DE4206478A1 - Schaltung zum erzeugen einer stabilisierten betriebsspannung mit einer integrierten schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. In Geräten der Nachrichtentechnik wie CD-Spielern, Fernsehempfängern, Videorecordern und dgl. wer­ den im allgemeinen mehrere positive Betriebsspannungen unter­ schiedlicher Größe für die einzelnen Stufen erzeugt. Oftmals ist es notwendig oder vorteilhaft, wenn zusätzlich Betriebs­ spannungen mit negativer Polarität zur Verfügung stehen. Da­ durch können in manchen Fällen Schaltungen vereinfacht, z. B. Koppelkondensatoren durch eine galvanische Kopplung einge­ spart werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung einer ohnehin vorhandenen integrierten Schaltung mit gerin­ gem Schaltungsaufwand extern zum IC eine stabilisierte, ins­ besondere negative Betriebsspannung zu erzeugen. Diese Aufga­ be wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Bei der Erfindung werden in vorteilhafter Weise wesentliche Bauteile und Baugruppen innerhalb eines ohnehin vorhandenen IC zusätzlich zur Erzeugung einer stabilisierten, insbesonde­ re negativen Betriebsspannung ausgenutzt. Der für die Stabi­ lisierung zusätzlich benötigte Schaltungsaufwand extern zum IC ist dabei relativ gering und besteht im wesentlichen aus zwei Widerständen und einem Kondensator. Für die gesamte Schaltung werden nur zwei Pins am IC benötigt. Die an das IC angelegte Taktspannung erfüllt dabei eine Doppelfunktion. Die Taktspannung dient erstens zur Erzeugung der Betriebs­ spannung extern zum IC durch periodische Betätigung eines IC-internen Schalters, der in einer externen Induktivität einen periodisch unterbrochenen Strom erzeugt. Durch Gleich­ richtung der dadurch entstehenden Impulsspannung an der In­ duktivität wird die Betriebsspannung gewonnen. Zweitens dient die Taktspannung zur Stabilisierung der erzeugten Be­ triebsspannung, indem ihre Gleichspannungslage durch die er­ zeugte Betriebsspannung selbst extern zum IC verschoben wird. Die Taktspannung kann im IC zusätzlich für die Signal­ verarbeitung, z. B. Codierung und Decodierung dienen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigen

Fig. 1 ein IC mit der externen Beschaltung und

Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1.

Das IC gemäß Fig. 1 enthält eine Vielzahl von Baugruppen, wovon zur Vereinfachung nur eine Spannungsquelle 1 für die konstante Spannung Vo, ein Komparator 2, drei Konstantstrom­ quellen 3, 4, 5, zwei Schalter 51, 52, ein Kondensator 6 und ein Spannungs/Strom-Umsetzer 7 dargestellt sind. An der Klem­ me a steht eine rechteckförmige Taktspannung C, die mit dem Integrierglied aus dem Widerstand Ro und den Kondensatoren C1, C2 in eine dreieckförmige Spannring U1 an der Klemme c umgewandelt wird. U1 gelangt auf den Pin P1 des IC, der mit dem "+"-Eingang des Komparators 2 verbunden ist. Der "-"-Ein­ gang des Komparators 2 ist mit der Spannungsquelle 1 für Vo verbunden. Eine konstante Referenzspannung Vref von 5 Volt an der Klemme b über ist den Widerstand R1 ebenfalls an den Pin P1 angelegt. An den Pin P2, der IC-intern über S1 mit einer Betriebsspannung Vcc von 5-10 Volt verbunden ist, ist die Induktivität L angeschlossen, die außerdem an eine Gleichrichterschaltung mit der Diode D1 und dem Kondensator C3 angeschlossen ist. Der Ausgang f der Gleichrichterschal­ tung ist mit der Klemme c verbunden. An der Klemme g wird die benötigte negative Betriebsspannung Vneg abgenommen.

Anhand der Fig. 2 wird die Wirkungsweise erläutert. Die Span­ nung U1 erzeugt jedesmal beim Überschreiten von Vo am Aus­ gang d des Komparators 2 einen positiven Impuls U2, der je­ weils den Schalter S1 schließt. Beginnend von t1 fließt da­ durch über die Induktivität L der sägezahnförmig ansteigende Ladestrom iL. Im Zeitpunkt t2 unterschreitet U1 wieder den Wert von Vo, so daß iL abgeschaltet wird. Dadurch entsteht an der Induktivität L eine gleichspannungsfreie Impulsspan­ nung U3, aus der mit D1 und C3 an der Klemme g die negative Betriebsspannung Vneg erzeugt wird. Die Stabilisierung von Vneg erfolgt folgendermaßen: Wenn der Betrag von Vneg ab­ nimmt, Vneg also weniger negativ wird, wird über R2 eine we­ niger negative Spannung auf den Punkt c gekoppelt. Dadurch wird U1 am Punkt c in positiver Richtung verschoben. Dadurch wird der Zeitraum t1-t2, während der die positiven Impulse U2 entstehen, und der Schalter S1 geschlossen ist, länger, und der Strom iL fließt eine längere Zeit. Das bedeutet, daß iL im Zeitpunkt t2 einen größeren Endwert annimmt, so daß auch die Amplitude von U3 und damit der Betrag von Vneg an­ steigt und die angenommene Verringerung des Betrages von Vneg ausgeregelt wird.

Der Betrag Vneg ist im wesentlichen abhängig von der Fre­ quenz der Taktspannung C, der Höhe der Spannung Vcc und dem Wert der Induktivität L. Bei einem praktisch erprobten Schal­ tung lagen folgende Werte vor:

Vref:
5 Volt
Vo:	1 Volt
Vcc:	5-10 Volt
R1:	10 kOhm
Ro:	18 kOhm
R2:	18 Ohm
C1:	22 nF
C2:	1 nF
C3:	47 µF
Vneg:	-5,5 Volt

Claims (3)

1. Schaltung zum Erzeugen einer stabilisierten Betriebs­ spannung (Vneg) mit einer integrierten Schaltung (IC) mit einem ersten Pin (P1), der IC-intern über einen Kom­ parator (2) mit dem Steuereingang eines Schalters (S1) verbunden ist, der zwischen einer Betriebsspannung (Vcc) und einem zweiten Pin (P2) liegt, der IC-extern über eine Induktivität (L) geerdet und an eine Gleich­ richterschaltung mit einer Diode (D1) und einem die Be­ triebsspannung (Vneg) liefernden Ladekondensator (C3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten Pin (P1) eine konstante Referenzgleichspannung (Vref) und eine aus einer Taktspannung (C) gewonnene sägezahn- oder dreieckartige Spannung (U1) angelegt sind und der erst Pin (P1) über einen Widerstand (R2) mit dem Ladekondensator (C3) verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (Vneg) negative Polarität hat.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Taktspannung (C) führende Klemme (a) über ein RC-Integrierglied (Ro, C1, C2) und eine die Referenz­ spannung (Vref) führende Klemme (b) über einen Wider­ stand (R1) an den ersten Pin (P1) angeschlossen sind.