EP1504317A1 - Spannungsversorgungsschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsschaltung (1), insbesondere für einen Mikrocontroller einer Getriebesteuerung, mit einem ersten Ausgang (3) zur Bereitstellung einer ersten Ausgangsspannung (UOUT1) und einem zweiten Ausgang (4) zur Bereitstellung einer zweiten Ausgangsspannung (UOUT2), wobei die erste Ausgangsspannung (UOUT1) und die zweite Aus-gangsspannung (UOUT2) unterschiedlich sind, sowie mit einer Stelleinheit (OP1, T2, OP2, T3) zur Einstellung der ersten Ausgangsspannung (UOUT1) und der zweiten Ausgangsspannung (UOUT2). Es wird vorgeschlagen, dass zur Begrenzung der Spannungsdifferenz zwischen der ersten Ausgangsspannung (UOUT1) und der zweiten Ausgangsspannung (UOUT2) ein Regler (OP3-OP5, T2, T3) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung

Spannungsversorgungsschaltung

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für einen Mikrocontroller einer Getriebesteuerung.

Moderne Mikrocontroller benötigen meist zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen von beispielsweise 5 Volt und 3,3 Volt, wobei die beiden Versorgungsspannungen nur innerhalb vorgegebener Bandbreiten schwanken dürfen, um die Funktionsfähigkeit des Mikrocontrollers nicht zu beeinträchtigen. In keinem Fall darf die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Versorgungs- Spannungen die im Datenblatt des jeweiligen Mikrocontrollers angegebenen maximal zulässigen Werte übersteigen oder unterschreiten. Dies ist insbesondere beim Hochlaufen nach dem Einschalten und beim Herunterfahren während der Abschaltphase kritisch, da dann unterschiedliche Lastströme fließen und des Weiteren unterschiedliche Lastkapazitäten verwendet werden können.

Es sind deshalb Spannungsversorgungsschaltungen bekannt, bei denen die beiden Versorgungsspannungen durch jeweils einen Linearregler geregelt werden, um Spannungsabweichungen zu vermeiden.

Nachteilig daran ist jedoch, dass Regelabweichungen der beiden Versorgungsspannungen getrennt voneinander ausgeregelt werden, so dass die Regelung bei stark unterschiedlichen Lastströmen an den beiden Ausgängen unter Umständen nicht ausreicht, um die vorgegebene Spannungsdifferenz einzuhalten.

Weiterhin ist es bekannt, die beiden Ausgänge derartiger Spannungsversorgungsschaltungen mit Zenerdioden oder Power- Schottky-Dioden zu verbinden, um die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Versorgungsspannung innerhalb der zulässigen Bandbreite zu halten. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Versorgungsspannungen kann dann nur soweit ansteigen, bis die Durchbruchspannung der Zenerdiode erreicht ist.

Nachteilig an derartigen Spannungsversorgungsschaltungen ist der relativ hohe Aufwand, der mit dem Einsatz von Zenerdioden bzw. Power-Schottky-Dioden verbunden ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Span- nungsversorgungsschaltung mit zwei unterschiedlichen Ausgangsspannungen zu schaffen, wobei die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen mit möglichst geringem Aufwand innerhalb einer zulässigen Bandbreite gehalten wird.

Die Aufgabe wird, ausgehend von der vorstehend beschriebenen bekannten Spannungsversorgungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die

Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen zu regeln, um eine Überschreitung der zulässigen Spannungsdifferenz zu verhindern, wohingegen die beiden Ausgangsspannungen bei den bekannten Spannungsversorgungsschaltungen getrennt von einander geregelt werden.

Die erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung weist deshalb einen Regler auf, der die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen auf einen vorgegebenen Wert ausregelt.

Vorzugsweise ist der Regler für die Regelung der Spannungsdifferenz eingangsseitig mit den beiden Ausgängen der Spannungsversorgungsschaltung und ausgangsseitig mit einer Stell- einheit verbunden, welche die beiden Ausgangsspannungen einstellt, wodurch eine Rückkopplungsschleife gebildet wird. Die Stelleinheit kann beispielsweise zwei herkömmliche Linearregler aufweisen, welche die beiden Ausgangsspannungen entsprechend einem vorgegebenen Soll-Wert getrennt von einander regeln. Hierbei überlagert die Regelschleife zur Regelung der Spannungsdifferenz vorzugsweise die beiden getrennten Regelschleifen für die Regelung der beiden Ausgangsspannungen.

In einer einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung erfolgt die Einstellung der beiden Ausgangsspannungen dagegen ohne eine Rückkopplung durch eine Steuerung, wobei der Regler für die Regelung der Spannungsdifferenz die Steuergröße vorgibt. Hierbei überlagert also die Regelschleife zur Regelung der Spannungsdifferenz die beiden Steuerungen für die Einstellung der beiden Ausgangsspannungen.

In einer Variante der Erfindung weist der Regler zur Regelung der Spannungsdifferenz einen Komparator auf, wobei die beiden Eingänge des Komparators mit den beiden Ausgängen der Span- nungsversorgungsschaltung verbunden sind, so dass der Komparator die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen misst.

Eine Variante der Erfindung sieht mindestens ein Schaltele- ment vor, das eine niederohmige Verbindung der beiden Ausgänge der beiden Ausgänge der Spannungsversorgungsschaltung ermöglicht, um die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgängen zu verringern bzw. zu begrenzen.

Hierzu kann ein separates Schaltelement verwendet werden, das zwischen den beiden Ausgängen der Spannungsversorgungsschaltung angeordnet ist und diese zur Begrenzung der Spannungsdifferenz niederohmig miteinander verbindet.

Vorzugsweise werden für die niederohmige Verbindung der beiden Ausgänge der Spannungsversorgungsschaltung jedoch die beiden Schaltelemente eingesetzt, die zur getrennten Regelung der beiden Ausgangsspannungen verwendet werden. So werden die beiden Ausgangsspannungen üblicherweise durch jeweils einen Ausgangskondensator bereit gestellt, wobei die beiden Ausgangskondensatoren über jeweils ein Schaltelement durch eine Eingangsspannung aufgeladen werden. Ein Durchschalten der beiden Schaltelemente führt hierbei also zu einer niederohmi- gen Verbindung zwischen den beiden Ausgängen der Spannungsversorgungsschaltung, was zu einem Gleichlauf führt.

In einer Variante der Erfindung weist der Regler zur Regelung der Spannungsdifferenz zwei Komparatoren auf, die eingangs- seitig jeweils mit den beiden Ausgängen der Spannungsversorgungsschaltung verbunden sind. Einer der beiden Eingänge der Komparatoren ist hierbei jeweils über ein Referenzspannungs- element mit dem zugehörigen Ausgang der Spannungsversorgungsschaltung verbunden, wobei die beiden Referenzspannungselemente die maximal zulässige Spannungsdifferenz in positiver bzw. in negativer Richtung angeben. Der eine Komparator zeigt hierbei also an, ob die Spannungsdifferenz zwischen den bei- den Ausgangsspannungen die zulässige Bandbreite nach oben ü- berschreitet . Der andere Komparator gibt dagegen an, _. ob die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen die zulässige Bandbreite nach unten unterschreitet.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung in Form eines Schaltbildes sowie

Figur 2 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung .

Das in Figur 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung 1, die über einen Eingang 2 mit einer Eingangsspannung U_IN versorgt wird und zwei Ausgänge 3, 4 aufweist, wobei an dem Ausgang 3 eine Aus- gangsspannung U₀oτι⁼ +5V ausgegeben wird, während an dem Ausgang 4 eine Ausgangsspannung U₀uτ₂= +3,3V bereitgestellt wird.

Zur Stabilisierung der Ausgangsspannung U₀uτι ist der Ausgang 3 der Spannungsversorgungsschaltung 1 durch zwei Ausgangskondensatoren Cl, C2 mit Masse verbunden.

Der Ausgang 4 ist ebenfalls durch zwei Ausgangskondensatoren C3, C4 mit Masse verbunden, um die Ausgangsspannung U₀uτ2 zu stabilisieren .

Eingangsseitig weist die Spannungsversorgungsschaltung 1 ei- nen Transistor Tl auf, der von einem Vorregler 5 angesteuert wird, wobei der Vorregler 5 unter anderem die Aufgabe hat, den Strom zu begrenzen.

Zur Messung des Stroms ist der Transistor Tl mit einem Mess- widerstand RO in Reihe geschaltet, wobei der Vorregler 5 die über dem Messwiderstand RO abfallende Spannung misst und den Transistor Tl sperrt, wenn der Strom durch den Messwiderstand RO übermäßig ansteigt.

Ausgangsseitig ist der Messwiderstand über einen Transistor T2 mit dem Ausgang 3 und über einen Transistor T3 mit dem Ausgang 4 der Spannungsversorgungsschaltung verbunden.

Falls die beiden Transistoren Tl und T2 durchschalten, so können die beiden Ausgangskondensatoren Cl, C2 durch die Eingangsspannung U_TN aufgeladen werden, was zu einem Ansteigen der Ausgangsspannung U_0Uτι führt. Ein Sperren des Transistors T2 führt dagegen zu einer lastabhängigen Entladung der Ausgangskondensatoren Cl, C2, wodurch die Ausgangsspannung U₀uτι absinkt. Entsprechend können die beiden Ausgangskondensatoren C3, C4 aufgeladen werden, wenn die beiden Transistoren Tl und T3 durchschalten, was zu einem Anstieg der Ausgangsspannung U₀uτ2 führt. Falls der Transistor T3 dagegen sperrt, so werden die Ausgangskondensatoren C3, C4 in Abhängigkeit von der an den Ausgang 4 angeschlossenen elektrischen Last entladen, was zu einem Absinken der Ausgangsspannung U₀oτ2 führt.

Sowohl die Ausgangsspannung U₀uτι als auch die Ausgangsspan- nung U₀oτ₂ wird hierbei durch jeweils einen Regler geregelt, wobei der Sollwert der jeweiligen Ausgangsspannung U₀uτι bzw. U₀uτ₂ durch ein Referenzspannungselement 6 vorgegeben wird.

Der Regler für die Ausgangsspannung U₀oτι weist einen Kompara- tor OPl auf, der eingangsseitig die Ausgangsspannung U₀uτι mit dem vorgegebenen Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit von der Regelabweichung den Transistor T2 ansteuert, um die Aus- gangsspannung U_OÜTI auf den vorgegebenen Sollwert einzuregeln.

Zur Erfassung der Ausgangsspannung U₀uτι ist ein Spannungsteiler vorgesehen, der aus zwei Widerständen Rl, R2 besteht, die zwischen dem Ausgang 3 der Spannungsversorgungsschaltung 1 und Masse in Reihe geschaltet sind. Der Mittelabgriff des Spannungsteilers zwischen den beiden Widerständen Rl, R2 ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators OPl verbunden, während der nicht-invertierende Eingang des Komparators OPl mit dem Referenzspannungselement 6 verbunden ist. Ein Absinken der Ausgangsspannung U₀uτι unter den durch das Referenzspannungselement 6 vorgegebenen Sollwert führt also dazu, dass der Komparator OPl den Transistor T2 aufsteuert, so dass die Ausgangskondensatoren Cl, C2 aufgeladen werden können. Ein Anstieg der Ausgangsspannung U₀uτι über den durch das Referenzspannungselement 6 vorgegebenen Sollwert führt dagegen dazu, dass der Komparator OPl den Transistor T2 sperrt, so dass die Ausgangskondensatoren Cl, C2 nicht mehr aufgeladen werden, was zu einem lastabhängigen Absinken der Ausgangsspannung UQUT_I führt. In gleicher Weise weist der Regler für die Ausgangsspannung U₀ατ₂ einen Komparator OP2 auf, der die Ausgangsspannung U₀uτ2 mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und den Transistor T2 entsprechend ansteuert, um die Ausgangsspannung U₀uτ2 auf den vorgegebenen Sollwert einzuregeln.

Zur Messung der Ausgangsspannung U₀uτ2 ist ebenfalls ein aus zwei Widerständen R3, R4 bestehender Spannungsteiler vorgese- hen, der zwischen den Ausgang 4 der Spannungsversorgungsschaltung 1 und Masse geschaltet sind. Der Mittelabgriff zwischen den beiden Widerständen R3, R4 ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators OP2 verbunden, während der nicht- invertierende Eingang des Komparators OP2 mit dem Referenz- spannungselement 6 verbunden ist. Ein Absinken der Ausgangsspannung U₀uτ₂ unter den durch das Referenzspannungselement 6 vorgegebenen Sollwert führt also dazu, dass der Komparator OP2 den Transistor T2 aufsteuert, so dass die Ausgangskondensatoren C3, C4 aufgeladen werden können. Ein Anstieg der Aus- gangsspannung U₀uτ2 über den durch das Referenzspannungselement 6 vorgegebenen Sollwert führt dagegen dazu, dass der Komparator OP2 den Transistor T2 sperrt, so dass die Aus- gangskondensatoren C3, C4 nicht mehr aufgeladen werden, was zu einem lastabhängigen Absinken der Ausgangsspannung U₀oτ₂ führt.

Die Sollwerte für die Ausgangsspannungen U₀uτι und U_0uτ₂ sind j edoch nicht gleich, sondern können durch eine geeignete Dimensionierung der Widerstände Rl , R2 bzw . R3 , R4 festgelegt werden .

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung 1 eine Regelschleife auf , um die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung U_0üτι und der Ausgangsspannung U₀u ₂ zu begrenzen . Zur Messung dieser Spannungsdifferenz ist ein Komparator OP3 vorgesehen, wobei der invertierende Eingang des Komparators OP3 mit dem Ausgang 3 der Spannungsversorgungsschaltung verbunden ist, während der nicht-invertierende Eingang des Ko - parators OP3 mit dem Ausgang 4 der Spannungsversorgungsschaltung 1 verbunden ist.

Ausgangsseitig ist der Komparator OP3 mit den beiden Komparatoren OPl und OP2 verbunden, so dass der Komparator OP3 indi- rekt die beiden Transistoren T2 und T3 ansteuert. Falls die Ausgangsspannung U₀oτι unter die Ausgangsspannung U₀oτ2 absinkt, so steuert der Komparator OP3 die beiden Komparatoren OPl und OP2 so an, dass die beiden Transistoren T2 und T3 durchschalten. In diesem Fall wird der Ausgang 3 über die beiden Transistoren T2 und T3 mit dem Ausgang 4 kurzgeschlossen, wodurch ein Gleichlauf der beiden Ausgangsspannungen UQ_UTI und Uouτ₂ erzwungen wird. Liegt die Ausgangsspannung U₀ατι dagegen über der Ausgangsspannung U₀uτ_2/ so hat der Komparator OP3 keinen Einfluss auf die beiden Komparatoren OPl und OP2.

In einer gestrichelt dargestellten Alternative weist die Spannungsversorgungsschaltung 1 einen Transistor T4 auf, der zwischen den Ausgang 3 und den Ausgang 4 geschaltet ist und von dem Komparator 0P3 angesteuert wird. Der Komparator OP3 schaltet den Transistor T4 durch, wenn die Ausgangsspannung U_OΠTI unter die Ausgangsspannung U₀uτ₂ absinkt, wodurch ein Gleichlauf der Ausgangsspannungen U₀uτι und U₀uτ2 erzwungen wird. Falls die Ausgangsspannung U₀₀τι dagegen über der Aus- gangsspannung U₀uτ2 liegt, so sperrt der Komparator OP3 in dieser Alternative den Transistor T4, so dass die Ausgangsspannungen U_OUTI und Uouτ2 von den beiden Komparatoren OPl und OP2 auf ihre jeweiligen Sollwerte eingeregelt werden.

Darüber hinaus weist die Spannungsversorgungsschaltung 1 ein steuerbares Schaltelement 7 auf, das den Ausgang 4 mit Masse verbindet und somit einen Kurzschluss der Ausgangsspannung U_0ÜT2 gegen Masse ermöglicht. Auf diese Weise können die bei- den Ausgangskondensatoren C3, C4 vollständig entladen werden, um nach einem Abschaltvorgang einen definierten Anfangszustand für den nächsten Hochlauf herzustellen. Darüber hinaus führt ein Durchschalten des Schaltelements 7 auch zu einer Entladung der Ausgangskondensatoren Cl, C2 , wenn die beiden Transistoren T2, T3 gleichzeitig durchschalten oder wenn der Transistor T4 leitet.

Die Ansteuerung des Schaltelements 7 erfolgt hierbei durch eine Steuereinheit 8, die mit dem Ausgang 4 verbunden ist und die Ausgangsspannung U₀uτ₂ mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleicht. Beim Unterschreiten des Grenzwerts schaltet die Steuereinheit 8 dann das Schaltelement 7 durch, so dass die Ausgangskondensatoren C3, C4 bzw. Cl, C2 am Ende einer Ab- schaltphase vollständig entladen werden.

Ferner weist die Spannungsversorgungsschaltung 1 eine herkömmliche Ladungspumpenschaltung 9 auf, welche die in einem Pumpkondensator C5 gespeicherte elektrische Energie mehrfach in einen Pufferkondensator C6 pumpt, so dass die Ausgangsspannung der Ladungspumpenschaltung 9 über die Eingangsspannung U_IN ansteigt. Die Ansteuerung der Ladungspumpenschaltung 9 erfolgt durch einen herkömmlichen Ladungspumpenoszillator 10.

Im folgenden wird nun der Einschaltvorgang der vorstehend beschriebenen Spannungsversorgungsschaltung 1 erläutert.

Hierbei gibt das Referenzspannungselement 6 einen kontinuier- lieh ansteigenden Sollwert für die Ausgangsspannungen U₀uτι bzw. U₀uτ₂ vor, wobei der Spannungsanstieg so langsam erfolgt, dass die beiden Regler für die Ausgangsspannung U₀uτι bzw. U₀uτ2 auch bei einer unterschiedlichen Belastung der Ausgänge 3, 4 in der Lage sind, die Ausgangsspannungen Uouir U₀uτ₂ ohne große Regelabweichungen auf den jeweiligen Sollwert einzuregeln. Das langsame Hochfahren des Sollwerts für die Ausgangsspannungen Uouir Uoατ2 verhindert also, dass die Spannungsdif- ferenz zwischen den Ausgangsspannungen U₀uτι, U₀oτι den zulässigen Bereich verlässt.

Im folgenden wird nun der Abschaltvorgang der vorstehend be- schriebenen Spannungsversorgungsschaltung 1 erläutert, der auf verschiedene Arten eingeleitet werden kann.

Eine Möglichkeit zur Einleitung des Abschaltvorgangs besteht darin, dass von außen ein Abschaltsignal an den Steuereingang Switch angelegt wird, der mit dem Komparator OPl verbunden ist. Das Abschaltsignal führt dann dazu, dass der Komparator OPl den Transistor T2 sperrt.

Darüber hinaus kann der Abschaltvorgang auch von dem Vorreg- 1er 5 eingeleitet werden, wenn die Eingangsspannung Uι_N abgeschaltet wird. Der Vorregler 5 ist deshalb ebenfalls mit dem Komparator OPl verbunden und steuert diesen zu Beginn des Abschaltvorgangs so an, dass der Transistor T2 sperrt.

Das Sperren des Transistors T2 führt zunächst zu einer lastabhängigen Entladung der Ausgangskondensatoren Cl, C2 über den Ausgang 3 und damit zu einem Absinken der Ausgangsspannung U₀uτι, die zu Beginn des Abschaltvorgangs größer als die Ausgangsspannung U₀ατ₂ ist.

Die Ausgangsspannung U₀oτ2 wird dagegen von dem Komparator OP2 zunächst noch auf ihrem Sollwert gehalten, bis die Ausgangsspannung U_OUTI dann infolge der Entladung der Ausgangskondensatoren Cl, C2 unter die Ausgangsspannung U₀oτ2 absinkt.

Sobald die Ausgangsspannung U_ouτl bis auf die Ausgangsspannung _OÜT2 abgesunken ist, wird die Gleichlauffunktion aktiviert, indem der Komparator OP3 die beiden Komparatoren OPl, OP2 so ansteuert, dass diese die beiden Transistoren T2, T3 durch- schalten. In diesem Zustand ist der Ausgang 3 über die beiden Transistoren T2 und T3 mit dem Ausgang 4 der Spannungsversor- gungsschaltung kurzgeschlossen, so dass ein Gleichlauf der beiden Ausgangsspannungen U_0ÜTI_{Γ 0}u2 erzwungen wird.

Darüber hinaus steuert der Komparator OP3 zu diesem Zeitpunkt auch den Vorregler 5 so an, dass dieser den Transistor Tl trennt, damit ein vollständiges Herunterfahren der beiden Ausgangsspannungen U₀oτι und U_0uτ₂ ermöglicht wird.

Die beiden Ausgangsspannungen U₀uτι und U₀uτ2 sinken dann syn- chron ab, bis ein durch die Steuereinheit 8 vorgegebenen

Grenzwert unterschritten wird, woraufhin die Steuereinheit 8 das Schaltelement 7 durchschaltet, so dass die Ausgangskondensatoren Cl, C2 und C3, C4 schließlich gegen Masse kurzgeschlossen werden, was zu einer vollständigen Entladung der Ausgangskondensatoren C1-C4 führt.

Zum einen verkürzt der Kurzschluss der Ausgangskondensatoren C1-C4 über das Schaltelement 7 den Abschaltvorgang.

Zum anderen führt die vollständige Entladung der Ausgangskondensatoren C1-C4 am Ende eines Abschaltvorgangs zu einem definierten Ausgangszustand für den nächsten Hochlauf.

Die für den Abschaltvorgang erforderliche elektrische Energie wird von der Ladungspumpenschaltung 9 bereit gestellt, falls die Eingangsspannung U_IN abgeschaltet wurde. In einem solchen Fall schaltet der Vorregler 5 den Ladungspumpenoszillator 10 aus, um während des Abschaltvorgangs Energie zu sparen.

Die in Figur 2 dargestellte alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung 1 stimmt weitgehend mit der vorstehend beschriebenen und in Figur 1 dargestellten Spannungsversorgungsschaltung überein, so dass im folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Darüber hinaus sind übereinstimmende Bauteile in den Figuren 1 und 2 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, um die Zuordnung zu erleichtern.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in der Regelung der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen U_OUTI und Uouτ2- Hierzu weist die Spannungsversorgungsschaltung 1 zwei Komparatoren OP4 und OP5 auf, die prüfen, ob die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangs- Spannungen U₀uτι und U₀uτ2 den zulässigen Bereich verlässt.

Der Komparator OP4 prüft hierbei, ob die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen U₀uτie U₀uτ2 zu groß wird. Hierzu ist der nicht-invertierende Eingang des Kompara- tors 0P4 mit dem Ausgang 3 verbunden, während der invertierende Eingang des Komparators OP4 über ein Referenzspannungselement 11 mit dem Ausgang 4 verbunden ist. Das Referenzspannungselement 11 liefert hierbei eine Referenzspannung U_REFI die der maximal zulässigen Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen Uoυτi _r U₀uτ2 entspricht. Ausgangssei- tig ist der Komparator OP4 mit dem Transistor T2 verbunden, um die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen UOU_TI und U₀uτ2 zu regeln. Der Komparator OP4 prüft also folgende Spannungsbedingung:

JOUTI > U₀UT2 + UREFI.

Falls diese Spannungsbedingung erfüllt ist, so sperrt der Komparator OP4 den Transistor T2, so dass die Ausgangsspan- nung U₀uτι nicht weiter ansteigt. Dadurch wird sichergestellt, dass die maximal zulässige Spannungsdifferenz U_Ouτι^_U₀uτ₂ zwischen den beiden Ausgangsspannungen innerhalb der durch die Referenzspannung vorgegebenen Grenzwerte bleibt.

Der Komparator OP5 soll dagegen verhindern, dass die minimal zulässige Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen UOUTI, U₀UT2 unterschritten wird. Hierzu ist der in- vertierende Eingang des Komparators OP5 mit dem Ausgang 3 verbunden, während der nicht-invertierende Eingang des Komparators OP5 über ein Referenzspannungselement 12 mit dem Ausgang 4 verbunden ist. Das Referenzspannungselement 12 liefert hierbei eine Referenzspannung U_REF_2/ die der minimal zulässigen Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangsspannungen U₀uτi_/ U₀uτ2 entspricht. Ausgangsseitig ist der Komparator OP5 mit dem Transistor T3 verbunden, so dass die Ausgangsspannung U₀uτ₂ in Abhängigkeit von der gemessenen Spannungsdifferenz geregelt wird. Dabei prüft der Komparator OP5 folgende Spannungsbedingung :

UOUTI < U₀uτ2 + _REF2 ■

Falls diese Bedingung erfüllt ist, so sperrt der Komparator OP5 den Transistor T3, so dass die Ausgangsspannung U₀uτ₂ nicht weiter ansteigen kann. Dadurch wird gewährleistet, dass die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Ausgangsspannungen Uouτι~U₀uτ₂ innerhalb der durch die Referenzspannung vorgegebe- nen Grenzen bleibt.

Die Erfindung ist nicht auf vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreichen Varianten und Abwandlungen denkbar, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

Patentansprüche

1. Spannungsversorgungsschaltung (1), insbesondere für einen Mikrocontroller einer Getriebesteuerung, mit

einem ersten Ausgang (3) zur Bereitstellung einer ersten Aus- gangsspannung (UOUTI) und

einem zweiten Ausgang (4) zur Bereitstellung einer zweiten Ausgangsspannung (U₀uτ₂) • wobei die erste Ausgangsspannung

(U_OUTI) und die zweite AusgangsSpannung (U₀uτ2) unterschiedlich sind, sowie mit

einer Stelleinheit (OPl, T2, 0P2, T3) zur Einstellung der ersten Ausgangsspannung (U_OUTI) und der zweiten Ausgangsspan- nung (U_0üτ2) ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass zur Begrenzung der Spannungsdifferenz zwischen der ersten Ausgangsspannung (U_OUTI) und der zweiten Ausgangsspannung (U₀uτ₂) ein erster Regler (OP3-OP5, T2, T3) vorgesehen ist.

2. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Regler (OP3-OP5, T2, T3) eingangsseitig mit dem ersten Ausgang (3) und dem zweiten Ausgang (4) und aus- gangsseitig mit der Stelleinheit (OPl, T2, OP2, T3) verbunden ist .

3. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 1 und/oder

9 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Regler einen Komparator (OP3) mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang aufweist, wobei der erste

Eingang des Komparators (OP3) mit dem ersten Ausgang (3) ver- bunden ist, während der zweite Eingang des Komparators (0P3) mit dem zweiten Ausgang (4) verbunden ist.

4. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur niederohmigen Verbindung des ersten Ausgangs (3) mit dem zweiten Ausgang (4) mindestens ein steuerbares Schaltelement (T2-T4) vorgesehen ist, wobei der Komparator (OP3) aus- gangsseitig mit dem Schaltelement (T2-T4) verbunden ist.

5. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stelleinheit zur Einstellung der ersten Ausgangsspannung (U_OUTI) ein erstes Schaltelement (T2) und zur Ein- Stellung der zweiten Ausgangsspannung (U_OUTΣ) ein zweites

Schaltelement (T3) aufweist, wobei das erste Schaltelement (T2) und das zweite Schaltelement (T3) zwischen dem ersten Ausgang (3) und dem zweiten Ausgang (4) in Reihe geschaltet sind und zu ihrer Ansteuerung mit dem Komparator (OP3) ver- bunden sind.

6. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Regler zwei Komparatoren (OP4, OP5) aufweist, die zur Erfassung der Spannungsdifferenz eingangsseitig jeweils mit dem ersten Ausgang (3) und dem zweiten Ausgang (4) verbunden sind.

7. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens einer der beiden Komparatoren (OP4, 0P5) des ersten Reglers über ein Referenzspannungselement (11, 12) mit dem ersten Ausgang (3) oder dem zweiten Ausgang (4) verbunden ist.

8. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stelleinheit einen zweiten Regler (OPl, T2) zur Re- gelung der ersten Ausgangsspannung (U₀uτι) und einen dritten Regler (OP2,_.T3) zur Regelung der zweiten Ausgangsspannung (UOUTΣ) aufweist.

9. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, der zweite Regler (OPl, T2) und/oder der dritte Regler (OP2, T3) eingangsseitig mit einem Referenzspannungselement (6) verbunden ist.

10. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Referenzspannungselement (6) eine variable Ausgangsspannung aufweist, die einer vorgegebenen Spannungs-Zeit- Kennlinie entspricht.

11. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Ausgang (3) und/oder der zweite Ausgang (4) mit einem Ausgangskondensator (C1-C4) verbunden ist, wobei zur Entladung des Ausgangskondensators (C1-C4) ein Kurzschlussschalter (7) vorgesehen ist.

12. Spannungsversorgungsschaltung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bereitstellung einer internen Steuerspannung eine

Ladungspumpenschaltung (9) vorgesehen ist.