem fünften Ausgang (AS) der Steu erschaltung (2) verbunden.

37. Schaltungsanordnung nach Anspruch 36, gekennzeich net durch folgende Merkmale:

a) Der erste, zweite und dritte Schalter (T1, T2, T3) sind mit dem negativen Anschlußpol (S1) der Gleichspan nungsquelle (S) verbunden,
b) der erste Anschluß (11) der Ladeeinheit (1) ist an den negativen Anschlußpol (V1) des Verbrauchers (V) an geschlossen,
c) der negative Anschlußpol der ersten bzw. zweiten Referenzspannungsquelle (Q_ref1, Q_ref2) ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des ersten bzw. zweiten Komparators (K1, K2) verbunden.

38. Schaltungsanordnung nach Anspruch 37, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Schalter (T1, T2, T3) jeweils ein Feldeffekttransistor vom n-Ka naltyp ist und daß der vierte, fünfte und sechste Schalter (T4, T5, T6) jeweils ein p-Kanaltyp-Feldef fekttransistor ist.

39. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoren als Schmitt-Trigger ausgeführt sind.

40. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransi storen in einer CMOS-Technologie ausgeführt sind.