NL1008142C2 - Bidirectionele gelijkspanningsomzetter. - Google Patents

Description

BIDIRECTIONELE GELIJKSPANNINGSOMZETTER Achtergrond van de uitvinding 5 De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op gelijkspanningsomzettingsschakelingen, en meer in het bijzonder op een bidirectionele ladingpomp-gelijkspanningsomzetterschakeling die geschikt is voor fabricage als een halfgeleiderinrichting.

Een verscheidenheid aan ladingpomptype-schakelingen is bekend en 10 wordt algemeen gebruikt in toepassingen die vereisen dat een beschikbare gelijkspanning wordt verhoogd of vermenigvuldigd voor het verschaffen van een hogere gelijkspanning voor lage-vermogens-toepassin-gen, zoals is vereist voor het efficiënt aansturen van vermogens-veldeffecttransistoren (FET's) en vermogens-geïntegreerde schakelingen 15 van metaaloxide- halfgeleiderconstructie. Huidige goedkope vermogens-FET's vereisen bijvoorbeeld een gate-stuurspanning van tenminste negen volt voor het bereiken van een "gesloten schakelaar"-toestand met lage impedantie. Andere schakelingen echter, zoals de logische schakelingen die veelvuldig worden gebruikt voor het produceren van de besturings-20 signalen voor de vermogensbesturingsinrichtingen kunnen een voedingsspanning van circa drie volt vereisen. Derhalve is het mogelijk dat twee verschillende spanningen in één enkele vermogensschakeling vereist zijn.

Een specifieke toepassing waarin het bovenstaande geldt, is een 25 elektronische thermostaat voor het schakelen van vermogen naar een wisselstroombelasting zoals de actuatorsolenoïde van een brandstofklep of de stuurwikkeling van een koelsysteemrelais. Elektrisch vermogen met een gewenste gelijkspanning zou, als deze continu beschikbaar is aan de thermostaat, omgezet kunnen worden in een andere vereiste ge-30 lijkspanning door middel van een willekeurige van een verscheidenheid aan bekende spanningsomzettingsbenaderingen. Om redenen die uiteen zijn gezet in een aanvrage voor een octrooi met de titel "Power Stealing Solid State Switch for Supplying Operating Power to an Electronic Control Device", serienummer 08/789.731. ingediend gelijk-35 tijdig met de onderhavige aanvrage op naam van dezelfde uitvinder, is het echter gewenst om het noodzakelijke bedrijfsvermogen voor de be-sturingsschakeling te "stelen" van het vermogen dat wordt geschakeld.

Gedurende de perioden waarin de schakelingsinrichting zich in een HO 08 1.4 2 2 "open schakelaar"-toestand" met hoge impedantie bevindt, is het relatief gemakkelijk om het vereiste bedrijfsvermogen te stelen, aangezien er voldoende spanning over de inrichting staat. Echter, gedurende perioden waarin de inrichting zich in een "gesloten schakelaar"-toe-5 stand met lage impedantie bevindt, is er in wezen geen spanning beschikbaar over de inrichting, en het stelen van bedrijfsvermogen wordt veel moeilijker. De hierboven geïdentificeerde aanvrage openbaart een werkwijze en schakeling voor het stelen van vermogen tijdens beide bedrijfstoestanden van de inrichting.

10 Om een verscheidenheid aan redenen die in de hierboven geïdenti ficeerde aanvrage uiteen zijn gezet, is het gewenst om de hoeveelheid gestolen vermogen te minimaliseren. Verder is het, gedurende de tijden waarop de wisselstroombelasting wordt gevoed door de schakelings-inrichting, gewenst om bedrijfsvermogen voor de inrichting te stelen 15 gecarende korte intervallen die in de tijd zo dicht mogelijk bij de nulkruisingen van de geleverde stroom liggen. Derhalve is gedurende deze intervallen slechts een kleine gelijkspanning beschikbaar, terwijl wanneer de wisselstroombelasting niet wordt gevoed, een hogere gelijkspanning beschikbaar is. Aangezien gelijkspanningen van beide 20 grootten vereist zijn voor het bedrijven van de besturingsinrichting, is omzetting van een kleine gelijkspanning naar een grotere gelijkspanning soms vereist, en is omzetting van een grotere gelijkspanning in een kleinere gelijkspanning op andere tijden vereist. Ladingpomp-technologie die geschakelde condensatoren behelst is bekend en wordt 25 gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen voor het vermenigvuldigen van lage-vermogens-gelijkspanningen. De noodzaak van "schakelen" in dergelijke schakelingen voor het functioneel herinrichten vein condensatoren leidt echter tot een ongewenste eigenschap. Functionele "schakelings"elementen in een geïntegreerde halfgeleiderschakeling 30 zijn relatief groot, en verbruiken een onevenredig deel van chipge-bied. Derhalve is het voor elke willekeurige ladingpomp gewenst dat deze gefabriceerd wordt in een geïntegreerde schakeling om een schake-lingsontwerp te benutten dat het aantal schakelingselementen minimaliseert.

35 De aanvrager heeft een ladingpompwerkwijze en -inrichting bedacht voor bidirectionele gelijkspanningsomzetting, die veel van de nadelen van technieken uit de stand van de techniek vermijdt voor het bewerkstelligen van een analoge functie. Spanningsomzetting volgens de bena- »1 008142 3 dering van de aanvrager wordt gemakkelijk bewerkstelligd met schakelingen van eenvoudig en goedkoop ontwerp, welk ontwerp een minimum aantal schakelingselementen vereist, waardoor de opneming hiervan in een geïntegreerde halfgeleiderschakeling mogelijk wordt gemaakt.

5

Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinding is een werkwijze en apparaat voor bidi-rectionele omzetting van een gelijksspanning tussen de eerste en twee-10 de verschillende spanningsniveaus, afhankelijk ervan welk spanningsniveau door een gelijkspanningsbron op een specifiek moment wordt geleverd, waardoor continue beschikbaarheid van gelijkspanningen op beide niveaus wordt verschaft. Een energie-opslagelement op elk van de eerste en tweede spanningen wordt ofwel vanuit een bron van die spanning 15 ofwel vanuit het andere energie-opslagelement via een bidirectionele gelijkspanningsomzetschakeling geladen. De spanningsomzetschakeling omvat een veelheid overdrachtsenergie-opslagelementen en een array van schakelingselementen die worden bestuurd voor het periodiek herinrich-ten van de overdrachtsenergie-opslagelementen voor het vermenigvuldi-20 gen van de gelijkspanning gedurende tijdsintervallen waarin de schakeling wordt gevoed uit de kleinere gelijkspanningsbron en voor het delen van de gelijkspanning tijdens tijdsintervallen waarin de schakeling wordt gevoed uit de grotere gelijkspanningsbron.

De omzetterschakeling kan gedeeltelijk zijn gevormd door identie-25 ke modules die elk eerste en tweede overdrachtsenergie-opslagelementen en een schakelingselement omvatten, waarbij elke module een vooraf bepaalde spanningsvermenigvuldiging/deling verschaft. De modules kunnen worden gecombineerd om een willekeurig gewenst algeheel niveau van spanningsvermenigvuldiging/deling te verschaffen.

30

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een stroomschema van een voorkeursuitvoeringsvorm vein de spanningsomzetterschakeling van de aanvrager, die is geconfigureerd 35 voor het verschaffen van spanningen die met een factor drie verschillen.

Figuur 2 is een stroomschema van de omzetterschakeling van de aanvrager, dat illustreert hoe vermenigvuldiger/delermodules kunnen p1 0 08 1 42 4 worden toegevoegd voor het verschaffen van een willekeurig gewenst niveau van spanningsvermenigvuldiging/deling.

Figuur 3 is een stroomschema van een alternatieve versie van de omzetterschakeling van de aanvrager voor het verschaffen van twee 5 spanningen die met een factor vier verschillen.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm

In het stroomschema van figuur 1 identificeert het verwijzings-10 cijfer 10 algemeen een bidirectionele gelijkstroomomzetterschakeling overeenkomstig de uitvinding van de aanvrager die is geconfigureerd voor het omzetten tussen gelijkspanningen die in verhouding staan tot elkaar met een factor drie. Aan de schakeling 10 wordt alternatief een unidirectionele stroom met drie volt door een ingangs/uitgangsklem 11 15 of met negen volt door een ingangs/uitgangsklem 12 geleverd. De in-gangsstromen bij drie volt of negen volt zijn getoond als geleverd door een bron 13 die, in de meest eenvoudige bewoordingen, beschouwd kan worden als omvattende een drie volt batterij 14 en een negen volt batterij 15 waarvan de negatieve aansluitklemmen zijn verbonden met 20 een bron van referentiepotentiaal of schakelingsaarde 16. De positieve aansluitklemmen van de batterijen 14 en 15 zijn verbonden met schake-lings-aansluitklemmen 11 respectievelijk 12 door middel van schakelaars 17 en 18 die onderling zodanig zijn verbonden, dat de schakelaars in tegengestelde toestanden worden gehouden. Bij daadwerkelijke 25 toepassing kan de bron 13 aanzienlijk gecompliceerder zijn en een aantal hulpfuncties verschaffen, zoals bijvoorbeeld getoond in de hierboven geïdentificeerde octrooiaanvrage, die een elektronische thermostaat openbaart die schakelingen omvat die bedrijfsspanningen van zowel drie volt als negen volt vereisen.

30 De hierboven geïdentificeerde elektronische thermostaat omvat speciale voorzieningen voor het opstarten. Wanneer het opstarten is voltooid, leveren de delen van de thermostaat analoog met bron 13 drie volt aan de aansluitklem 11 wanneer de thermostaat vermogen stuurt naar een belasting die daaraan is bevestigd. Gedurende die tijd wordt 35 er door de bron geen spanning aan de aansluitklem 12 geleverd. Daarentegen leveren, wanneer de thermostaat geen vermogen naar de belasting stuurt, de delen van de thermostaat die overeenkomen met de bron 13 negen volt aan de aansluitklem 12 en geen spanning aan de aansluitklem r*1 0 08 1 4 2 5 11. Gedurende intervallen waarin er door de bron geen spanning wordt geleverd aan de aansluitklem 12, zet de schakeling 10 de drie volt die beschikbaar is asm de aansluitklem 11 om in negen volt en levert stroom met negen volt door de aansluitklem 12. Daarentegen zet, wan-5 neer de bron geen drie volt aan de aansluitklem 11 levert, de schakeling 10 de negen volt die beschikbaar is aan de aansluitklem 12 om in stroom van drie volt die via de aansluitklem 11 wordt toegevoerd.

Korte-termijn-energie-opslag wordt verschaft door de condensatoren 20 en 21 die zijn verbonden tussen aansluitklem 11 en aarde 16 10 respectievelijk tussen aansluitklem 12 en aarde 16, waarbij na het opstarten de condensatoren 20 en 21 op drie volt respectievelijk negen volt worden geladen. De lading wordt tussen condensatoren 20 en 21 overgedragen door middel van ladingoverdrachtscondensatoren 22 en 23 en een array van schakelingselementen 24, 25, 26 en 27, die zijn ver-15 bonden om gelijktijdig te werken ^nder de besturing van een aandrijf-schakeling 29· De schakelaars 24-27 zijn alleen voor illustratieve doeleinden getoond als elektromechanische inrichtingen die beweegbare schakelingssluitelementen hebben. In de voorkeur verdienende geïntegreerde halfgeleiderschakelingsvorm wordt de schakelfunctie op een 20 bekende wijze bewerkstelligd door halfgeleiderinrichtingen. Tijdens bedrijf worden de schakelaars 24-27 met een hoge frequentie van 1 kHz of meer cyclisch bedreven.

Zoals getoond is de condensator 22 verbonden tussen de polen van de schakelaars 25 en 26. De schakelaar 25 verbindt alternerend een 25 eerste plaat van de condensator 22 met de aansluitklem 11 of met aarde 16. De schakelaar 26 verbindt alternerend de tweede plaat van de condensator 22 met een eerste plaat van de condensator 23 of met de aansluitklem 11. De schakelaar 24 verbindt alternerend de tweede plaat van de condensator 23 met aarde of met de aansluitklem 11. De schake-30 laar 27 verbindt alternerend de aansluitklem 12 met, en ontkoppelt de aansluitklem 12 van, de eerste plaat van de condensator 23·

Tijdens bedrijf, als de bron 13 spanning aan de aansluitklem 11 levert, gedurende het deel van de schakelaar-aandrijfcyclus die in figuur 1 is geïllustreerd, en aannemend dat het bedrijf na het opstar-35 ten voltooid is, wordt de condensator 22 opgeladen tot drie volt met de polariteit zoals aangeduid op de tekening. Deze spanning wordt opgeteld bij de drie volt lading op de condensator 20 om de condensator 23 tot zes volt te laden. Bij dit proces wordt één ladingseenheid »1008142 6 van de drie-volt-ingang overgedragen. Er wordt geen lading overgedragen naar de condensator 21, aangezien de schakelaar 27 open is.

Tijdens de alternerende helft van de schakelaar-aandrijfcyclus laadt de drie-volt-voeding de condensator 22 tot drie volt op, waarbij 5 twee ladingseenheden van de drie-volt-ingang worden verschaft. De condensator 23, die voorafgaand was geladen tot zes volt, wordt in serie verbonden met de drie-volt-bron om negen volt aan de condensator 21 te leveren, wat overeenkomt met de overdracht van één ladingseen-heid naar de negen-volt-uitgang. Gedurende één complete schakelaar- 10 aandrijfcyclus worden drie ladingseenheden overgedragen in de drie-volt-ingang en wordt één ladingseenheid overgedragen uit de negen-volt-uitgang. Derhalve functioneert de omzetterschakeling 19 als een "gelijkspanningsomvormer" in een spanningsvermenigvuldigermodus.

Daarentegen, wanneer de bron 13 negen volt aan de aansluitklem 12 15 levert, fungeert de schakeling 10 als een spanningsdeler. Meer in het bijzonder wordt, gedurende het deel van de schakelaaraandrijfcyclus dat in figuur 1 is weergegeven, de drie-volt-lading op de condensator 22 effectief afgetrokken van de zes-volt-lading op de condensator 23 voor het handhaven van de drie-volt-lading op de condensator 20. Dit 20 komt overeen met de overdracht van één ladingseenheid naar de drie-volt-uitgang. Aangezien de schakelaar 27 open is, wordt er geen lading overgedragen uit de condensator 21.

Voor de alternerende helft van de aandrijfschakelaarcyclus wordt de zes-volt-lading op de condensator 23 afgetrokken van de negen-volt-25 lading op de condensator 21 om de lading op de condensator 20 op drie volt te handhaven. Gelijktijdig is de condensator 22 parallel verbonden met de condensator 20 en helpt bij het handhaven van drie volt op de condensator 20. Het bovenstaande bedrijf komt overeen met de overdracht van één ladingseenheid uit de negen-volt-ingang en twee la-30 dingseenheden naar de drie-volt-uitgang. Tijdens één complete schakelaaraandri j f cyclus wordt één ladingseenheid overgedragen door de negen-volt-ingang en drie ladingseenheden worden overgedragen door de drie-volt-ui tgang.

Het verwijzingscijfer 28 in figuur 1 identificeert een omzetter-35 module die twee condensatoren en een schakelaar omvat, die verveelvoudigd kunnen worden zoals is getoond in figuur 2 voor het bereiken van spanningsomzetting met factoren anders dan drie. Eenvoudigheidshalve kan de omzettermodule worden beschouwd als hebbende eerste, tweede,

Rl 008)42 7 derde en vierde verbindingspaden die zijn aangeduid met de verwij-zingscijfers A, B, C en D. Drie van dergelijke omzettermodules die zijn geïdentificeerd door verwijzingscijfers 28, 28’, 28'* zijn getoond in de schakeling van figuur 2, waarin componenten van de 5 ingangs/uitgangseinden van de schakeling die gemeenschappelijk zijn voor de figuren 1 en 2 zijn geïdentificeerd door dezelfde verwijzings-cijfers in beide figuren. De uitvoeringsvorm die in figuur 2 is getoond, verschaft spanningsomzetting met een factor zeven, waarbij elke aanvullende module (28' en 28* ’) een vermenigvuldigings/delingsfactor 10 van twee toevoegt.

Tijdens bedrijf wordt eerst de situatie beschouwd waarin een lage spanning wordt omgezet in een hogere spanning. Tijdens de helft van de schakelaaraandrijfcyclus die tegengesteld is aan die die in figuur 2 is getoond, wordt de spanning VLo die beschikbaar is asm de aansluit-15 klem 11 door de schakelaar 26 opgedrukt op één plaat van de condensator 22, waarvan de andere plaat via de schakelaar 25 met aarde 16 is verbonden. De spanning over de condensator 23, die voorheen was geladen tot twee VLo, wordt opgeteld bij de spanning die beschikbaar is aan de aansluitklem 11 door verbinding van de negatief geladen plaat van 20 de condensator 23 met de aansluitklem 11 via de schakelaar 2k. De andere plaat van de condensator 23 is verbonden met één plaat van de condensator 22' via de schakelaar 26’. Op soortgelijke wijze werden de condensatoren 22' en 23' voorafgaand geladen tot drie VLo respectievelijk vier VLo, en de condensatoren 22'' en 23'' werden voorafgaand 25 geladen tot vijf VLo respectievelijk zes VLo. De spanning VLo die beschikbaar is aan de aansluitklem 11 wordt door de schakelaar 2k naar één plaat van de condensator 23'' geleid, waar ze wordt opgeteld bij de zes VLo spanning daarop en als zeven VLo aan de aansluitklem 12 wordt geleverd, wat leidt tot een spanning over de condensator 21 van 30 zeven VLo.

Gedurende de alternerende helft van de schakelaaraandrijfcyclus in de toestanden (getoond in figuur 2) wordt de spanning VLo aan de aansluitklem 11 door de schakelaar 25 naar één plaat van de condensator 22 geleid, die voorafgaand was geladen tot VLo. De andere plaat van 35 de condensator 22 wordt via de schakelaar 26 verbonden met één plaat van de condensator 23, de andere plaat waarvan is verbonden met aarde. Derhalve verschijnt de som van twee VLo van de aansluitklem 11 en condensator 22 over de condensator 23· Op soortgelijke wijze is te zien 008 1 4 2 8 dat de spanning VLo aan de aansluitklem 11, wanneer deze wordt opgeteld bij de spanningen drie VLo en vijf VLo over de condensatoren 22' respectievelijk 22' ", de spanningen van vier VLo en zes VLo over de condensatoren 23' en 23'' balanceert. Derhalve worden de condensatoren 5 22, 23, 22', 23’, 22" en 23'' geladen zoals vereist voor de volgende halve schakelaaraandrijfcyclus waarin de som van de spanningen aan de aansluitklem 11 en over de condensator 23'1 wordt toegevoerd aan de aansluitklem 12 en de condensator 21.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van de spanningsomzetter van 10 de aanvrager, die spanning met een factor vier omzet, en waarin de lading die wordt overgedragen bij de hogere spanning circa 1/k is van de lading die wordt overgedragen bij de lagere spanning. De elementen van de schakeling van figuur 3 die gemeenschappelijk zijn met die in figuur 1 worden in beide figuren door dezelfde verwijzingscijfers 15 geïdentificeerd. De schakeling van figuur 3 omvat een aanvullende condensator 30, die, tijdens bedrijf, tot drie maal de spanning aan de ingangs/uitgangsklem 11 is geladen. De schakelaar 27 van de schakeling van figuur 1 is vervangen door de schakelaar 31, die tijdens één helft van de schakelaaraandrijfcyclus één plaat van de condensator 30 met 20 één plaat van de condensator 23 verbindt, waardoor de condensator 30 de lading ontvangt. Tijdens de andere helft van de schakelaaraandrijf-cyclus wordt de spanning op de condensator 30 opgeteld bij de ingangs-spanning, en de som van vier maal de ingangsspanning wordt over de condensator 21 en aan de ingangs/uitgangsklem 12 geleverd.

25 Hoewel specifieke uitvoeringsvormen van de bidirectionele gelijk- spanningsomzetter van de aanvrager zijn getoond en beschreven voor illustratieve doeleinden, zullen variaties daarvan duidelijk zijn voor de vakman met gebruikelijke kennis van de relevante techniek. Het is niet de bedoeling dat de beschermingsomvang is beperkt tot de geïllus-30 treerde uitvoeringsvormen, maar alleen door de bewoordingen van de volgende conclusies.

n1 0 08 14 ?

Claims (4)

1. Bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling omvattende: een referentiepotentiaalbron op een elektrische referentiepoten- 5 tiaal; eerste en tweede ingangs/uitgangsklemmen voor het ontvangen van unidirectionele elektrische stromen op eerste respectievelijk tweede verschillende elektrische potentialen met betrekking tot de elektrische referentiepotentiaal; 10 eerste en tweede condensatoren die zijn verbonden tussen eerste respectievelijk tweede ingangs/uitgangsklemmen en de referentiepotentiaalbron; derde en vierde condensatoren die elk eerste en tweede platen hebben; 15 een eerste schakelelement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om de eerste plaat van de derde condensator met de referentiepotentiaalbron respectievelijk met de eerste ingangs-/uitgangsklem te verbinden; een tweede schakelelement dat bedreven kan worden in eerste en 20 tweede toestanden om de eerste plaat van de vierde condensator met de eerste ingangs/uitgangsklem respectievelijk met de referentiepotentiaalbron te verbinden; een derde schakelelement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om de tweede plaat vein de derde condensator met de 25 eerste ingangs/uitgangsklem respectievelijk met de tweede plaat van de vierde condensator te verbinden; en een vierde schakelelement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden, waarbij het in zijn eerste toestand de tweede plaat van de vierde condensator met de tweede ingangs/uitgangsklem verbindt, 30 waarbij de eerste, tweede, derde en vierde schakelelementen gelijktijdig bedreven kunnen worden in hun eerste of tweede toestanden.

2. Bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling omvattende: een referentiepotentiaalbron op een elektrische referentiepotentiaal; 35 eerste en tweede ingangs/uitgangsklemmen voor het ontvangen van unidirectionele elektrische stromen op eerste respectievelijk tweede verschillende elektrische potentialen met betrekking tot de elektrische referentiepotentiaal; pi 008 142 eerste en tweede opslagcondensatoren die zijn verbonden tussen de eerste respectievelijk tweede ingangs/uitgangsklemmen en de referen-tiepotentiaalbron; tenminste een eerste spanningsomzettermodule omvattende eerste en 5 tweede ladingoverdrachtscondensatoren die elk eerste en tweede platen hebben, een eerste schakelingselement en eerste, tweede, derde en vierde verbindingspaden, waarbij de eerste platen van de eerste en tweede ladingoverdrachtscondensatoren zijn verbonden met de eerste respectievelijk tweede verbindingspaden, waarbij de tweede plaat van 10 de tweede ladingoverdrachtscondensator is verbonden met het derde verbindingspad, en waarbij de tweede plaat van de eerste ladingoverdrachtscondensator via het eerste schakelingselement in zijn eerste en tweede toestanden is verbonden met de tweede plaat van de tweede ladingoverdrachtscondensator respectievelijk met het vierde verbin-15 dingspad; een tweede schakelingselement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om het tweede verbindingspad van de eerste spanningsomzettermodule te verbinden met de referentiepotentiaalbron respectievelijk met de eerste ingangs/uitgangsklem; 20 een derde schakelingselement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om het eerste verbindingspad van de eerste spanningsomzettermodule te verbinden met de eerste ingangs/uitgangsklem respectievelijk met de referentiepotentiaalbron; en verbindingsmiddelen omvattende een vierde schakelingselement dat 25 eerste en tweede toestanden heeft en in zijn tweede toestand bedreven kan worden om het derde verbindingspad van de eerste spanningsomzettermodule met de tweede ingangs/uitgangsklem te verbinden, waarbij de eerste, tweede, derde en vierde schakelingselementen gelijktijdig bedreven kunnen worden in hun eerste of tweede toestanden. 30 3· Bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling volgens con clusie 2, waarbij de verbindingsmiddelen een tweede spanningsomzettermodule omvatten, die identiek is met de eerste spanningsomzettermodule, waarbij de eerste en tweede verbindingspaden van de tweede spanningsomzettermodule respectievelijk zijn verbonden met de eerste en 35 tweede verbindingspaden van de eerste spanningsomzettermodule, en het vierde verbindingspad van de tweede spanningsomzettermodule is verbonden met het derde verbindingspad van de eerste spanningsomzettermodule. ri 0 08 1 Ί 2 Apparaat voor het omzetten van elektrische stroom uit een bron die de stroom levert bij elk van eerste en tweede piekspanningen, waarbij de tweede piekspanning groter is dan de eerste piekspanning, in een eerste gelijkspanning die een grootte heeft die kleiner is dan 5 de eerste piekspanning en een tweede gelijkspanning die een grootte heeft tussen de eerste en tweede piekspanningen, waarbij het apparaat omvat: een referentiepotentiaalbron; een eerste condensator; 10 een eerste stroompad voor het verbinden van de eerste condensator tussen de referentiepotentiaalbron en de stroombron bij de eerste piekspanning; een tweede condensator; een tweede stroompad voor het verbinden van de tweede condensator 15 tussen de referentiepotentiaalbron en de stroombron op de tweede piekspanning; derde en vierde condensatoren; twee-toestand-schakelmiddelen die de eerste, tweede, derde en vierde condensatoren zodanig onderling verbinden, dat in de eerste 20 toestand van de twee-toestand-schakelmiddelen de eerste en derde condensatoren via de vierde condensator in serie zijn verbonden, en dat in de tweede toestand vein de twee-toestand-schakelmiddelen de eerste en vierde condensatoren in serie zijn verbonden via de tweede condensator, en de derde condensator parallel aan de eerste condensator is 25 verbonden; en middelen voor het periodiek veranderen van toestanden van de twee-toestand-schakelmiddelen, waarbij (1), wanneer de eerste condensator stroom ontvangt van de stroombron en de twee-toestand-schakelmiddelen in hun eerste toestand zijn, de vierde condensator wordt 30 geladen op een spanning die gelijk is aan de som van de spanningen op de eerste en derde condensatoren, (2) wanneer de eerste condensator stroom ontvangt van de stroombron en de twee-toestand-schakelmiddelen in hun tweede toestand zijn, de tweede condensator wordt geladen op een spanning die gelijk is aan de som van de spanningen op de eerste 35 en vierde condensatoren, en de derde condensator wordt geladen op een spanning die gelijk is aan de spanning op de eerste condensator, (3) wanneer de tweede condensator stroom ontvangt van de stroombron en de twee-toestand-schakelmiddelen in hun eerste toestand zijn, de eerste p1 008 1 42 condensator wordt geladen op een spanning die gelijk is aan het verschil in spanningen op de derde en vierde condensatoren, en (4) wanneer de tweede condensator stroom ontvangt van de stroombron en de twee-toestand-schakelmiddelen in hun tweede toestand zijn, de eerste 5 condensator gelijktijdig wordt geladen door de seriecombinatie van de tweede en vierde condensatoren en door de derde condensator op een spanning die gelijk is aan het verschil in spanningen op de tweede en vierde condensatoren.

5· Apparaat voor het gelijktijdig leveren van twee verschillende 10 gelijkspanningen, omvattende: een stroombron die eerste en tweede voedingsklemmen en eerste en tweede alternatieve bedrijfsmodi heeft, waarbij de stroombron in zijn eerste bedrijfsmodus bedreven kan worden om uit zijn eerste voedings-klem unidirectionele elektrische stroom bij een eerste spanning te 15 produceren, en in zijn tweede bedrijfsmodus kan worden bedreven om uit zijn tweede voedingsklem unidirectionele elektrische stroom bij een tweede spanning die verschillend is van de eerste spanning te produceren ; en een bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling die eerste 20 en tweede ingangs/uitgangsklemmen heeft, die zijn verbonden met de eerste respectievelijk tweede voedingsklemmen van de stroombron, waarbij de bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling reageert op unidirectionele stroom bij de eerste spanning die wordt geleverd aan haar eerste ingangs/uitgangsklem voor het produceren van unidirectio-25 nele stroom met althans nagenoeg de tweede spanning uit haar tweede ingangs/uitgangsklem, waarbij de bidirectionele gelijkspanningsomzetterschakeling ook reageert op unidirectionele stroom bij de tweede spanning die wordt geleverd aan haar tweede ingangs/uitgangsklem voor het produceren van unidirectionele stroom met althans nagenoeg de 30 eerste spanning uit haar eerste ingangs/uitgangsklem.

6. Apparaat volgens conclusie 5. waarbij de bidirectionele geli jkstroomomzetterschakeling omvat: een referentiepotentiaalbron op een elektrische referentiepoten-tiaal; 35 eerste en tweede opslagcondensatoren die zijn verbonden tussen de eerste respectievelijk tweede ingangs/uitgangsklemmen en de referentiepotentiaalbron ; een spanningsomzettermodule omvattende eerste en tweede lading- p1008142 V overdrachtscondensatoren die elk eerste en tweede platen hebben, een eerste schakelingselement, dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden, en eerste, tweede, derde en vierde verbindingspaden, waarbij het vierde verbindingspad is verbonden met de eerste ingangs/uit-5 gangsklem, waarbij de eerste platen van de eerste en tweede lading-overdrachtscondensatoren zijn verbonden met de eerste respectievelijk tweede verbindingspaden, waarbij de tweede plaat van de tweede lading-overdrachtscondensator is verbonden met het derde verbindingspad, en de tweede plaat van de eerste ladingoverdrachtscondensator via het 10 eerste schakelingselement in zijn eerste en tweede toestanden is verbonden met de tweede plaat van de tweede ladingoverdrachtscondensator respectievelijk met het vierde verbindingspad; een tweede schakelingselement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om het eerste verbindingspad van de spannings-15 omzettermodule te verbinden met de eerste ingangs/uitgangsklem respectievelijk met de referentiepotentiaalbron; een derde schakelingselement dat bedreven kan worden in eerste en tweede toestanden om het tweede verbindingspad van de spanningsomzet-termodule te verbinden met de referentiepotentiaalbron respectievelijk 20 met de eerste ingangs/uitgangsklem; en verbindingsmiddelen omvattende een vierde schakelingselement dat eerste en tweede toestanden heeft en in zijn tweede toestand bedreven kan worden om het derde verbindingspad van de spanningsomzettermodule met de tweede ingangs/uitgangsklem te verbinden, waarbij de eerste, 25 tweede, derde en vierde schakelingselementen gelijktijdig bedreven kunnen worden naar hun eerste of tweede toestanden. p1 008 1 4 2