DE69633847T2

DE69633847T2 - Kleiner Gleichspannung-Schaltnetzteil

Info

Publication number: DE69633847T2
Application number: DE69633847T
Authority: DE
Inventors: Yoichi Tokai
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: US5744943A; KR100244103B1; KR970016890A; EP0766371A3; EP0766371A2; EP0766371B1; DE69633847D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, wie beispielsweise eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp oder eine Ladungspumpenschaltung, die ausgestaltet sind, um Gleichstromleistung an eine kleine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine tragbare elektronische Vorrichtung, zu liefern.
Um die in einer elektronischen Vorrichtung untergebrachten Vorrichtungen in die Lage zu versetzen, bei ihrer vollen Kapazität zu arbeiten, ist es in einigen Fällen notwendig, unterschiedliche Spannungen, d. h. nicht die gleiche Spannung, an die Vorrichtungen anzulegen. Eine Leistungsversorgungsschaltung zum Treiben von Vorrichtungen, wie beispielsweise einer CCD und einem Flüssigkristallanzeigepanel, müssen so ausgestaltet sein, dass nicht nur eine Spannung erhöht wird, sondern ebenfalls eine Spannung abgesenkt und invertiert wird. Schaltende Leistungsversorgungsschaltungen sind als effiziente Gleichstromeingangs-, Gleichstromausgangs-, Spannungsumsetzungs-Leistungsversorgungsschaltung bekannt. Schaltende Leistungsversorgungsschaltungen werden in zwei Typen klassifiziert. Der erste Typ ist eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Transformatortyp, die einen Transformator aufweist. Der zweite Typ ist eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp, die einen Induktor aufweist.
Mit einer schaltenden Leistungsversorgungsschaltung vom Transformatorentyp ist es möglich, eine Spannung zu erhöhen, abzusenken und zu invertieren, indem lediglich das Wicklungsverhältnis und der Massepegel des Transformators geändert wird. Eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp, die eine Spannung absenken und invertieren kann, umfasst einen Treiber, der entweder ein P-Kanal-MOSFET oder ein N-Kanal-MOSFET sein kann. In dem Fall, in dem ein P-Kanal-MOSFET als Treiber verwendet wird, ist die Sourceelektrode des MOSFET mit dem Gleichstrom-Eingangspotential oder dem Gleichstrom-Massepotential verbunden. In dem Fall, in dem ein N-Kanal-MOSFET als Treiber verwendet wird, wie in 1 gezeigt, bildet der MOSFET zusammen mit einem Induktor L und einer Diode D eine Chopperschaltung. Die Chopperschaltung kann eine Eingangsspannung absenken und invertieren. Wie in 1 gezeigt, ist der Knoten der Diode D und die Source S des N-Kanal-MOSFET mit dem Induktor L verbunden, an dem das Potential schwankt. Somit ist es erforderlich, dass das Gate-Source-Potential V_GS hoch genug ist, um den N-Kanal-MOSFET zuverlässig an- und auszuschalten. Zu diesem Zweck muss eine Schaltung verwendet werden, die die Eingangsspannung verstärkt, womit eine Signalspannung erzeugt wird, und die somit erzeugte Signalspannung muss an das Gate G des N-Kanal-MOSFET angelegt werden.
Wenn eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung, egal ob Transformatorentyp oder Choppertyp, modifiziert wird, um Hochfrequenzeigenschaften anzunehmen, können sie einen Transformator mit niedriger Leistung oder einen Induktor mit niedriger Leistung und einen Kondensator mit niedriger Leistung beinhalten und somit kleiner gemacht werden. Es würde daher bedeutsam sein, einer schaltenden Leistungsversorgungsschaltung eine Hochfrequenzeigenschaft zu verleihen, um die Schaltung klein und leicht zu machen.
Ein N-Kanal-MOSFET weist eine höhere Schaltgeschwindigkeit und einen niedrigen Anwiderstand als ein P-Kanal-MOSFET auf. Mit Blick darauf ist es wünschenswert, dass ein N-Kanal- MOSFET als Treiber in einer schaltenden Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp verwendet wird.
Bei der in 1 gezeigten Chopperschaltung ist die Source S des N-Kanal-MOSFET mit dem Induktor L verbunden, in dem sich eine Spannung stark ändert. Daher wird das Potential des Gate G mit Bezug auf die Source S gesteuert. Dies macht es notwendig, eine Ladungspumpenschaltung zu verwenden, um die Eingangsspannung zu erhöhen, um dadurch den Bereich zu erweitern, über den das Gate-Source-Potential V_GS des MOSFET schwanken kann. Die Verwendung der Ladungspumpenschaltung erhöht unvermeidbar den Schaltverlust. Folglich kann die schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp nicht so effizient sein, wie es für jede Leistungsversorgungsschaltung zur Verwendung in kleinen elektrischen Vorrichtungen erforderlich ist.
Eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp, die einen Induktor aufweist, kann einfacher modifiziert werden, um eine Hochfrequenzeigenschaft aufzuweisen, als eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Transformatorentyp, die einen Transformator beinhaltet. Um ein Hochspannungserhöhungsverhältnis zu erreichen, benötigt die schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp die Hilfe einer Ladungspumpenschaltung, die viele Elemente (Kondensatoren und Dioden) umfasst.
Zwei Typen von herkömmlichen Ladungspumpenschaltungen werden in 2 bzw. 3 gezeigt. Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, benötigt jede der beiden Ladungspumpenschaltungen vier zusätzliche Elemente für eine zusätzliche Stufe. Es ist offensichtlich, dass die Schaltung groß sein muss, um ein hohes Spannungs-Anhebungsverhältnis zu ergeben.
In 2 sind gezeigt: ein erster Eingangsanschluss 1 zum Empfangen einer positiven Eingangsspannung Vin, ein zweiter Eingangsanschluss 2 zum Empfangen eines Eingangsmassepotentials GND, eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp 3, eine Ladungspumpenschaltung 4 mit einer Mehrzahl von Kondensatoren 4a und eine Mehrzahl von Dioden 4b, ein erster Ausgangsanschluss 5 zum Liefern eines positiven Ausgangspotentials Vout, ein zweiter Ausgangsanschluss 6 zum Liefern einer negativen Ausgangspotentials Vout und ein dritter Ausgangsanschluss 7 zum Liefern eines Ausgangsmassepotentials GND. In 3 ist eine Schaltung dargestellt, die mit der Schaltung von 2 mit der Ausnahme identisch ist, dass die Ladungspumpenschaltung 8 weniger Kondensatoren 8a und weniger Dioden 8b umfasst.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp bereitzustellen, die in der Struktur relativ einfach ist, einen N-Kanal-MOSFET aufweist, und die noch mit hohem Wirkungsgrad arbeiten kann, die eine Eingangsspannung sowohl absenkt als auch invertiert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Struktur relativ einfach ist und die eine Eingangsspannung noch mit einem hohen Verhältnis anheben kann, und die Eingangsspannung invertieren und Gleichspannungen von unterschiedlichen Werten erzeugen kann.
Die EP 05 34 442 offenbart verschiedene schaltende Choppertyp-Leistungsversorgungsschaltungen vom induktiven Typ, die verschiedene unterschiedliche Arten von kontinuierlichen Strommodi bereitstellen können.
Erfindungsgemäß wird eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp, die einen Eingangsanschluss mit hoher Gleichspannung, einen Eingangsanschluss mit niedriger Gleichspannung, einen Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung und einen Ausgangsanschluss mit niedriger Gleichspannung, einen Induktor, einen Kondensator, eine Ausgangsschaltung, einen N-Kanal-MOSFET und eine Steuerschaltung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor mit einem Ende des Eingangsanschlusses mit hoher Gleichspannung verbunden ist; der Kondensator mit einem Ende an dem anderen Anschluss des Induktors verbunden ist; die Ausgangsschaltung einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem anderen Ende des Kondensators gekoppelt ist, und einen zweiten Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss mit weniger Gleichspannung gekoppelt ist, aufweist und ebenfalls den Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung und den Ausgangsanschluss mit niedriger Gleichspannung umfasst; der N-Kanal-MOSFET eine Drain-Elektrode, die mit dem anderen Ende des Induktors verbunden ist, und eine Source Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung verbunden ist, aufweist; und die Steuerschaltung einen Differenzialverstärker und einen PWM-Steuerverstärker umfasst und ein Impulsbreitensteuersignal an die Gateelektrode des N-Kanal-MOSFET in Übereinstimmung mit der Spannung an den Ausgangsanschlüssen der Ausgangsschaltung liefert, um dadurch eine Choppersteuerung mit negativer Rückkopplung des N-Kanal-MOSFET durchzuführen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst einen N-Kanal-MOSFET, einen Induktor, einen Kondensator, eine Diode, eine Choppersteuerschaltung, eine Eingangsspannung Vin, eine Ausgangsspannung Vout und ein gemeinsames Potential GND. Der Induktor ist zwischen der Eingangsspannung Vin und der Drainelektrode des N-Kanal-MOSFET verbunden. Die Source-Elektrode des N-Kanal-MOSFET ist mit einem Potential VH verbunden, das das höhere der Ausgangsspannung Vout und des gemeinsamen Potentials GND ist. Der Kondensator und die Diode sind in Reihe zwischen den Drain- und Source-Elektroden des N-Kanal-MOSFET verbunden, wobei der Kondensator mit der Drainelektrode verbunden ist. Die Anodenelektrode der Diode ist mit dem Kondensator verbunden, und deren Kathodenelektrode derselben ist mit der Sourceelektrode des N-Kanal-MOSFET verbunden. Die Eingangsspannung Vin und das Potential VH weisen eine Beziehung von: Vin > VH auf.
Bei dieser Schaltung ist die Source des N-Kanal-MOSFET mit dem geglätteten Potential VH verbunden. Es reicht somit aus, das Gate des MOSFET mit einem schaltenden Steuersignal zu versorgen, das in Bezug auf das Potential VH positiv ist. Das schaltende Steuersignal weist die gleiche Amplitude auf, wenn es verwendet wird, um den Kanal-MOSFET zu treiben, dessen Source mit Masse verbunden ist. Somit ist der Schaltverlust, der unvermeidbar beim Treiben des Gate des MOSFET gemacht wird, geringer als in dem zweiten Fall, bei dem ein Induktor mit der Source des N-Kanal-MOSFET verbunden ist.
Wenn das schaltende Steuersignal durch Verwenden des Potentials VL erzeugt wird, kann der N-Kanal-MOSFET durch Umwandeln des Signals in eines, das auf dem Potential VH basiert, mittels einer Pegelverschiebungsschaltung, die aus einem Kondensator und einer Diode zusammengesetzt ist, angetrieben werden.
Die Spannungsfestigkeit der Steuerschaltung ist niedriger als Vin – VL. Ein Schaltkreis wird verwendet, der die Bezugsspannung (d. h., das Massepotential GND) der Steuerschaltung mit dem Potential VH verbindet, wenn die Spannungsfestigkeit gleich oder höher als Vin – VH ist, und der die Bezugsspannung mit dem Potential VL verbindet, wenn die Spannungsfestigkeit höher als Vin – VL ist. Alternativ wird die Bezugsspannung der Steuerspannung auf das Potential VL festgelegt, und ein Spannungsabsenkungsmittel (z. B. ein 3-Anschluss-Regler oder eine Kombination eines Widerstands und einer Zenerdiode) wird verwendet, um zu verhindern, dass Vcc – VL Spannungsfestigkeit überschreitet.
Somit ist die schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp in der Struktur relativ einfach, die einen N-Kanal-MOSFET aufweist, und kann jedoch mit einem hohen Wirkungsgrad arbeiten, wobei einen Eingangsspannung sowohl abgesenkt als auch invertiert wird.
Um die zweite oben erwähnte Aufgabe erfindungsgemäß zu erreichen, wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst: eine Gleichstromversorgung und eine Ladungspumpenschaltung zum Einstellen einer Gleichspannungsausgabe von der Gleichstromversorgung. Die Ladungspumpenschaltung umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen, die mit einer Mehrzahl von Kondensatoren verbunden sind, zum Empfangen einer Mehrzahl von Eingangsspannungen, und ein Schaltmittel zum Umschalten der Anschlüsse zum Laden der Kondensatoren mit der von der Gleichstromversorgung angelegt Gleichspannung, um dadurch eine Gleichspannung zu erzeugen, die sich von der von der Gleichstromversorgung angelegten Gleichspannung unterscheidet.
Die Gleichstromversorgung kann ein Schaltelement, einen Induktor, einen Gleichrichtungsabschnitt, eine Steuerschaltung zum Durchführen einer Rückkopplungssteuerung an dem Schaltelement in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Gleichrichtungsabschnitts und eine schaltende Leistungsversorgung zum Umsetzen einer Eingangsgleichspannung in eine unterschiedliche Gleichspannung umfassen.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung ist in der Struktur einfach. Sie kann jedoch die Eingangsspannung mit einem hohen Verhältnis anheben und die Polarität der Eingangsspannung invertieren, indem die Kondensatoren mit der Gleichspannungsausgabe von dem Gleichstromversorgung geladen wird. Sie kann ebenfalls Gleichspannungen von unterschiedlichen Werten erzeugen.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit dem begleitenden Zeichnungen genommen wird, in denen zeigen:
1 ein Schaltdiagramm einer Chopperschaltung zum Erläutern des Problems, das bei einer herkömmlichen schaltenden Leistungsversorgungsschaltung inhärent ist;
2 ein Schaltbild einer herkömmlichen Ladungspumpenschaltung;
3 ein Schaltbild eines weiteren Typs einer herkömmlichen Ladungspumpenschaltung;
4 eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die die Eingangsspannung mittels einer zweiten Diode anhebt;
5 in Schaltbild, das in der Leistungsversorgungsschaltung von 4 aufgenommenen Steuerschaltung;
6A, 6B und 6C Diagramme, die die Signalverläufe der Signale an in 4 gezeigten Punkten (a), (b) und (c) darstellt;
7 ein Schaltbild, das die Leistungsversorgungsschaltung von 4 ausführlicher darstellt;
8 eine Tabelle, die den Betriebswirkungsgrad der in 4 dargestellten Leistungsversorgungsschaltung darstellt;
9 eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die die Eingangsspannung mittels eines zweiten Induktors absenkt;
10A, 10B und 10C Diagramme, die die Signalverläufe der in 9 gezeigten Signale an Punkten (a), (b) und (c) zeigen;
11 ein Schaltbild einer herkömmlichen Spannung-Anhebungs/Absenkungs-Schaltung;
12A, 12B und 12C Diagramme, die die Signalverläufe der in 11 gezeigten Signale bei Punkten (a), (b) und (c) darstellen;
13 eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die die Eingangsspannung mittels einer zweiten Diode und eines zweiten Induktors absenkt;
14A, 14B und 14C Diagramme, die die Signalverläufe der in 13 gezeigten Signale bei Punkten (a), (b) und (c) darstellen;
15 ein Schaltbild einer schaltenden Leistungsversorgung vom Choppertyp gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die auf die gleiche Weise wie die in 13 gezeigte Schaltung arbeitet;
16 ein Schaltbild eines herkömmlichen Invertererschaltung mit einem P-Kanal-MOSFET;
17A und 17B Diagramme, die die Signalverläufe der in 16 gezeigten Signale bei Punkten (a) und (b) darstellen;
18 eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer siebenten Ausführungsform dieser Erfindung, die Eingangsspannung mittels einer zweiten Diode und eines zweiten Induktors invertiert;
19 eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, die auf die gleiche Art und Weise wie die in 22 gezeigte Schaltung arbeitet;
20A, 20B und 20C Diagramme, die die Signalverläufe der in 19 gezeigten Signalen bei Punkten (a), (b) und (c) darstellen;
21 ein Schaltbild einer Leistungsversorgungsschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung;
22A, 22B und 22C Diagramme, die den Betrieb der neunten Ausführungsform erläutern;
23A, 23B und 23C Diagramme, die ebenfalls den Betrieb der neunten Ausführungsform erläutern;
24 ein Schaltbild, das den in der neunten Ausführungsform aufgenommenen Schaltkreis zeigt;
25 ein Schaltbild einer Leistungsversorgungsschaltung gemäß einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung;
26 ein Äquivalent-Schaltbild der dritten Stufe der Ladungspumpenschaltung, die in der zehnten Ausführungsform aufgenommen ist;
27 ein Schaltbild, das eine erfindungsgemäße Leistungsversorgungsschaltung darstellt.
Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1. Ausführungsform
4 eine schaltende Leistungsversorgung vom Choppertyp gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Dies ist ein schaltende Leistungsversorgungsschaltung, die eine erste Diode aufweist und die die Eingangsspannung absenken kann. Die Leistungsversorgungsschaltung umfasst zwei Eingangsanschlüsse 10 und 11 zwei Ausgangsanschlüsse 12 und 13. Der erste Eingangsanschluss 10 empfängt ein hohes Gleichstrompotential Vin, und der zweite Eingangsanschluss 11 ein niedriges Gleichstrompotential von 0 Volt. Der erste Ausgangsanschluss gibt ein hohes Gleichstrompotential Vout (VH) und der zweite Ausgangsanschluss 13 ein niedriges Gleichstrompotential von 0 Volt (VL) aus.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp ferner drei Kondensatoren 20, 23 und 26, einen Induktor 21, einen N-Kanal-MOSFET 22, einen Kondensator 23, zwei Dioden 24 und 25 und eine Steuerschaltung 27. Der Kondensator 20 ist an einem Ende mit dem ersten Eingangsanschluss 10 und an dem anderen Ende mit dem zweiten Eingangsanschluss 11 verbunden. Der Induktor 21 ist an einem Ende mit dem ersten Eingangsanschluss 10 und an dem anderen Ende mit der Sourceelektrode des N-Kanal-MOSFET 22 verbunden. Die Drainelektrode des MOSFET 22 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss 12 verbunden, der mit dem Rückkopplungsanschluss NF der Steuerschaltung 27 verbunden ist. Die Steuerschaltung 27 führt eine Rückkopplungs-Choppersteuerung an dem MOSFET 22 in Übereinstimmung mit dem Ausgangspotential Vout (VH) durch. Die Dioden 24 und 25 und der Kondensator 26 bilden eine Ausgangsschaltung.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Steuerschaltung 27 einen Operationsverstärker 50, einen Rückkopplungswiderstand 51, einen Dreiecksignalgenerator 52 und einen Verstärker 53. Der Operationsverstärker 50 und der Rückkopplungswiderstand 51 bilden einen Differenzialverstärker, der ein an den Rückkopplungsanschluss NF zurückgespeistes hohes Leistungspotential Vout mit einem Bezugspegel vergleicht. Der Verstärker 53 führt eine Pulsbreitenmodulation (PWM) an dem von dem Signalgenerator 52 gelieferten Dreiecksignal in Übereinstimmung mit der Ausgabe des Differenzialverstärkers durch.
Wie in 4 gezeigt, ist der erste Kondensator 23 an einem Ende mit dem Knoten des Induktors 21 und dem MOSFET 22 (genauer gesagt, der Drainelektrode des MOSFET 22) und mit dem anderen Ende mit der Kathodenelektrode der ersten Diode 24 und der Anodenelektrode der zweiten Diode 25 verbunden. Der zweite Kondensator 26 ist an einem Ende mit den Anodenelektrode der ersten Diode 24 und der Kathodenelektrode der zweiten Diode 25 und an dem anderen Ende mit dem zweiten Ausgangsanschluss 13 verbunden, der auf einem Potential von 0 Volt (VL) ist. Die Signale an den Punkten (a), (b), und (c) der Leistungsversorgungsschaltung weisen die in 6A, 6B bzw. 6C dargestellten Signalverläufe auf.
Bei der in 4 gezeigten schaltenden Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp weist das Spannungssignal an der Drainelektrode des N-Kanal-MOSFET 22 eine Amplitude auf, die gesteuert wird, um einen Wert von Vout + Vf1 + Vf2 aufzuweisen, wobei Vf1 der Vorwärtsstromspannungsabfall in der Diode 24 und Vf2 der Vorwärtsstromspannungsabfall der Diode 25 ist.
Wenn Vin > 2 Vout + Vf1 + Vf2 ist, wird der Kondensator 23 durch die Dioden 24 und 25 und dem MOSFET 22 entladen. Die von dem Kondensator 23 freigegebene elektrostatische Energie wird als ein elektrischer Wärmeverlust dissipiert und überhaupt nicht eingesammelt. Als eine Konsequenz wird der Betriebswirkungsgrad der schaltenden Leistungsversorgungsschaltung trotz eines Anstiegs in dem an den ersten Eingangsanschluss 10 angelegten Gleichstrompotential Vin abnehmen. Somit ist es wünschenswert, dass das Gleichstrompotential Vin einen Wert von: Vin ≤ 2 Vout + Vf1 + Vf2 aufweist.
7 veranschaulicht die Leistungsversorgungsschaltung von 4 ausführlicher. Die Schaltung ist ausgestaltet, um eine Gleichspannung von 5 V auszugeben. Wie aus 7 ersichtlich ist, legt ein Reihenregler 28 eine Spannung an die Steuerschaltung 27 an, die gleich oder niedriger als die Spannungsfestigkeit der Steuerschaltung 27 ist. Wie in 7 gezeigt, umfasst die Leistungsversorgungsschaltung 3 drei zusätzliche Kondensatoren 29, 30 und 32, eine zusätzliche Diode 33 und einen Widerstand 34.
8 ist eine Tabelle, die die Betriebswirkungsgrade der Leistungsversorgungsschaltung von 4 zeigt, wenn die Schaltung einen Strom von 600 mA ausgibt. Wie aus 8 offensichtlich ist, beträgt der Wirkungsgrad nahezu 90%, wenn Vin ≤ 2 Vout = Ff1 + Ff2 ist. Die Steuerschaltung 27 liefert ein Impulsbreitensteuersignal von 5 MHz an die Gatelektrode des N-Kanal-MOSFET 22.
2. Ausführungsform
9 und 10A bis 10C veranschaulichen eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform (4 und 7) dadurch, dass ein zweiter Induktor 35 anstatt der zweiten Diode 25 bereitgestellt wird. Bei der zweiten Ausführungsform bildet der zweite Induktor 35 eine Ausgangsschaltung zusammen mit einer Diode 24 und einem Kondensator 26.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von einer in 11 gezeigten herkömmlichen Spannungs-Anhebungs-/Absenkungs-Schaltung in einigen Aspekten. (12A, 12B und 12C zeigen die Signalverläufe der in 11 gezeigten Signale bei Punkten (a), (b) und (c)). Zuerst wird die Sourceelektrode des MOSFET 22 mit dem ersten Ausgangsanschluss 12 verbunden, wohingegen die Sourceelektrode des MOSFET 22 mit der Masse bei dem herkömmlichen Spannungs-Anhebungs/Absenkungs-Schaltung verbunden ist. Zweitens arbeitet die zweite Ausführungsform genauso effizient wie ein Reihenregler, sogar wenn kein Strom zirkuliert, und kann effizienter als ein Reihenregler arbeiten, wenn ein Strom zirkuliert. Dies liegt daran, dass sowohl der Drainstrom des MOSFET 22 als auch der zirkulierende Strom ausgegeben werden können. Im Gegensatz dazu kann der Drainstrom des MOSFET 22 nicht bei der herkömmlichen Spannungs-Anhebung/Absenkungs- Schaltung ausgegeben werden, da der in dem MOSFET 22 fließende Strom zu der Masse fließt, was den Durchschnitt des Ausgangsstroms gleich dem Durchschnitt des durch den zweiten Induktor 35 fließenden Strom macht.
Bei der zweiten Ausführungsform wird der Strom zu und von dem Kondensator 23 durch den ersten Induktor 21 oder den zweiten Induktor 35 geliefert. Somit wird, sogar wenn eine Spannung in einem solchen Zustand ein- und ausgegeben wird, das ein Wärmeverlust bei der ersten Ausführungsform erzeugt werden würde, der zweite Induktor 35 die Energie in der Form von Magnetenergie einsammeln. Somit bleibt der Betriebswirkungsgrad der zweiten Ausführungsform ausreichend hoch, sogar wenn Vin > Vout + Vf1 + Vf2 ist.
3. Ausführungsform
13 veranschaulicht eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. 14A, 14B und 14C stellen die Signalverläufe der Signale bei in 13 gezeigten Punkten (a), (b) und (c) dar. Diese Leistungsversorgungsschaltung umfasst zwei Dioden 24 und 25, einen Kondensator 26 und zwei Induktoren 21 und 35. Die erste Diode 25 und der zweite Induktor 35 sind in Reihe geschaltet.
Bei der dritten Ausführungsform beschleunigt die zweite Diode 25 die Dämpfung des Signalverlaufs sogar nachdem ein Strom aufhört, zu zirkulieren. Wenn der zirkulierende Strom durch die zweite Diode 25 fließt, tritt nichtsdestotrotz ein Spannungsabfall auf, der Vf entspricht. Es ist daher wünschenswert, dass die dritte Ausführungsform verwendet wird, wenn es bedeutsamer ist, die Dämpfung des Signalverlaufs zu minimieren, als den Abfall im Betriebwirkungsgrad zu verringern.
4. Ausführungsform
15 veranschaulicht eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung. Die vierte Ausführungsform ist mit der dritten Ausführungsform mit der Ausnahme identisch, dass die Ausgangsschaltung eine Diode 24, eine Diode 25'', einen Induktor 35' und einen Kondensator 26 umfasst. Die vierte Ausführungsform arbeitet auf die gleiche Weise wie die dritte Ausführungsform.
5. Ausführungsform
Bei der fünften Ausführungsform ist der durchschnittliche Wert des zirkulierenden Stroms gleich dem des Ausgangsstroms, wie bei der herkömmlichen Inverterschaltung des in 16 gezeigten Typs. (17A und 17B zeigen die Signalverläufe der Signale bei in 16 gezeigten Punkten (a) und (b)). Die Spannung, die den zweiten Induktor 35 anregt, liegt jedoch zwischen Vout und einer niedrigeren Spannung, wohingegen bei der herkömmlichen Inverterschaltung (16) die Anregungsspannung zwischen Vin und 0 Volt liegt.
Bei der fünften Ausführungsform wird der Strom zu und von dem Kondensator 35 durch den ersten Induktor 21 oder den zweiten Induktor 35 geliefert. Somit wird, sogar wenn eine Spannung in einem solchen Zustand ein und ausgegeben wird, dass ein Wärmeverlust erzeugt werden würde, der zweite Induktor 35 die Energie in der Form von Magnetenergie sammeln. Somit bleibt der Betriebswirkungsgrad der sechsten Ausführungsform ausreichend hoch, sogar wenn Vin > Vout + Vf1 + Vf2 ist.
6. Ausführungsform
22 veranschaulicht eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die die Eingangsspannung mittels einer zweiten Diode 25' und einem zweiten Induktor 35'' invertiert. Wie in 18 gezeigt, sind die Diode 25'' und der Induktor 35'' in Reihe geschaltet. Die zweite Diode 25'' beschleunigt die Dämpfung der an beiden Enden des Kondensators 23 erzeugten Signalverläufe, nachdem ein Strom aufhört, zu zirkulieren. Wenn der zirkulierende Strom durch die zweite Diode 25' fließt, wird nichtsdestotrotz ein Energieverlust erzeugt, der dem Abfall in Vf entspricht. Es ist daher vorzuziehen, dass das dritte Siebentel verwendet wird, wenn es bedeutsamer ist, die Dämpfung des Signalverlaufs zu minieren, als den Abfall im Betriebsfaktorgrad zu verringern.
7. Ausführungsform
19 zeigt eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung, die auf die gleiche Weise wie die sechste Ausführungsform arbeitet (18). Die siebente Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform nur in der Positionierung der zweiten Diode 25'' und des zweiten Induktors 37''. 20A, 20B und 20C stellen die Signalverläufe der Signale an in 19 gezeigten Punkten (a), (b) und (c) dar.
8. Ausführungsform
Eine Leistungsversorgungsschaltung gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 21 beschrieben. Dies ist eine sogenannte Ladungspumpenschaltung. Bei der achten Ausführungsform werden Spannungen +Vin, –Vin und GND, die durch eine schaltende Gleichstromversorgung erzeugt werden (nicht gezeigt), an die Eingangsanschlüsse 100, 101 bzw. 102 angelegt. Diese Spannungen werden in den zweiten Schaltkreis 200 eingegeben. Die Schaltung 200 erzeugt Spannungen +3 Vin, –3 Vin und GND, die in den zweiten Schaltkreis 300 eingegeben werden. Die Schaltung 300 erzeugt Spannungen +9 Vin, –9 Vin und GND.
Der erste Schaltkreis 200 umfasst Anschlüsse 201 bis 208 und schaltende Elemente (nicht gezeigt). Unter den schaltenden Elementen sind Schalterelemente, Gleichrichterelemente und Widerstände. Die Gleichrichterelemente und die Widerstände veranlassen eine Vorwärtstromspannungsabfall Vf. Die Spannungen +Vin und –Vin werden an die Anschlüsse 201 bis 204 angelegt. Ein Kondensator 600 (C1) ist zwischen den Anschlüssen 205 und 206 verbunden. Ein Kondensator 602 (C2) ist zwischen dem Anschluss 207 und der Masse verbunden, und ein Kondensator 601 (C2) ist zwischen dem Anschluss 208 und der Masse verbunden.
Der zweite Schaltkreis 200 umfasst Anschlüsse 301 bis 308 und schaltende Elemente (nicht gezeigt). Die durch den ersten Schaltkreis 200 erzeugten Spannungen +3 Vin und –3 Vin werden an die Anschlüsse 301 bis 304 angelegt. Ein Kondensator 603 (C1) ist zwischen den Anschlüssen 305 und 306 verbunden. Ein Kondensator 605 (C2) ist zwischen dem Anschluß 307 und der Masse verbunden, und ein Kondensator 604 (C2) ist zwischen dem Anschluss 308 und der Masse verbunden. Die Ausgangsspannung +9 Vin und –9 Vin werden an den Anschlüssen 307 und 308 erhalten.
Die achte Ausführungsform ist eine Ladungspumpenschaltung zum Erzeugen von Spannungen +9 Vin und –9 Vin, die 9 mal so hoch wie die Spannungen +Vin bzw. –Vin sind, die beide von dem schaltenden Gleichstromversorgung (nicht gezeigt) angelegt werden. Die Schaltung umfasst zwei kaskadenartig verbundene Ladungspumpenschaltungen, d. h. die Ladungspumpenschaltungen im ersten Zustand, die aus dem ersten Schaltkreis 200 und den Kondensatoren 600 bis 602 zusammengesetzt ist, und die Ladungspumpenschaltung der zweiten Stufe, die aus dem zweiten Schaltkreis und den Kondensatoren 603 bis 605 zusammengesetzt ist.
Die Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe und die Ladungspumpenschaltung der zweiten Stufe arbeiten genau auf die gleiche Art und Weise. Jede erzeugt zwei Spannungen, die dreimal so hoch wie die Eingangsspannungen sind.
Die Eingangsspannungen +Vin und –Vin, die von dem schaltenden Gleichstromversorgung angelegt werden, und die Ausgangsspannungen +9 Vin und –9 Vin der achten Ausführungsform weisen beispielsweise die den folgenden Werten auf:
+Vin = Vin
–Vin = Vin × (–1)
+9 Vin = Vin × (+9)
–9 Vin = Vin × (–9)
Wie oben angegeben, arbeiten die Ladungspumpenschaltungen der ersten und zweiten Stufe auf die gleiche Weise, wobei jede der beiden die Eingangsspannungen dreifach erhöht. Es wird daher lediglich der Betrieb der ersten Ladungspumpenschaltung mit Bezug auf 22A, 22B und 22C erläutert.
Der erste Schaltkreis 200 stellt die folgenden vier Zeitspannen ein:

(1) Zeitspanne, während der V1 und V2 an C1 bzw. C2 angelegt werden
(2) Zeitspanne, während der V1 an C1 angelegt wird
(3) Zeitspanne, während der V2 an C2 angelegt wird
(4) Zeitspanne, während weder eine Spannung weder an C1 noch C2 angelegt wird.

Als ein Ergebnis gibt C11 V5 = V3 + (V1 – V2) mittels Diodengleichrichtung oder synchroner Gleichrichtung aus, und C2 gibt V6 = V4 – (V1 – V2) mittels Diodengleichrichtung oder synchroner Gleichrichtung aus, wenn V1 = V3, V2 = V4 = GND, V5 = 2 V1 – Vf und V6 = V1 + Vf ist.
Bei der Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe ist V5 – V6 ungefähr 3 VI, wenn der Vorwärtsstromspannungsabfall Vf ausreichend niedrig ist. Somit können die Eingangsspannungen +Vin und –Vin auf +3 Vin bzw. –3 Vin angehoben werden.
Mit Bezug auf 22A, 22B und 22C und 23A, 23B und 23C wird ausführlich beschrieben, wie die achte Ausführungsform arbeitet, um die Eingangsspannung anzuheben und abzusenken, wenn der Vorwärtsstromspannungsabfall Vf vernachlässigt wird.
Zuerst wird mit Bezug auf 22A, 22B und 22C. erläutert, wie die achte Ausführungsform die Eingangsspannung anhebt. Wie aus 22A ersichtlich ist, wird der Kondensator C1 mit den Eingangsspannungen +Vin und –Vin geladen. Das Potential über den Kondensator C1 wird dadurch auf +2 Vin gesetzt. Dies wird durch den sequentiellen AN-AUS-Betrieb an den Anschlüssen 201 bis 206 der ersten Schaltkreises 200 erreicht. Die Potentialdifferenz zwischen +Vin und GND beträgt +3 Vin, wie aus 22B ersichtlich ist. Ferner kann das Potential über dem Kondensator C3 auf +3 Vin, wie in 22C gezeigt, durch Transferieren des Potentials des Kondensators C1 an den Kondensator C3 geändert werden, der zwischen dem ersten Eingangsanschluss 100 (+Vin) und der Masse (GND) verbunden ist.
Es ist wird nun mit Bezug auf 23A, 23B und 23C erläutert, wie die achte Ausführungsform die Eingangsspannung absenkt. Wie aus 23A ersichtlich ist, wird der Kondensator C1 mit den Eingangsspannungen +Vin und –Vin geladen. Das Potential über den Kondensator C1 wird dadurch wegen des sequentiellen AN-AUS-Betriebs an den Anschlüssen 201 bis 206 der ersten schaltenden Schaltung 200 auf +2 Vin gesetzt. Die Potentialdifferenz zwischen +Vin und GND beträgt –3 Vin, wie aus 23B ersichtlich ist. Ferner kann das Potential über den Kondensator C3 auf –3 Vin geändert werden, wie in 23C gezeigt, indem das Potential des Kondensators C1 zu dem Kondensator C3 transferiert wird, der zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 101 (–Vin) und der Masse (GND) verbunden ist.
Der erste Schaltkreis 200, der wie oben erläutert arbeitet, kann die in 24 gezeigte Struktur aufweisen. Wie in 24 dargestellt, umfasst der erste Schaltkreis 200 Schalter SW1 bis SW8. Die Schalter SW1 bis SW8 werden einer nach der anderen, beispielsweise in der Reihenfolge, die in der nachstehend präsentierten Tabelle 1 spezifiziert ist, geschlossenen und geöffnet. Wenn die Schalter SW1 bis SW8 somit geschlossen und geöffnet werden, werden vorbestimmte Ausgaben an den Ausgangsanschlüssen erzeugt. Im Modus A ist der Schalter SW1 aus, der Schalter SW2 an, der Schalter SW3 aus, der Schalter SW4 aus, der Schalter SW5 an, der Schalter SW6 an, der Schalter SW7 aus und der Schalter SW8 aus. In den anderen Modi B, C, D, E und F werden die Schalter SW1 bis SW8 geschlossen oder geöffnet, wie in Tabelle 1 gezeigt ist.
Tabelle 1
Wenn der Betriebsmodus des ersten Schaltkreises 200 sequentiell geändert wird, wie in Tabelle 1 gezeigt, kann er eine spezifische Spannung ausgeben. Wenn die Schaltung 200 in den Modi A, D, F und A arbeitet, erzeugt sie beispielsweise Spannungen V5 = V3 + (V1 – V2) wie in der nachstehend präsentierten Tabelle 2 gezeigt ist. Wenn die Schaltung 200 in verschiedenen Modi in unterschiedlichen Reihenfolgen betätigt wird, erzeugt sie unterschiedliche Spannungen, die in Tabelle 2 spezifiziert ist.
Tabelle 2
Wenn die achte Ausführungsform N Ladungspumpenschaltungen aufweist, wird die Ausgangsspannung V5 der Ladungspumpenschaltung der N-ten Stufe CPN gleich (0,5 × 3^NP – 0,5) mal der Ausgangsspannung V1 der ersten Ladungspumpenschaltung CP1 sein, und die Ausgangsspannung V6 wird dann gleich (–0,5 × 3^N + 0,5) mal der Ausgangsspannung V1 sein. Somit wird V5 – V6 auf das 3^N-fache der Ausgangsspannung V1 der Ladungspumpenschaltung des ersten Zustands CP1 ansteigen.
In dem Fall eines negativen Potentials ist V5 = 3 V1 – Vf und V6 = –V1 + Vf, wie in dem Fall eines positiven Potentials, vorausgesetzt, dass V1 = V3, V2 = V4 = – V1 ist. In diesem Fall ist V5 – V6 ebenfalls ungefähr 3(V1 – V2), wenn Vf ausreichend klein ist. Wenn V5 mit V1 und V3 der Ladungspumpenschaltung der zweiten Stufe CP2 verbunden ist, wenn V6 mit den V2 und V4 der Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe CP1 verbunden ist und wenn V1 ausreichend klein ist, wird V5 der Ladungspumpenschaltung CP2 das 9-fache der Spannung V1 der Ladungspumpenschaltung CP1, das –9-fache der Spannung V1 der Ladungspumpenschaltung CP1 und V5 – V6 wird das 9-fache des Werts V1 – V2 der Ladungspumpenschaltung CP1 sein.
D. h., V5 und V6 der Ladungspumpenschaltung der N-ten Stufe CP werden auf das 3^N-fache der Werte V1 bzw. V2 der Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe CP1 angehoben. Ferner wird V5 – V6 der Ladungspumpenschaltung CPN auf das 3^N-fache des Werts V1 – V2 der Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe CP1 angehoben.
Bei dem ersten Schaltkreis 200 werden die von V5 und V6 verschiedenen Anschlüsse auf ähnliche Weise wie oben beschrieben verbunden. Die achte Ausführungsform kann daher die Eingangsspannung auf etwa das 3^N-fache erhöhen. Mit anderen Worten umfasst die achte Ausführungsform einen Verstärkungsfaktor von ungefähr 3^N, wohingegen die herkömmliche Ladungspumpenschaltung von N-Stufen die Eingangsspannung anheben kann, jedoch nur N mal soviel.
9. Ausführungsform
Eine Leistungsversorgungsschaltung gemäß der neunten Ausführungsform dieser Erfindung wird mit Bezug auf 25 beschrieben. Die neunte Ausführungsform umfasst drei Ladungspumpenschaltungen CP1, CP2 und CP3. Die Ladungspumpenschaltungen der ersten und zweiten Stufe CP1 und CP2 sind mit denen in 21 gezeigten identisch. Die Ladungspumpenschaltung der dritten Stufe CP3 ist mit den Eingängen der Ladungspumpenschaltungen der ersten und zweiten Stufe CP1 und CP2 verbunden. Die Schaltungen CP3 kann die Eingangsspannung zweifach erhöhen und dieselbe invertieren. Die Schaltung CP3 wird mit Bezug auf 26 beschrieben.
Wie in 26 gezeigt, umfasst die Ladungspumpenschaltung der dritten Stufe CP3 einen dritten Schaltkreis 400. Die Schaltung 400 umfasst Anschlüsse 401 bis 408 und schaltende Elemente (nun gezeigt). Unter den schaltenden Elementen sind Schaltelemente, Gleichrichterelemente und Widerstände. Spannungen +V1 und GND werden an die Anschlüsse 401 und 402 angelegt. Ein Kondensator 607 (C1) ist mit den Anschlüssen 405 und 406 verbunden. Ein Kondensator 606 (C1) ist zwischen den Anschlüssen 401 und 402 verbunden. Ein Kondensator 600 (C1) ist zwischen den Anschlüssen 205 und 206 verbunden. 408 ist durch einen Kondensator 608 (C2) mit der Ladungspumpenschaltung der ersten Stufe CP1 verbunden.
Wie aus 26 ersichtlich ist, kann die Ladungspumpenschaltung der dritten Stufe CP3 Spannungen +Vin, –Vin und GND aus den Eingangsspannungen +Vin und GND erzeugen. Die neunte Ausführungsform kann daher als ein Transformator arbeiten, der die Eingangsspannungen neunmal anhebt. Er erzeugt +9 Vin und –9 Vin aus den Eingangsspannungen +Vin und GND.
10. Ausführungsform
Eine Leistungsversorgungsschaltung gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 27 beschrieben. Die zehnte Ausführungsform umfasst eine schaltende Gleichstromversorgung SR und eine Ladungspumpenschaltung CP. Die schaltende Gleichstromversorgung SR ist beispielsweise eine Chopperschaltung. Die Ausgabe der Leistungsversorgung SR ist mit dem Eingang der Ladungspumpenschaltung CP verbunden. Die Spannung V5 oder V6 der letzten Stufe der Ladungspumpenspannung CP wird an die Steuerschaltung der schaltenden Gleichstromversorgung SR zurückführt. Die zehnte Ausführungsform kann daher die Eingangsspannung mit einem hohen Verhältnis anregen und die Eingangsspannung invertieren.
Genauer gesagt ist die zehnte Ausführungsform eine Kombination der in 21 gezeigten Ladungspumpenschaltung der zweiten Stufe CP1 und der schaltenden Gleichstromversorgung SR. Die schaltende Gleichstromversorgung SR umfasst eine Steuerschaltung 500, einen Kondensator 501, einen Induktor 502, ein schaltendes Element 503, wie beispielsweise einen FET, eine gleichrichtende Diode 504, einen glättenden Kondensator 505 und Kondensatoren 506 und 507. Die Leistungsversorgung SR ist ausgestaltet, um die an die Eingangsanschlüsse 100 und 101 angelegten Spannungen V0 und GND umzuschalten, um dadurch eine maximale Ausgabe Vd max zu erzeugen. Die Ausgabe Vd max ist größer als die Eingangsspannung V0 und kann durch Rückkopplung eingestellt werden, um die Spannung 5 dazu zu bringen, einen vorbestimmten Wert anzunehmen.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Erfindung eine schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp bereitstellen, die in der Struktur relativ einfach ist, mit einem N-Kanal-MOSFET, und die dennoch mit einem hohen Wirkungsgrad sowohl beim Absenken als auch beim Invertieren einer Eingangsspannung arbeiten kann.
Die Erfindung kann ebenfalls eine Leistungsversorgungsschaltung bereitstellen, die in der Struktur relativ einfach ist, und die jedoch eine Eingangsspannung mit einem hohen Verhältnis anhebt und die Eingangsspannung invertieren und Gleichspannungen von unterschiedlichen Werten erzeugen kann, in dem mehrere Kondensatoren mit einer von einer Gleichstromversorgung angelegten Gleichspannung geladen werden.

Claims

Schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp, die einen Eingangsanschluss mit hoher Gleichspannung (10), einen Eingangsanschluss mit niedriger Gleichspannung (11), einen Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung (12) und einen Ausgangsanschluss mit niedriger Gleichspannung (13), einen Induktor (21), einen Kondensator (23), eine Ausgangsschaltung, einen N-Kanal-MOSFET (22) und eine Steuerschaltung (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (21) mit einem Ende des Eingangsanschlusses mit hoher Gleichspannung (10) verbunden ist; der Kondensator (23) mit einem Ende an dem anderen Anschluss des Induktors (21) verbunden ist; die Ausgangsschaltung einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem anderen Ende des Kondensators (23) gekoppelt ist, und einen zweiten Eingangsanschluss, der mit dem Eingangsanschluss mit niedriger Gleichspannung (11) gekoppelt ist, aufweist und ebenfalls den Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung (12) und den Ausgangsanschluss mit niedriger Gleichspannung (13) umfasst; der N-Kanal-MOSFET (22) eine Drain-Elektrode, die mit dem anderen Ende des Induktors (21) verbunden ist, und eine Source-Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung (12) verbunden ist, aufweist; und die Steuerschaltung (27) eine Differenzialverstärker (50) und einen PWM-Steuerverstärker (53) umfasst und ein Impulsbreitensteuersignal an die Gateelektrode des N-Kanal-MOSFET (22) in Übereinstimmung mit der Spannung an den Ausgangsanschlüssen der Ausgangsschaltung liefert, um dadurch eine Choppersteuerung mit negativer Rückkopplung des N-Kanal-MOSFET (22) durchzuführen.
Schaltung gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsschaltung eine erste Diode (24), eine zweite Diode (25) und einen zusätzlichen Kondensator (26) umfasst, wobei die Anodenelektrode der ersten Diode (24) und die Kathodenelektrode der zweiten Diode (25) mit dem anderen Ende des Kondensators (23) verbunden sind, die Kathodenelektrode der ersten Diode (24) mit dem Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung (12) verbunden ist, und der zusätzliche Kondensator (26) zwischen dem Ausgangsanschluss mit hoher Gleichspannung (12) und dem Ausgangsanschluss mit niedriger Gleichspannung (13) geschaltet ist.
Schaltende Leistungsversorgung vom Choppertyp gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsanschluss mit niedriger Spannung (11) und der Ausgangsanschluss mit niedriger Spannung (13) mit einem gemeinsamen Potential GND verbunden sind, die Source-Elektrode des N-Kanal-MOSFET (22) mit einem Potential VH verbunden ist, das das höhere der Ausgangsspannung Vout und des gemeinsamen Potentials GND ist, wobei der Kondensator (23) und die Diode (24) in Reihe zwischen den Drain- und Source-Elektroden des N-Kanal-MOSFET (22) geschaltet sind, wobei der Kondensator (23) mit der Drain-Elektrode verbunden ist, wobei die Anodenelektrode der Diode (24) mit dem Kondensator (23) verbunden ist, die Kathodenelektrode der Diode (24) mit der Source-Elektrode des N-Kanal-MOSFET (22) verbunden ist und die Eingangsspannung Vin und das Potential VH eine Beziehung von Vin > VH aufweisen.
Schaltung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Induktor (35) und/oder eine zweite Diode (25) in Reihe zwischen der Anodenelektrode der Diode (24) und einem Potential VL geschaltet ist/sind, das das niedrigere der Ausgangsspannung Vout und des gemeinsamen Potentials GND ist, und wenn die zweite Diode (25) allein verbunden ist, die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode der zweiten Diode mit dem Potential VL bzw. dem Potential VH verbunden sind.
Schaltung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential VH mit dem gemeinsamen Potential GND und das Potential VL mit dem Ausgangsspannung Vout verbunden ist, und die ferner Mittel zum Erzeugen einer negativen Spannung durch Umkehren der Polarität der Eingangsspannung Vin umfasst.
Schaltung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Dioden und eine Mehrzahl von Widerständen parallel zwischen den Source- und Gateelektroden des N-Kanal-MOSFET (22) geschaltet sind, wobei die Anodenelektroden der Dioden mit der Source-Elektrode des N-Kanal-MOSFET (22) verbunden sind, die Kathodenelektroden der Dioden mit der Gateelektrode des N-Kanal-MOSFET (22) verbunden sind, und die ferner Mittel zum Liefern eines Umschaltsignals vom Choppertyp durch den Kondensator an die Gateelektrode des N-Kanal-MOSFET (22) umfasst.
Schaltung gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential VH mit der Ausgangsspannung Vout und das Potential VL mit dem gemeinsamen Potentialen GND verbunden ist, und die ferner Mittel zum Erzeugen einer Gleichspannung umfasst, die niedriger als die Eingangsspannung Vin ist.
Schaltende Leistungsversorgungsschaltung vom Choppertyp gemäß einem vorhergehenden Anspruch, ferner gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Kondensator (26), der zwischen den Ausgangsanschlüssen (12) und (13) verbunden ist.