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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft einen Spannungswandler, insbesondere einen Spannungswandler
mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten
nach Takt.
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Stand der Technik
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Spannungswandler
sind unentbehrliche Gegenstände im Leben der modernen Menschen
geworden, da sämtliche Elektrogeräte verschiedener Größen
wie Walkman, Mobiltelefone, MP3-Spieler, Laptops, usw. alle Spannungswandler
benötigen. Die Normen der Spannungswandler sind vielfältig,
und die Eingangsspannung ist Wechselstrom von 110 V bis 220 V. Die
Ausgangsnormen hängen von den Produkten ab, wobei es unterschiedliche
Ausgangsspannungen, Ströme und Anschlusskennengrößen gibt.
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Die
herkömmlichen neuen Spannungswandler können die üblichen
Eingangspannungen ertragen und die Eingangsstromenergie in diesem
Spannungsbereich in eine andere Ausgangsspannung umwandeln und die
entsprechende Stromenergie ausgeben. Da jedes Elektrogerät
eine bestimmte Ausgangsspannung hat, hat jede Familie unterschiedliche
Spannungswandler für unterschiedliche Ausgangsspannungen
im Haushalt. In diesem Fall wäre ein solcher Spannungswandler
wünschenswert, der über Auswahlmöglichkeiten
mehrerer Ausgangsspannungen verfügen würde, so
dass die Anzahl der benötigten Spannungswandler in erheblichem
Maße reduzierbar wäre. Vor allem wäre
ein derartiger Spannungswandler für Reisende im Ausland
sehr praktisch.
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1 zeigt
einen Spannungswandler mit regulierbarer Ausgangsspannung, wobei
die Stromenergie einer festen Spannung Vin am Stromeingang 11 eingebenen
wird und durch die Spannungswandlungsschaltung im Hauptkörper
des Spannungswandlers fließt, wodurch eine Ausgangsstromenergie einer
festen Spannung Vout am Stromausgang 13 erzeugt wird. Sollte
die Ausgangsspannung verändert werden, muss bloß der
Spannungsauswahlknopf 15 am Schalter 14 zum Auswählen
der Ausgangsspannung auf eine gewünschte Stelle reguliert
werden, so dass die Spannungswandlungsschaltung mit mehreren Widerständen
jeweils mit unterschiedlichen Widerstandswerten eingeschaltet wird,
um eine entsprechende Ausgangsspannung zu erzeugen.
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Die
o. g. Ausführungsform ist allerdings insofern nachteilig,
als der Spannungsauswahlknopf 15 durch ständiges
Umschalten abgenutzt wird, was zur allmählichen Lockerung
der Umschalt-Positionierung und zum schlechten Kontakt führen
kann und somit zur instabilen oder sogar falschen Ausgangsspannung;
im schlimmsten Fall führt das zum Defekt des Elektrogeräts.
Vor allem auf die Ausgangsspannung wird in den meisten Fällen
auf einem Klebetikett hingewiesen, das jedoch nach längerer
Zeit sich verschiebt oder löst, so dass der Benutzer ohne
Hinweis auf die vorgegebene Ausgangsspannung eine falsche Ausgangsspannung
eingeben kann. Die o. g. Ausführungsform hat ferner das
Problem, dass bei der Stromausgabe des Spannungswandlers ein Umschalten
der Ausgangsspannung durch den Schalter 14 noch möglich
ist, so dass ein versehentliches Umschalten zur Unsicherheit und
zum Defekt des Elektrogeräts führen kann.
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Aus
der US-Amerikanischen Patentanmeldung Nr. 11/798,661 ist ein Spannungswandler
bekannt (siehe 2), der ebenfalls vom Anmelder
der vorliegenden Erfindung hervorgebracht worden ist. Dabei ist
eine Mehrzahl von Buchsen 25 am Gehäuse 23 angeordnet,
die mit unterschiedlichen Steckstöpseln 24 mit
Vorsprüngen 241 in unterschiedlichen Formen und
an unterschiedlichen Positionen zusammenpassen. In jeder Buchse 25 ist
ein entsprechender mechanischer Auslöseschalter angeordnet.
Dadurch, dass die unterschiedlichen Vorsprünge 241 in
die Buchsen 25 eingesteckt werden und gegen die entsprechenden
Druckelemente drücken, werden unterschiedliche mechanische
Auslöseschalter aktiviert, um so die entsprechende Ausgangsspannung
Vout regulieren zu können. Eine derartige Ausführungsform
hat zwar den Vorteil, dass eine zufällige, unerwünschte
Veränderung der Spannung während des Betriebs
vermeidbar ist, doch gehen die Steckstöpsel 24 leicht
verloren und sind zum Transport ungeeignet.
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3 zeigt
einen herkömmlichen Spannungswandler (US-amerikanische
Patentanmeldung Nr. 5,347,211), der einen Grundkörper 30 und
eine Mehrzahl von Schlüsseln 32 mit unterschiedlichen Schaltungselementen 36 umfasst,
wobei der Schlüssel 32 zwei elektrisch leitende
Scheiben 36 aufweist. Durch Einstecken unterschiedlicher
Schlüssel 32 in die Schlüsselkanäle
(nicht abgebildet) im Grundkörper 30 können
die Schaltungselemente 36 mit der Spannungswandlungsschaltung
im Grundkörper 30 eingeschaltet werden. Das heißt,
dass die Ausgangsspannung der Spannungswandlungsschaltung von den
durch Wechseln der Schlüssel 32 variablen Werten
der Schaltungselemente 34 abhängt. Die vorstehende
Ausführungsform hat ebenfalls den Nachteil wie bei der
ersten herkömmlichen Ausführungsform, dass die
Schlüssel leicht verloren gehen und nicht zum Transport
geeignet sind.
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Alternativ
sind Mikrokontroller-Spannungswandler vorgeschlagen worden, an deren
Oberfläche mechanische Tasten vorgesehen sind, so dass
durch Drücken auf die unterschiedlichen Tasten die gewünschte
Ausgangsspannung ausgewählt werden kann. Eine derartige
Ausführungsform ist insofern nachteilig, als ein zufälliger,
unerwünschter Druck auf die Tasten nicht selten vorkommt,
vor allem da eine Veränderung der Ausgangsspannung durch
einen zufälligen, unerwünschten Druck auf die
Tasten während der Stromversorgung möglich ist,
was zur Verkürzung der Lebendauer des Elektrogeräts
und zu Sicherheitsproblemen führen kann; außerdem
verursachen die kostenintensiven mechanischen Tasten eine Erhöhung
der Gesamtkosten des Spannungswandlers.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spannungswandler
mit einer Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten
gemäß einem Takt zu schaffen, der keine Stromversorgung
beim Umschalten der Spannung gestattet und über hohe Sicherheit
verfügt.
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Die
Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer
Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem
Takt zu schaffen, bei dem eine Veränderung der Ausgangsspannung
nur durch Rückkopplung möglich ist, so dass bei
der Stromversorgung kein zufälliges, unerwünschtes
Umschalten der Spannung gestattet wird.
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Die
Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer
Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem
Takt zu schaffen, bei dem die Ausgangsspannung eindeutig angezeigt
wird, so dass ein falsche Feststellung vermeidbar ist.
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Die
Erfindung hat die weitere Aufgabe, einen Spannungswandler mit einer
Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem
Takt zu schaffen, bei dem die Ausgangsspannung rückgekoppelt
und überprüft werden kann und automatisch korrigiert
wird.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Spannungswandler mit einer
Schaltung zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem
Takts mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Spannungswandler wird die
Spannung einer Eingangsstromenergie in eine der vorbestimmten Ausgangsspannungen
umgewandelt und als Stromenergie ausgegeben. Der Spannungswandler
weist folgendes auf: einen Hauptkörper, der zumindest ein
Steckverbindungsteil, einen die Eingangsstromenergie ertragenden
Eingangsport (Eingangsanschluss) und einen Ausgangsport (Ausgangsanschluss)
aufweist, wobei der Ausgangsport die Ausgangsstromenergie einer der
vorbestimmten Ausgangsspannungen ausgibt; eine Anschlussvorrichtung
zum Anschluß mit dem Steckverbindungsteil; eine Schaltung
zum Auswählen der Spannung durch Umschalten gemäß einem Takt,
die im Hauptkörper angeordnet ist und an ihren beiden Enden
jeweils mit dem Eingangs- und Ausgangsport elektrisch verbunden
ist, wobei die Schaltung eine Spannungswandlungseinheit und eine
Mikrosteuereinheit (micro control unit) aufweist, die mit der Spannungswandlungseinheit
und dem Steckverbindungsteil elektrisch verbunden ist und einen
Taktgeber zum Erzeugen von Taktsignalen aufweist, so dass, wenn
die Anschlussvorrichtung mit dem Steckverbindungsteil verbunden
ist, die Mikrosteuereinheit durch das Taktsignal angetrieben wird
und gemäß dem Takt zum Spannungswert (voltage
value) der Spannungswandlungseinheit kommt; und eine Anzeige, die
die Spannung der Ausgangsstromenergie des Ausgangsports anzeigt.
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Weiterhin
umfasst die Mikrosteuereinheit einen Schalter, der wahlweise mit
einem der Schaltungselemente elektrisch verbunden ist, und einen Mikroprozessor,
der mit dem Steckverbindungsteil und dem Auslöseschalter
elektrisch verbunden ist.
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Die
Erfindung weist folgende Vorteile auf: durch die Rückkoppkung
und den Antrieb der Anschlussvorrichtung wird der Schalter eine
Verbindung nach der anderen der unterschiedlichen Schaltungselemente
zur Spannungswandlungseinheit herstellen, um so die Ausgangsspannung
zu verändern, was durch den Benutzer durchgeführt
werden muss und dabei ein zufälliges, unerwünschtes
Umschalten vermeidbar macht; die Anschlussvorrichtung kann eine
Anschlussklemme des Ausgangsports darstellen, die an das Elektrogerät
angeschlossen ist, so dass beim Umschalten der Ausgangsspannung
keine Stromversorgung möglich ist, um das Risiko des Produktschadens
zu vermeiden; erfindungsgemäß sind keine externen
Bauteile vorgesehen, sodass die Probleme mit dem Verlust und Transport
nicht existieren; die Spannungsanzeige kann am Stromversorgungsende
angeordnet werden, um dem Benutzer eindeutige Informationen anzuzeigen;
beim Umschalten der Ausgangsspannung kann die Spannung rückgekoppelt
und überprüft werden und wird automatisch korrigiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers
mit regulierbarer Ausgangsspannung.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers
mit regulierbarer Ausgangsspannung, wobei in das Gehäuse unterschiedliche
Steckstöpsel mit Vorsprüngen in unterschiedlichen
Formen und an unterschiedlichen Positionen einsteckbar sind.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Spannungswandlers,
in dessen Grundkörper unterschiedliche Schlüssel
mit unterschiedlichen Schaltungselementen einsteckbar sind.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Spannungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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5 zeigt
einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiel aus 4,
wobei die Anschlussvorrichtung in das Steckverbindungsteil eingesteckt
wird, um die Spannung zu regulieren.
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7 zeigt
einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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8 zeigt
einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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9 zeigt
einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers
gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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10 zeigt
einen Schaltplan eines weiteren Spannungswandlers gemäß dem
vierten Ausführungsbeispiel, wobei die Ausgangsspannung
regulierbar ist.
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11 zeigt
eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen
Spannungswandlers gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
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Wege der Ausführung der Erfindung
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Im
Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Jedoch soll die Erfindung nicht auf die Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen beschränkt werden.
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Wie
aus den 4, 5 ersichtlich,
wird der erfindungsgemäße Spannungswandler gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel am Beispiel der Stromversorgung
in einem Gebäude dargestellt, wobei die Eingangsspannung
ein Wechselstrom von 110 V ist. Selbstverständlich ist
jedem Fachmann klar, dass die Eingangsspannung Wechselstrom von 220
V oder ein Wechselstrom von 12 V für Fahrzeuge sein kann.
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In
diesem Ausführungsbeispiel wird die Stromenergie der Eingangsspannung
Vin über den Stecker des Eingangsports 42 in die
Schaltung im Hauptkörper 1 eingegeben, wobei die
Eingangsspannung Vin durch eine Schaltung zum Auswählen
der Spannung durch Umschalten des Takts in eine Ausgangsspannung
Vout verändert wird, und die entsprechende Ausgangsstromenergie
durch den Ausgangsport 44 über die Ausgangsleitung
und die mit der Ausgangsleitung verbundene Anschlussvorrichtung 5 geleitet
und weiterhin durch einen bestimmten Steckverbinder 52 zu
einem Elektrogerät zur Versorgung geliefert wird. Selbstverständlich
ist jedem Fachmann klar, dass die Anschlussvorrichtung 5 alternativ
ohne zusätzlichen Steckverbinder direkt an ein Elektrogerät
anschließbar ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung zum Auswählen
der Spannung durch Umschalten des Takts neben der Eingangsseiten-Schaltung 66 und
der Spannungswandlungs-Drahtspule 68 eine Spannungswandlungseinheit 62 und
eine Steuereinheit 64, wobei die Spannungswandlungseinheit 62 ferner
eine einen Verstärker 622 aufweisende Spannungsregulations-Schaltung 620 umfasst,
die einen beispielsweise durch einen Widerstand 628 zum
Ausgangsport 6224 verbundenen invertierenden Eingang 6222,
einen eine Referenzspannung bereitstellenden nichtinvertierenden
Eingang 6224 und einen zum invertierenden Eingang 6222 rückkoppelnden
und damit verbundenen Ausgang 6220 aufweist.
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Die
Mikrosteuereinheit 64 weist einen Mikroprozessor 640,
einen Schalter 646 und eine Mehrzahl von unterschiedlichen
Schaltungselementen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften
(z. B. Widerstandswert) auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind
fünf Widerstände 644 beispielshaft dargestellt, die
jeweils an einem Ende mit dem invertierenden Eingang 6222 des
Verstärkers 622 elektrisch verbunden sind. Am
Hauptkörper 4 ist wenigstens ein Steckverbindungsteil 40 ausgebildet,
an dem Klemmen zum elektrischen Verbinden mit dem Mikroprozessor 640 angeordnet
sind, die beim Einstecken der Anschlussvorrichtung 5 ins
Steckverbindungsteil 40 den Mikroprozessor 640 aktivieren.
Selbstverständlich kann alternativ am Grundkörper
ein Steckverbindungsteil herausragend ausgebildet werden, und kann
an der Anschlussvorrichtung eine entsprechende Buchse angeordnet
werden.
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Der
Mikroprozessor 640 ist einerseits am Spannungssteuerende 6402 mit
dem Schalter 646 elektrisch verbunden, um den Schalter 646 wechselsweise
so umzuschalten, dass das andere Ende der Widerstände 644 mit
unterschiedlichen Werten geerdet wird. Da die Spannung des invertierenden Eingangs 6222 mit
der Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224 gekoppelt
ist, und das andere Ende des vom Schalter 646 zum Verbinden
ausgewählten Widerstands 644 geerdet ist, kann das
Verhältnis des Widerstandswerts zwischen dem Widerstand 644 und
dem Widerstand 628 die Spannung des Ausgangsports bestimmen.
Sollte der Schalter 646 nach dem Wechseln mit dem Widerstand 644 der
Spannungswandlungseinheit verbunden werden, verändert sich
dementsprechend das Verhältnis, was zur Veränderung
der Spannung der Ausgangsstromenergie führt.
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Andererseits
ist das Anzeigesteuerende 6404 des Mikroprozessors 640 mit
einer Anzeige 7 elektrisch verbunden und treibt die Anzeige 7 an.
Der Mikroprozessor 640 wirkt mit einem Taktgeber 642 zusammen,
um ein Standard-Taktsignal zu erzeugen. Wenn die Anschlussvorrichtung 5,
wie in 6 gezeigt, in das Steckverbindungsteil 40 zum
Aktivieren des Mikroprozessors 640 eingesteckt wird, wird der
Schalter 646 gemäß dem Standard-Taktsignal angetrieben
und umgeschaltet, so dass der Schalter 646 gemäß dem
Takt, z. B. alle drei Sekunden wechselsweise die unterschiedlichen
Schaltungselemente zwischen der Erdung und dem invertierenden Eingang 6222 des
Verstärkers 622 einschaltet, so dass sich die
Ausgangsspannung Vout dementsprechend verändert, bis dass
die gewünschte Spannung erzielt wird. Nun kann der Benutzer
die Anschlussvorrichtung 5 aus dem Steckverbindungsteil 40 herausziehen,
um die Ausgabe des Antriebssignals des Mikroprozessors 640 zu
stoppen. In diesem Moment hört das Umschalten des Schalters 646 auf,
der nur durch ein ausgewähltes Schaltungselement eingeschaltet wird,
so dass eine Stromenergieausgabe in einer bestimmten Ausgangsspannung
konstant gehalten werden kann. Selbstverständlich kann
alternativ eine Stop-Taste angeordnet werden, um die Signalausgabe
des Mikroprozessors 640 zu stoppen.
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Um
dem Benutzer richtige Informationen über die Ausgangsspannung
bereitzustellen, ist eine Anzeige 7 vorgesehen, die eine
Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs) 74 im Hauptkörper 4 umfasst,
wobei an der Oberfläche des Hauptkörpers 4 Ausgangsspannungen
wie 15 V, 16 V, 18 V, 20 V und ERR(Fehler) gekennzeichnet sind.
Wenn das Spannungssteuerende 6402 also den Schalter zum
Umschalten bringt, so dass sich die Ausgangsspannung Vout im Takt
wechselweise verändert, wird das Anzeigesteuerende 6404 synchron
den Schalter 76 in der Anzeige 7 antreiben, um
die entsprechenden LEDs zum Aufleuchten zu bringen und so die Ausgangsspannung
richtig wechselweise anzuzeigen, bis dass der Benutzer die gewünschte
Ausgangsspannung findet. Nun soll die Anschlußvorrichtung 5 aus
dem Steckverbindungsteil 40 herausgezogen werden, wobei die
Ausgangsspannung ausgewählt ist, und die LED 74 ebenfalls
gleichzeitig ausgewählt ist. Daher wird die Ausgangsspannung nicht
mehr wechselsweise angezeigt.
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Der
Mikroprozessor 640 ist ferner mit einem an das Steckverbindungsteil 40 elektrisch
angeschlossenen Spannungssensor 648 verbunden. Wenn die
Anschlussvorrichtung 5 im Steckverbindungsteil 40 eingesteckt
ist, wird die Ausgangsspannung zum Spannungssensor 648 rückgekoppelt,
wobei der Mikroprozessor 640 die Genauigkeit der Ausgangsspannung
Vout überprüft. Im Falle einer Abweichung vom
vorgesehenen Wert wird der Schalter 76 auf die LED mit
ERR aufspringen, um den Benutzer darauf hinzuweisen; gleichzeitig
wird sogar der Schalter 646 ausgeschaltet, um die Ausgabe
einer falschen Ausgangsspannung und die Beschädigung des
Elektroprodukts zu vermeiden.
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Wenn
das Elektrogerät mit Strom versorgt wird, befindet sich
die Anschlussvorrichtung 5 im Kreislauf der Stromversorgung
und kann deswegen nicht zurück ins Steckverbindungsteil 40 eingesteckt werden.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Spannung der
Ausgangsstromenergie im Betrieb nicht fälscherweise umgeschaltet
wird; im Gegenteil muss zur Veränderung der Ausgangsspannung
die Anschlußvorrichtung 5 zurück ins
Steckverbindungsteil 40 eingesteckt werden, wobei keine Stromversorgung
gleichzeitig stattfinden kann. Dies kann das Risko eines zufälligen,
unerwünschten Drucks auf die Taste bei der herkömmlichen
Ausführungsform sowie die hohen Kosten für mechanische Schalterelemente
vermeiden.
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Ferner
werden neue Funktionen von IC(integrated circuit)-Elementen schnell
hervorgebracht, so dass der Mikroprozessor und der Schalter nicht
unbedingt separat angeordnet werden müssen. Wie aus 7 ersichtlich,
ist der Schalter im Mikroprozessor 640' integriert, der
mit mehreren Stiften jeweils mit Schaltungselementen 644' mit
unterschiedlichen Werten elektrisch verbunden ist, so dass der Anschluß 6402' beispielsweise
ein Null-Potential ausgibt und daher wahlweise mit dem entsprechenden
Schaltungselement 644' eingeschaltet wird. Nun stellt das
Potential des nichtinvertierenden Eingangs 6224' das Referenzpotential
Vref dar und wird vom Ausgang 6220' rückgekoppelt
und zum invertierenden Eingang 6222' eingeschaltet, damit
das Potential des invertierenden Eingangs 6222' dem Potential Vref
des nichtinvertierenden Eingangs 6224' folgt. Gemäß dem
Verhältnis der entsprechenden Schaltungselemente 644' und 628' wird
die Ausgangsspannung proportional determiniert.
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Nachdem
die Anschlussvorrichtung (nicht abgebildet) ins Steckverbindungsteil 40' eingesteckt worden
ist, wird der Mikroprozessor in der Mikrosteuereinheit gemäß dem
vom Taktgeber 642' ausgegebenen Standard-Taktsignal der
Reihe nach wechselweise mit einem Anschluss, beispielsweise mit
dem Anschluss 6404', eingeschaltet, wodurch der Wert des
Schaltungselements 644' dementsprechend variiert, und sich
das Verhältnis zum Schaltungselement 628' ebenfalls
dementsprechend verändert, um so die Ausgangsspannung aus
der Spannungswandlungseinheit zu verändern und die Stromenergie
auszugeben.
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Selbstverständlich
ist jedem Fachmann klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt
ist, die unterschiedlichen Schaltungselemente wechselweise zwischen
dem invertierenden Eingang des Verstärkers und der Erdung
einzuschalten. Vielmehr kann, wie im dritten Ausführungsbeispiel
aus 8 gezeigt, in der Spannungsregulationsschaltung 620'' die
Referenzspannung Vref ebenfalls durch den nichtinvertierenden Eingang 6224'' des
Verstärkers 622'' eingegeben werden, wobei der
Widerstand 628'' zwischen der Erdung und dem invertierenden Eingang 6222'' befestigt
wird. Der Mikroprozessor 640'' steuert den Schalter 646'' dabei,
die unterschiedlichen Widerstände 644'' wechselsweise
zwischen dem Ausgangsport und dem invertierenden Eingang 6222'' einzuschalten.
Auf diese Weise lässt sich gleichfalls das Verhältnis
der Widerstandswerte der beiden Seiten verändern, um die
Ausgangsspannung zu variieren.
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9 zeigt
das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in
der Spannungsregulationsschaltung alternativ das Verhältnis
der Widerstandswerte der beiden Seiten des invertierenden Eingangs 6222''' des
Verstärkers 622''' festgelegt werden kann, und
die durch den Schalter 646''' zum Mikroprozessor 640''' eingeschalteten
Widerstände 644''' im Wechsel zum nichtinvertierenden
Eingang 6224''' verbunden werden, um somit das Verhältnis
der Widerstandswerte der beiden Widerstände 644'' und 628''' beiderseits
des nichtinvertierenden Eingangs 6224''' zu verändern
und die Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224''' zu determinieren.
Demzufolge wird die Spannung des invertierenden Eingangs 6222''' angesteuert,
um die letzte Ausgangsspannung zu verändern.
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Wie
im vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus 10 gezeigt,
ist am Mikroprozessor 640'''' ein Ausgang 6400'''' vorgesehen.
Wenn die Anschlussvorrichtung ins Steckverbindungsteil eingesteckt
worden ist, wird der Ausgang 6400'''' gemäß dem
Takt die Pulsweite des H-Pegels (high level) in jedem Zyklus regulieren,
um das Last zyklusverhältnis (duty cycle ratio) zu verändern,
damit die Referenzspannung des nichtinvertierenden Eingangs 6224'''' in
der Spannungsregulationsschaltung 620'''' dementsprechend
steigt bzw. sinkt, um die Spannung des invertierenden Eingangs 6222'''' anzusteuern.
Selbstverständlich kann die Spannungsregulation ebenfalls
beim in vertierenden Eingang 6222'''' des Verstärkers 622'''' ausgeführt
werden, um das Lastzyklusverhältnis (duty cycle ratio)
zu verändern und so ein ähnliche Funktion der
Variation der Ausgangsspannung zu erzielen.
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Selbstverständlich
ist jedem Fachmann klar, dass die Anordnung einer Anzeige aus einer
Mehrzahl von LEDs nicht die einzige Möglichkeit ist; da Spannungswandler
in den meisten Fällen in einer Steckdose an der Wand im
Gebäude oder beim Zigarettenentzünder im Auto
angeordnet sind, wäre es für den Benutzer zum
Anschauen nicht praktisch, wenn die Anzeige am Hauptkörper
angordnet wäre. Daher ist eine Flüssigkristallanzeige
(LCD) 7(5) , wie im fünften
Ausführungsbeispiel aus 11, außerhalb
des Hauptkörper 4(5) und
zwar nah bei der Anschlußvorrichtung 5(5) am
Verbindungskabel angeordnet, so dass der Benutzer mit der Hand die
Anschlußvorrichtung 5(5) zurück
in das Stechverbindungsteil 40(5) bequem
einstecken oder aus demselben herausziehen kann. Dabei lässt
sich die Anzeige der Ausgangsspannung leicht erkennen. So ist die
Erfindung vorteilhaft ergonomisch ausgestaltet. Vor allem gibt die Anzeige
Wärme aus, sodass die Anordnung der Anzeige außerhalb
des Hauptkörpers negative Effekte auf den selber Wärme
ausgebenden Hauptkörper vermeiden kann.
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Der
erfindungsgemäße Spannungswandler ist einfach
konstruiert und hat kein Problem mit dem Verlust der Bauelemente;
vor allem ist die vorliegende Erfindung insofern vorteilhaft, als
bei der Stromversorgung kein zufälliges und unerwünschtes
Umschalten der Ausgangsspannung möglich ist, und beim Umschalten
der Ausgangsspannung keine Stromversorgung möglich ist,
wodurch die Sicherheit sich in erheblichem Maße erhöht;
ferner wird eine falsche Feststellung durch die eindeutige Anzeige
der Ausgangsspannung und dadurch, dass die Auswahl der Ausgangsspannung
nur durch Herausziehen der Anschlußvorrichtung ermöglicht
wird, vermieden; darüber hinaus kann die Anzeige nah bei
der Handhaltestelle, und nicht bechränkt auf den Grundkörper des
Spannungswandlers angeordnet werden, was als eine ergonomische Ausgestaltung
gesehen werden kann; besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, dass
die Ausgangspannung rückgekoppelt und überprüft
werden kann und automatisch korrigiert wird, um das Risiko einer
falschen Ausgabe zu minimieren und somit dem Benutzer höhere Sicherheit
zu gewährleisten.
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Die
vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar und soll nicht die Patentansprüche beschränken.
Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die die
in diesem technischen Bereich Sachkundigen gemäß der
Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung vornehmen können,
gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Der
Schutzbereich der Erfindung richtet sich auf die nachstehenden Patentansprüche.
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Prioritätsbeanspruchung
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Es
wird mitgeteilt, dass die Priorität der taiwanesischen
Anmeldung vom 26. Februar 2008 Nr.
097106821 beansprucht
wird.
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- 4,
4(5)
- Hauptkörper
- 5,
5(5)
- Anschlussvorrichtung
- 7
- Anzeige
- 11
- Stromeingang
- 12,
30
- Grundkörper
- 13
- Stromausgang
- 14,
76, 646, 646'', 646'''
- Schalter
- 15
- Spannungsauswahlknopf
- 23
- Gehäuse
- 24
- Steckstöpsel
- 241
- Vorsprung
- 25
- Buchse
- 32
- Schlüssel
- 34,
628, 628',628'', 628''', 644, 644', 644'', 644'''
- Schaltungselement
- 36
- elektrisch
leitende Scheibe
- 40,
40', 40(5)
- Steckverbindungsteil
- 42
- Eingangsport
- 44
- Ausgangsport
- 52
- Steckverbinder
- 62
- Spannungswandlungseinheit
- 64
- Steuereinheit
- 66
- Eingangsseiten-Schaltung
- 68
- Spannungswandlungs- Draht
spule
- 74
- Leuchtdiode
- 620,
620''''
- Spannungsregulations-Schaltung
- 622,
622', 622'', 622''' 622''''
- Verstärker
- 640,
640', 640'', 640''',640''''
- Mikroprozessor
- 642,642'
- Taktgeber
- 648
- Spannungssensor
- 6220,6220'
- Ausgang
- 6222,
6222', 6222'', 6222''', 6222''''
- invertierender
Eingang
- 6224,
6224', 6224'', 6224''', 6224''''
- nichtinvertierender
Eingang
- 6400''''
- Ausgang
- 6402
- Spannungssteuerende
- 6404
- Anzeigesteuerende
- 6402',6404'
- Anschluß
- 7(5)
- Fluissigkristallanzeige (LCD)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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