DE102008011706A1

DE102008011706A1 - Wandleranordnung und Verfahren zur Bereitstellung eines gewandelten Signals

Info

Publication number: DE102008011706A1
Application number: DE102008011706A
Authority: DE
Inventors: Sébastien POIRIER; Peter Trattler
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams AG
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10
Also published as: US8536846B2; US20090243566A1

Abstract

Eine Wandleranordnung umfasst eine Wandlereinrichtung (200) mit einem getakteten Betriebsmodus und mit einem ungetakteten Betriebsmodus mit einem Signaleingang (Si), mit einem Steuereingang (Se) und mit einem Signalausgang (So), eine Steuereinrichtung (100) zur Steuerung der Wandlereinrichtung (200) mit einem Steuersignal einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulslänge in dem getakteten Betriebsmodus, wobei die Steuereinrichtung (100) mit dem Steuereingang (Se) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist und ein Eingang der Steuereinrichtung (100) mit dem Signalausgang (So) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, einen Eingang (1) zum Zuführen eines zu wandelnden Signals, der mit dem Signaleingang (Si) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, und einen Ausgang (2) zur Bereitstellung eines gewandelten Signals, der mit dem Signalausgang (So) gekoppelt ist. Ferner ist ein entsprechendes Verfahren zur Bereitstellung eines gewandelten Signals vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandleranordnung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines gewandelten Signals.
Wandler sind Geräte, die Eingangssignale in Ausgangssignale verschiedener Form wandeln. Wandler in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Zwecken sind als solche verbreitet, zum Beispiel als DC/DC-Wandler und AC/DC-Wandler. DC/DC-Wandler sind beispielsweise in Verbrauchsgütern verbreitet. Obwohl die DC/DC-Wandler ein gemeinsames Grundprinzip haben, besitzen sie in unterschiedlichen Anwendungen verschiedene Vor- und Nachteile. Einige sind besser geeignet für leistungsstarke Geräte, wie zum Beispiel große Elektromotoren, wobei andere besser geeignet sind für Geräte mit geringerem Stromverbrauch, wie Mobiltelefone.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wandleranordnung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines gewandelten Signals anzugeben, die eine Wandlung von Eingangssignalen mit geringem Rauschen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
In einem Ausführungsbeispiel weist eine Wandleranordnung einen getakteten Betriebsmodus und einen ungetakteten Betriebsmodus auf und enthält einen Signaleingang, einen Steuereingang und einen Signalausgang. Die Wandleranordnung umfasst auch eine Steuereinrichtung, die die Wandlereinrichtung steuert, wobei die Steuerung im getakteten Betriebsmodus mit einer konstanten Frequenz erfolgt. Die Steuereinrichtung enthält wenigstens einen Eingang und einen Ausgang, wobei einerseits der Ausgang mit dem Steuereingang der Wandlereinrichtung und andererseits ein Eingang mit dem Signalausgang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist. Die Wandleranordnung hat einen Eingang zum Zuführen eines zu wandelnden Signals, der mit dem Signaleingang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist, und einen Ausgang zur Bereitstellung eines gewandelten Signals, der mit dem Signalausgang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist.
Die Steuereinrichtung hat die Funktion der Steuerung der Wandlereinrichtung. Ein Eingangssignal wird von der Wandlereinrichtung in ein Ausgangssignal umgewandelt. Im getakteten Betriebsmodus geschieht dies mit einem Steuersignal einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulslänge. Die konstante Frequenz wird durch eine interne Taktfrequenz der Steuereinrichtung bestimmt. Im ungetakteten Betriebsmodus gibt die Wandleranordnung keine Pulse ab.
Das Rauschverhalten der Wandleranordnung wird durch die Nutzung einer konstanten Frequenz verbessert, wobei das Ausgangsignal mit dieser konstanten Frequenz umgewandelt ist. Die konstante Frequenz ist nicht kleiner als eine interne Taktfrequenz der Wandleranordnung. In der Anordnung tritt kein Rauschen mit einer Frequenz auf, die kleiner als die konstante Frequenz ist. Die Bandbreite des Rauschens ist somit geringer als wenn dies der Fall wäre, so dass andere Komponenten der Anordnung, wie Filter, deshalb einfacher und günstiger können sein.
Die beschriebene Wandleranordnung mit geringerem Rauschen ist sehr gut geeignet für rauschempfindliche Geräte wie Hochfrequenz-Verstärker. Die Wandleranordnung erzeugt entweder keine Pulse bzw. Steuersignale oder aber Pulse mit exakt der Taktfrequenz. Bei minimaler Pulslänge sind im getakteten Betrieb die Verluste minimierbar. Schließlich sind die Eigenschaften der Wandleranordnung voraussagbar, so dass eine Integration in mit hoher Frequenz betriebene Systeme einfach ist.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Steuersignal der Steuereinrichtung im getakteten Betriebsmodus ein gesteuertes Tastverhältnis aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Eingang der Wandleranordnung über eine Versorgungspotentialquelle mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist und der Ausgang mit einem Bezugspotentialanschluss über eine Last gekoppelt ist.
Die Versorgungspotentialquelle kann optional eine Batterie oder ein Akkumulator sein. Die Last kann in verschiedenen Ausführungsformen realisiert werden, zum Beispiel in Form einer Licht emittierenden Diode (LED) oder einer LED-Anordnung.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass die Wandlereinrichtung einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang umfasst, wobei der erste Ausgang mit einem ersten Eingang der Steuereinrichtung gekoppelt ist und der zweite Ausgang mit einem zweiten Eingang der Steuereinrichtung gekoppelt ist.
Es ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Wandlereinrichtung ein induktives Element umfasst, das mit dem Ein gang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist. Die Wandlereinrichtung weist ferner ein Diodenelement als Freilaufelement auf, das mit dem Ausgang des induktiven Elements gekoppelt ist.
Die Wandlereinrichtung umfasst weiterhin eine Schalteinrichtung mit einem Steuereingang, einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei der Steuereingang der Schalteinrichtung mit dem Steuereingang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist. Die Wandlereinrichtung umfasst mit besonderem Vorteil weiterhin eine Strommesseinrichtung mit einem Ausgang, wobei die Schalteinrichtung und die Strommesseinrichtung seriell zwischen den Ausgang des induktiven Elements und den Bezugspotentialanschluss gekoppelt sind. Der Ausgang der Strommesseinrichtung ist mit der Steuereinrichtung gekoppelt.
Die Wandlereinrichtung umfasst weiterhin eine Stromquelle mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Eingang mit dem Ausgang des Diodenelements gekoppelt ist. Der Ausgang der Stromquelle ist mit dem Signalausgang der Wandlereinrichtung gekoppelt. Die Wandlereinrichtung weist in vorteilhafter Weise ein kapazitives Element auf, das zwischen den Eingang der Stromquelle und einen Bezugspotentialanschluss gekoppelt ist.
In der Wandlereinrichtung erfolgt das Umwandeln des zu wandelnden Signals. Die Schalteinrichtung wird im getakteten Betriebsmodus nach Bedarf eingeschaltet und ausgeschaltet. Im ungetakteten Betriebsmodus bleibt die Schalteinrichtung im ausgeschalteten Zustand.
Als Diodenelement ist optional eine Diode, eine Schottky-Diode oder ein geschalteter Transistor vorgesehen. Die Schalteinrichtung kann mit einem Transistor realisiert sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Wandleranordnung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Messeinrichtung umfasst. Die Messeinrichtung misst vorgegebene Betriebsparameter der Wandleranordnung. Als Betriebsparameter sind insbesondere die Werte von Strom oder Spannung vorgesehen. Vorteilhaft empfängt die Messeinrichtung ein gemessenes Stromsignal der Strommesseinrichtung und verarbeitet das Stromsignal mit Bezug auf den von der Stromquelle bereit gestellten Strom.
Die Steuereinrichtung weist eine Pulseinrichtung auf, die an einem Eingang mit dem Ausgang der Messeinrichtung gekoppelt ist. Ausgangsseitig ist die Pulseinrichtung mit dem Ausgang der Steuereinrichtung bzw. dem Steuereingang der Wandlereinrichtung gekoppelt. Die Steuereinrichtung umfasst eine Überspannungsschutzeinrichtung. Die Überspannungsschutzeinrichtung weist einen Eingang und einen Ausgang auf und hat die Aufgabe die Wandleranordnung vor schädlichen Überspannungen zu schützen. Der Eingang der Überspannungsschutzeinrichtung ist mit dem Eingang der Stromquelle gekoppelt, und der Ausgang der Überspannungsschutzeinrichtung ist mit dem Eingang eines Schaltelements gekoppelt.
Entsprechend den von der Messeinrichtung verarbeiteten Signalen der Wandlereinrichtung wird der Betriebsmodus bestimmt. Wenn die Wandleranordnung im ungetakteten Betriebsmodus betrieben wird, wird das von der Versorgungspotentialquelle eingespeiste Eingangssignal nacheinander dem induktiven Element, dem Diodenelement und der Stromquelle zugeführt. In diesem Betriebsmodus bleibt die Schalteinrichtung geöffnet, so dass kein direkter Pfad zwischen dem Bezugspotentialanschluss und dem induktiven Element existiert. Das kapazitive Element am Eingang der Stromquelle dient zur Summierung der Spannung an dem Spannung führenden Anschluss des kapazitiven Elements. Diese Spannung wird der Stromquelle zugeführt. Die Stromquelle generiert einen Strom als Funktion dieser Spannung.
Im getakteten Betriebsmodus wird die Wandlereinrichtung von der Steuereinrichtung mit Hilfe eines Steuersignals gesteuert. Das Steuersignal wird von der Pulseinrichtung generiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Wandleranordnung umfasst die Messeinrichtung einen Verstärker, insbesondere einen Transimpedanz-Verstärker, mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit einem Anschluss der Stromquelle durch eine Spannungsquelle, die eine Spannung entsprechend zu der über der Stromquelle abfallenden Spannung generiert, gekoppelt. Der zweite Eingang ist mit dem anderen Anschluss der Stromquelle bzw. dem Signalausgang gekoppelt. Die Messeinrichtung weist eine Filtereinrichtung mit einem Eingang und einem Ausgang auf, wobei der Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelt ist. Die Messeinrichtung umfasst eine Addierereinrichtung mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang der Filtereinrichtung gekoppelt und der zweite Eingang ist mit der Strommesseinrichtung gekoppelt. Die Addiereinrichtung subtrahiert das Signal der Strommesseinrichtung von dem Signal der Filtereinrichtung. Der Ausgang der Addiereinrichtung ist mit der Pulseinrichtung gekoppelt.
Die Messeinrichtung dient allgemein zur Messung von Signalen der Wandlereinrichtung. Mit Hilfe der Messergebnisse ist eine Festlegung des Betriebsmodus der Wandleranordnung als Ganzes möglich.
In einem Ausführungsbeispiel der Wandleranordnung umfasst die Pulseinrichtung einen Komparator, insbesondere einen PWM-Komparator mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit der Filtereinrichtung gekoppelt. Die Pulseinrichtung weist einen Sägezahngenerator auf, der mit dem zweiten Eingang des PWM-Komparators gekoppelt ist. Die Pulseinrichtung umfasst ferner eine Taktgebereinrichtung. Die Taktgebereinrichtung ist mit dem Sägezahngenerator gekoppelt und steuert mit ihrem Taktsignal den Sägezahngenerator und einen Pulsgenerator. Der Eingang der Taktgebereinrichtung ist mit einem Steueranschluss der Pulseinrichtung gekoppelt ist.
Die Pulseinrichtung enthält ein Flip-Flop mit einem Set-Eingang, einem Reset-Eingang und einem Ausgang. Der Reset-Eingang ist durch einen Inverter mit dem Steueranschluss der Pulseinrichtung gekoppelt und der Set-Eingang ist mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt. Der Pulsgenerator der Pulseinrichtung dient zur Bereitstellung von Pulsen mit konstanter Frequenz und minimaler Pulsbreite. Der Eingang des Pulsgenerators ist mit dem Ausgang der Taktgebereinrichtung gekoppelt. Die Pulseinrichtung weist ein UND-Gatter auf, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops gekoppelt ist und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der Pulseinrichtung gekoppelt ist. Die Pulseinrichtung enthält weiterhin ein ODER-Gatter, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt ist und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des UND-Gatters gekoppelt ist. Weiterhin weist die Pulseinrichtung ein Schaltelement auf, das mit dem ODER-Gatter und dem Steuereingang der Wandlereinrichtung gekoppelt ist.
Die Pulseinrichtung hat die Aufgabe, das Steuersignal zur Steuerung der Wandlereinrichtung bereitzustellen. Das von der Pulseinrichtung generierte Steuersignal weist eine konstante Frequenz und ein gesteuertes Tastverhältnis auf. Durch das Steuersignal wird das Ausgangssignal am Ausgang der Wandleranordnung beeinflusst. Das Steuersignal steuert ein Schaltelement, das mit einem Transistor realisiert ist.
In einer ausgestalteten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Überspannungsschutzeinrichtung einen Komparator mit zwei Eingängen und einen Ausgang umfasst. Ein erster Eingang des Komparators ist mit dem Eingang der Stromquelle gekoppelt und der Ausgang des Komparators ist mit dem Steuereingang des Schaltelements der Pulseinrichtung gekoppelt. Die Überspannungsschutzeinrichtung umfasst ferner eine Referenzspannungsquelle, die zwischen den Bezugspotentialanschluss und einen zweiten Eingang des Komparators gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform der Wandleranordnung umfasst die Pulseinrichtung ein weiteres ODER-Gatter mit mindestens zwei Eingängen und einem Ausgang. Ein erster Eingang des weiteren ODER-Gatters ist mit dem Ausgang der Überspannungsschutzeinrichtung gekoppelt, ein zweiter Eingang ist mit dem Inverter gekoppelt und der Ausgang des weiteren ODER-Gatters ist mit dem Reset-Eingang des Flip-Flops gekoppelt.
Diese Ausführungsform bietet ein Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi, insbesondere wenn eine Überspannung detektiert wird. Die Wandleranordnung wird dann in den ungetakteten Betriebszustand rückgesetzt.
In einer anderen Ausführungsform der Wandleranordnung enthält die Pulseinrichtung einen Komparator zwei Eingängen und einem Ausgang, der die Eingangsspannung der Wandleranordnung mit ihrer Ausgangsspannung vergleicht. Die Pulseinrichtung weist dazu die Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand, einem zweiten Widerstand und einer optionalen Spannungsquelle, die eine Spannung entsprechend zu der über der Stromquelle abfallenden Spannung und bzw. oder entsprechend zu den Verlusten der Wandleranordnung generiert. Der erste Eingang des Komparators ist mit der Last gekoppelt, der zweite Eingang des Komparators ist mit dem Verbindungsanschluss des ersten und des zweiten Widerstands gekoppelt. Der Ausgang des Komparators ist mit einem weiteren Eingang des weiteren ODER-Gatters gekoppelt. Die Spannungsquelle ist mit der Versorgungspotentialquelle am Signaleingang gekoppelt.
In dieser Ausführungsform ist die Bestimmung des Betriebszustands weiter präzisiert. Wenn die durch den Spannungsteiler aus den beiden Widerständen bewertete Eingangsspannung die Ausgangsspannung übersteigt, wird die Wandleranordnung in den ungetakteten Betriebszustand zurückgesetzt. Die optionale zusätzliche Spannungsquelle erlaubt eine präzisere Berücksichtigung der Verluste der Wandleranordnung.
In einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens wird ein gewandeltes Signal bereitgestellt, das in einem ungetakteten Betriebsmodus direkt aus dem zu wandelnden Signal am Eingang der Wandleranordnung abgeleitet wird. In einem getakteten Betriebsmodus steuert ein Steuersignal mit einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulsbreite das Umwandeln des zu wandelnden Signals in das gewandelte Signal.
Beide Betriebsmodi erlauben eine Anpassung des Ausgangssignals nach Bedarf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass entsprechend einem Schwellenwert, der in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern der Wandleranordnung bestimmt wird, die Wandleranordnung im getakteten oder ungetakteten Betriebsmodus betrieben wird.
Dieser Schwellenwert kann von der Last abhängig sein oder in Abhängigkeit von der Last bestimmt werden.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass dann, wenn das zu wandelnde Signal größer als der Schwellenwert ist, die Wandleranordnung in einem ungetakteten Betriebsmodus betrieben wird und dann, wenn das zu wandelnde Signal kleiner als der Schwellenwert wird, die Wandleranordnung in einem getakteten Betriebsmodus betrieben wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Steuersignal in einem getakteten Betriebsmodus von der Pulseinrichtung mit einer konstanten Frequenz und einem variablen Tastverhältnis generiert wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Parameter der Wandleranordnung aus einer Menge, umfassend die Spannung des zu wandelnden Signals, die Spannung des gewandelten Signals, einer von einer Referenzspannungsquelle abgegebenen Spannung, einer über einem kapazitiven Element abfallenden Spannung und Widerstandverlusten der Wandleranordnung bestimmt sind.
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Wandleranordnung anhand der schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wandleranordnung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wandleranordnung,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Pulseinrichtung,
5 ein Ausführungsbeispiel einer Überspannungsschutzeinrichtung,
6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Pulseinrichtung,
7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Pulseinrichtung,
8 ein Diagramm zur Erläuterung des getakteten Betriebszustands und
9 eine Implementierung der Wandleranordnung gemäß den kombinierten 2 bis 5.
1 zeigt eine Wandleranordnung, die eine Wandlereinrichtung 200 mit einem getakteten Betriebsmodus und einem ungetakteten Betriebsmodus umfasst. Die Wandlereinrichtung weist einen Signaleingang Si, einen Steuereingang Se und einen Sig nalausgang So auf. Die Wandleranordnung umfasst eine Steuereinrichtung 100, um die Wandlereinrichtung 200 in einem getakteten Betriebsmodus mit einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulsbreite zu steuern.
Die Steuereinrichtung 100 weist Signaleingänge und einen Ausgang auf, der mit dem Steuereingang Se der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt ist. Ein Signaleingang der Steuereinrichtung 200 ist mit dem Signalausgang So der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt. Die Wandleranordnung umfasst einen Eingang 1, dem ein zu wandelndes Signal zugeführt wird, wobei der Eingang 1 mit dem Signaleingang Si der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt ist. Das zu wandelnde Signal wird von der Wandlereinrichtung 200 umgewandelt. Die Wandleranordnung weist einen Ausgang 2 zur Bereitstellung eines gewandelten Signals auf, der mit dem Signalausgang So der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt ist.
Im Betrieb der Wandleranordnung bestimmt die Steuereinrichtung 100, in welchem Betriebsmodus die Wandlereinrichtung betrieben wird. Die Steuereinrichtung 100 detektiert den Wert des gewandelten Signals am Signalausgang So. Als Funktion des Wertes des gewandelten Signals wird im Bedarfsfall ein Steuersignal generiert und an die Wandlereinrichtung gekoppelt, das die Wandlereinrichtung 200 im getakteten Betriebsmodus mit konstanter Frequenz und einem gesteuerten Tastverhältnis steuert. Wenn die Wandlereinrichtung 200 im ungetakteten Betriebsmodus betrieben wird, wird das Steuersignal nicht generiert.
Es ist vorteilhaft, im getakteten Betriebsmodus eine konstante Frequenz des Steuersignals vorzusehen, die unabhängig vom Wert des zu wandelnden Signals ist. Das Steuersignal weist deshalb mindestens ein minimales Tastverhältnis bzw. eine mi nimale Pulslänge auf. Als Tastverhältnis wird das Verhältnis der Dauer des Steuersignals (Pulsbreite oder Pulslänge) zum nicht anliegenden Steuersignal während einer Periode bezeichnet. Das Tastverhältnis des Steuersignals ist, abgesehen von dem minimalen Tastverhältnis, von den Werten des zu wandelnden Signals abhängig. Die Frequenz des Steuersignals bestimmt das Frequenzband des Rauschens der Wandleranordnung. Das Rauschen ist einfach filterbar, wenn die Frequenz des Steuersignals konstant und nicht kleiner als eine für die Wandleranordnung interne Taktfrequenz ist.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wandleranordnung. Der Eingang 1 ist mit einem Bezugspotentialanschluss Vss durch eine Versorgungspotentialquelle B gekoppelt und der Ausgang 2 ist mit einem Bezugspotentialanschluss Vss durch eine Last L gekoppelt. Der Ausgang der Wandlereinrichtung ist weiterhin mit einem Eingang der Steuereinrichtung 100 gekoppelt.
Die Wandlereinrichtung 200 umfasst ein induktives Element 210, das mit dem Eingang 1 der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt ist. Die Wandlereinrichtung 200 weist weiterhin ein Diodenelement 220 auf, das mit dem induktiven Element 210 gekoppelt ist. Die Wandlereinrichtung 200 umfasst ferner eine Schalteinrichtung 240 mit einem Steuereingang und einem geschalteten Kreis, der einen ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss umfasst. Der Steuereingang der Schalteinrichtung ist mit dem Steuereingang Se der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt. Der geschaltete Kreis ist mit dem induktiven Element und dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt.
Die Wandlereinrichtung 200 enthält eine Strommesseinrichtung 260 mit einem Messausgang. Die Strommesseinrichtung ist se riell in dem geschalteten Kreis der Schalteinrichtung angeordnet. Die Schalteinrichtung 240 und die Strommesseinrichtung 260 sind einerseits mit dem induktiven Element 210 und dem Diodenelements 220 und andererseits mit dem Bezugspotentialanschluss Vss gekoppelt. Der Messausgang der Strommesseinrichtung 260 ist mit einem Eingang der Steuereinrichtung 100 gekoppelt.
Die Wandlereinrichtung 200 weist eine Stromquelle 230 auf, die an ihren Eingang mit dem Diodenelement 220 und mit dem Signalausgang So bzw. dem Ausgang 2 der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt ist. Die Wandlereinrichtung 200 weist ferner ein kapazitives Element 250 auf, das einerseits mit dem Diodenelement 220 und der Stromquelle 230 und andererseits mit dem Bezugspotentialanschluss Vss gekoppelt ist. Am Verbindungspunkt des Diodenelements 220 und der Stromquelle 230 liegt ein Potential bzw. eine Spannung an. Dieser Verbindungspunkt ist mit einem weiteren Eingang der Steuereinrichtung 100 gekoppelt.
Die Steuereinrichtung 100 umfasst eine Messeinrichtung 110 mit drei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang der Steuereinrichtung 100 ist mit dem Ausgang der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt. Der zweite Eingang ist mit dem weiteren Eingang der Steuereinrichtung 100 bzw. dem Eingang der Stromquelle gekoppelt und der dritte Eingang der Steuereinrichtung 100 ist mit dem Ausgang der Strommesseinrichtung gekoppelt.
Die Steuereinrichtung 100 weist eine Pulseinrichtung 130 auf. Die Pulseinrichtung umfasst einen Steuereingang, einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang der Messeinrichtung 110 gekoppelt.
Der Ausgang ist mit dem Steuereingang Se der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt.
Die Steuereinrichtung 100 umfasst einen Steueranschluss 15, der mit dem Steuereingang der Pulseinrichtung 130 gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 100 weist eine Überspannungsschutzeinrichtung 120 auf, die eingangsseitig mit dem weiteren Eingang der Steuereinrichtung 100 gekoppelt ist. Der Ausgang der Einrichtung 120 ist mit dem zweiten Eingang der Pulseinrichtung 130 gekoppelt.
Im Betrieb der Wandleranordnung wird ein von der Versorgungspotentialquelle B erzeugtes Signal dem Eingang 1 als zu wandelndes Signal zugeführt. Die Steuereinrichtung 100 wird am Steuereingang 15 aktiviert. Das zu wandelnde Signal wird dem induktiven Element 210 zugeführt. Die Schalteinrichtung 240 hat im ungetakteten Betriebsmodus einen geöffneten Ausgangskreis. Das zu wandelnde Signal wird deshalb ungetaktet zum gewandelten Signal umgewandelt.
Das Ausgangssignal des induktiven Elements wird mit Hilfe des Diodenelements 220 gleichgerichtet. An dem kapazitiven Element 250 liegt die Spannung V_OUT an. Die nachgeschaltete Stromquelle 230 generiert einen Ausgangsstrom, der am Ausgang der Wandlereinrichtung der Last L zugeführt wird.
Die Messeinrichtung 110 misst die Werte des Ausgangsstroms und erzeugt ein Ausgangssignal für die Pulseinrichtung 130.
Die Überspannungsschutzeinrichtung 120 dient zum Schutz vor zu großer Spannung V_OUT, insbesondere wenn die Last nicht ordnungsgemäß funktioniert. Die Überspannungsschutzeinrichtung 120 ist hierfür mit der Pulseinrichtung 130 gekoppelt. Die Pulseinrichtung 130 generiert ein Steuersignal für den Steuereingang Se der Wandlereinrichtung, das aus den Messwerten der Messeinrichtung abgeleitet ist. Dieses Steuersignal umfasst im getakteten Betriebsmodus Pulse konstanter Frequenz und mit wenigstens minimaler Pulsbreite.
Im getakteten Betriebsmodus wird das von der Pulseinrichtung generierte Steuersignal dem Steuereingang Se der Schalteinrichtung 240 zugeführt. Dieses Steuersignal steuert das getaktete Aus- und Einschalten der Schalteinrichtung 240. Im eingeschalteten Zustand existiert ein Strompfad zwischen dem induktiven Element 210 und dem Bezugspotentialanschluss Vss. Dies ermöglicht die Messung des durch die Schalteinrichtung 240 fließenden Stromes mit Hilfe der Strommesseinrichtung 260, deren Ausgangssignal an die Messeinrichtung 110 weitergeleitet wird.
Im getakteten Betriebsmodus erfolgt das Umschalten der Schalteinrichtung 240 immer mit konstanter Frequenz. Das induktive Element 210 dient zur Speicherung von Energie im getakteten Betriebsmodus, wenn der Strompfad zwischen dem induktiven Element 210 und dem Bezugspotentialanschluss existiert. Wenn die Schalteinrichtung 240 ausgeschaltet bzw. geöffnet ist, wird die gespeicherte Energie mit Hilfe der Freilaufeigenschaften des Diodenelements 220 dem kapazitiven Element 250 und der Stromquelle 230 zugeführt.
Das Umschalten zwischen den Betriebsmodi wird durch eine Grenzbedingung bestimmt: VBAT > VOUT + VCURR + VL + VR;wobei V_BAT die Spannung der Versorgungspotentialquelle B, V_OUT die an dem kapazitiven Element 250 anligende Spannung, V_L die Lastspannung, V_CURR die Spannung einer Referenzspannungsquelle 118 (3) und VR die Verluste der Wandleranordnung repräsentieren.
Wenn die Grenzbedingung erfüllt ist, arbeitet die Wandleranordnung im ungetakteten Betriebsmodus, ansonsten im getakteten Betriebsmodus.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Messeinrichtung 110. Die Messeinrichtung 110 umfasst einen Verstärker 115 mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem weiteren Eingang der Messeinrichtung 110 bzw. über die Referenzspannungsquelle 118 mit dem Eingang der Stromquelle 230 gekoppelt. Die Referenzspannungsquelle 118 ist so dimensioniert, dass sie eine Spannung generiert, die der minimal möglichen Spannung (minimum voltage compliance) über der Stromquelle 230 entspricht. Der zweite Eingang der Messeinrichtung 110 ist mit dem Ausgang der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt. Der Verstärker 115 vergleicht das Signal V_CURR des Sollstroms mit dem Signal V_L, das den Laststrom repräsentiert. Der Verstärker 115 ist insbesondere als Transimpedanz-Verstärker (OTA) ausgebildet.
Die Messeinrichtung 110 umfasst weiter eine Filtereinrichtung 116 mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Eingang ist mit dem Ausgang des Verstärkers 115 gekoppelt. Die Messeinrichtung weist auch eine Addierereinrichtung 117 mit zwei Eingängen und einem Ausgang auf. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang der Filtereinrichtung 116 gekoppelt. Der zweite Eingang ist mit dem Ausgang der Strommesseinrichtung 260 gekoppelt. Die Addierereinrichtung subtrahiert das Signal der Strommesseinrichtung von dem Signals der Filtereinrichtung. Damit wird die sogenannte Anstiegskompensation (slope compensation) realisiert.
Im Betrieb der Messeinrichtung 110 werden den beiden Eingängen des Verstärkers 115 Signale zugeführt. Das von der Spannungsquelle 118 bereitgestellte Signal wird mit dem an dem Ausgang der Wandlereinrichtung 200 abgreifbaren Signal verglichen. Der Verstärker wandelt die Differenz zwischen beiden Signalen in einen Strom um. Die Filtereinrichtung 116 dient zur Stabilisierung. Der von dem Verstärker bereitgestellte Strom wird der Filtereinrichtung 116 zugeführt und entsprechend einem Stabilitätskriterium gefiltert sowie in eine Spannung gewandelt. Die so gefilterte Spannung am Ausgang der Filtereinrichtung wird danach der Addierereinrichtung 117 zugeführt. Von dem gefilterten Signal wird das am Ausgang der Strommesseinrichtung abgreifbare Signal subtrahiert. Das so gebildete Differenzsignal wird zu der Pulseinrichtung weitergeleitet.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Pulseinrichtung 130. Die Pulseinrichtung 130 umfasst einen Komparator K, der insbesondere als PWM-Komparator für Pulsbreitenmodulation (PWM) ausgelegt ist, mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang der Addierereinrichtung 117 gekoppelt. Die Pulseinrichtung 130 weist einen Sägezahngenerator SG auf, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Komparators K gekoppelt. Die Pulseinrichtung umfasst weiter eine Taktgebereinrichtung CL, deren Ausgang ist mit dem Eingang des Sägezahngenerators SG gekoppelt ist und dessen Eingang mit dem Steuereingang 15 der Pulseinrichtung 130 gekoppelt ist. Die Pulseinrichtung 130 weist ferner ein Flip-Flop FF mit einem Set-Eingang S, einem Reset-Eingang R und einem Ausgang auf. Der Reset-Eingang R ist durch einen Inverter I mit dem Steuereingang 15 der Pulseinrichtung gekoppelt. Der Set-Eingang S ist mit dem Ausgang des PWM-Komparators K gekoppelt.
Die Pulseinrichtung 130 umfasst weiter einen Pulsgenerator MP zur Bereitstellung von Pulsen mit minimaler Pulsbreite, dessen Eingang mit dem Ausgang der Taktgebereinrichtung CL gekoppelt ist. Die Pulseinrichtung 130 weist ferner ein logisches UND-Gatter A mit zwei Eingängen und einem Ausgang auf. Einer der Eingänge ist mit dem Ausgang des Flip-Flops FF gekoppelt, und der andere Eingang ist mit dem Ausgang des Pulsgenerators MP gekoppelt. Die Pulseinrichtung umfasst weiter ein logisches ODER-Gatter O mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Einer der Eingänge ist mit dem Ausgang des Komparators K gekoppelt, und der andere Eingang ist mit dem Ausgang des UND-Gatters A gekoppelt. Die Pulseinrichtung 130 umfasst ein Schaltelement SW mit einem Steuereingang, der mit dem Ausgang der Überspannungsschutzeinrichtung gekoppelt ist. Der Ausgangskreis des Schaltelements SW ist zwischen den Ausgang des ODER-Gatters O und den Steuereingang Se der Wandlereinrichtung 200 gekoppelt.
Im Betrieb der Pulseinrichtung 130 wird dem Steueranschluss 15 ein Steuersignal zugeführt. Das Steuersignal aktiviert die Taktgebereinrichtung CL und setzt das Flip-Flop FF zurück. Ein Taktsignal der Taktgebereinrichtung CL wird dem Sägezahngenerator SG sowie auch dem Pulsgenerator MP zugeführt. Die Aufgabe des Pulsgenerators PM ist es, Pulse konstanter Frequenz mit minimaler Pulsbreite zu erzeugen. Der Sägezahngenerator erzeugt ein Sägezahnsignal mit der gleichen Frequenz wie der Pulsgenerator. Das von dem Sägezahngenerator generierte Sägezahnsignal wird dem Komparator K zugeführt. Dem anderen Eingang des Komparators K wird das von der Messein richtung kommende Signal der Addierereinrichtung zugeführt. Der Komparator erzeugt am Ausgang ein Signal in Abhängigkeit von den von der Messeinrichtung und dem Sägezahngenerator abgegebenen Signalen.
Sobald das an dem Ausgang des Komparators erzeugte Signal logisch 1 wird, wird das Flip-Flop FF gesetzt. Wenn das Flip-Flop gesetzt ist, steht am Ausgang des Flip-Flops eine logische 1, die es den von dem Pulsgenerator MP abgegebenen Pulsen erlaubt, durch das UND-Gatter A weitergeleitet zu werden. Die Pulse werden dann dem ODER-Gatter zugeführt. Das ODER-Gatter O benötigt eine logische 1, damit es auch eine 1 am Ausgang erzeugt. Bei eingeschaltetem Schaltelement SW werden am Steuereingang Se Steuerimpulse mit konstanter Frequenz und wenigstens minimaler Pulsbreite bereitgestellt. Wenn es der Betriebszustand erfordert, wird das Tastverhältnis des Steuersignals mit längeren Pulsbreiten bei konstanter Frequenz vergrößert.
Die so beschriebene Funktionalität erlaubt der Pulseinrichtung 130 ein Steuersignal mit konstanter Frequenz und unterschiedlichen Tastverhältnissen zu erzeugen. Das Flip-Flop FF wird dann gesetzt, wenn die Wandleranordnung erstmals den getakteten Betriebsmodus erreicht und erst dann zurück gesetzt, wenn die Wandleranordnung ausgeschaltet wird.
Das Schaltelement SW wird nur dann in einem offenen Betriebsmodus betrieben, wenn ein Steuersignal von der Überspannungsschutzeinrichtung 120 das Schaltelement öffnet. In dieser Situation wird kein Steuersignal erzeugt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Überspannungsschutzeinrichtung 120. Die Überspannungsschutzeinrichtung 120 umfasst einen Komparator 123 mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Ein Eingang ist mit dem Verbindungspunkt des Diodenelements 220 und der Stromquelle 230 gekoppelt und hat das Potential V_OUT. Die Überspannungsschutzeinrichtung 120 weist eine Referenzspannungsquelle 124 auf, deren erster Anschluss ist mit einem Bezugspotentialanschluss Vss gekoppelt ist und deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Komparators 123 gekoppelt ist.
Im Betrieb der Überspannungsschutzeinrichtung 120 wird das Potential V_OUT mit dem von der Referenzspannungsquelle 124 kommenden Signal verglichen, das ein Maß für eine Überspannung ist. Eine Überspannung kann zum Beispiel auftreten, wenn die Last am Ausgang der Wandleranordnung defekt ist. Wenn das Potential V_OUT größer als das von der Referenzspannungsquelle 124 abgegebene Signal ist, wird ein Ausgangssignal von dem Komparator 123 erzeugt. Dieses Signal dient zur Öffnung des im Normalfall geschlossenen Schaltelements SW, das sich in der Pulseinrichtung 130 befindet.
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Pulseinrichtung 130a, die gegenüber der Pulseinrichtung 130 gemäß 4 ein weiteres ODER-Gatter Aa enthält. Das weitere ODER-Gatter Aa ist an einem ersten Eingang mit dem Ausgang der Überspannungsschutzeinrichtung gekoppelt. Ein zweiter Eingang des Gatters Aa ist mit dem Inverter I gekoppelt, während der Ausgang mit dem Reset-Eingang R des Flip-Flops FF gekoppelt ist.
Die Aufgabe des ODER-Gatters Aa im Betrieb der Pulseinrichtung 130a ist das Flip-Flop FF zurückzusetzen, wenn die Überspannungsschutzeinrichtung eine Überspannung detektiert und ein entsprechendes Signal bereitstellt. Die Wandlereinrich tung wird dadurch in den normalen bzw. ungetakteten Betriebszustand zurückgeführt.
7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Pulseinrichtung 130b, die gegenüber der Pulseinrichtung 130a gemäß 6 zusätzlich die Batteriespannung V_BAT mit der Lastspannung V_L vergleicht. Dazu dienen ein Komparator Kb, ein Spannungsteiler mit den Widerständen R1 und R2 und optional eine Spannungsquelle SQ.
Die Pulseinrichtung 130b enthält den ersten Widerstand R1 und den in Reihe geschalteten zweiten Widerstand R2. Ebenfalls in Reihe zu R1 und R2 ist die optionale Spannungsquelle SQ geschaltet, die eine Spannung entsprechend der über der Stromquelle 230 abfallenden Spannung und bzw. oder anderer Verluste der Wandleranordnung generiert. Die Pulseinrichtung 130b umfasst weiter den Komparator Kb mit zwei Eingängen und einem Ausgang. Der erste Eingang ist mit der Last L gekoppelt, und der zweite Eingang ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 gekoppelt. R1 ist an seinem anderen Anschluss mit Bezugspotentialanschluss Vss gekoppelt, während R2 an seinem zweiten Anschluss mit der Spannungsquelle SQ bzw. der Spannung V_BAT der Versorgungspotentialquelle B gekoppelt ist. Der Ausgang des Komparators Kb ist mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters Ab gekoppelt.
Im Betrieb der Pulseinrichtung 130b erzeugt der Komparator Kb ein Ausgangssignal am seinem Ausgang, wenn die Spannung V_BAT groß genug ist, um die Last L direkt zu treiben, wobei optional die Verluste der Wandleranordnung mit Hilfe der Spannungsquelle SQ berücksichtigt werden. Das Ausgangssignal am Ausgang des Komparators Kb wird dem ODER-Gatter Ab zugeführt und dient zur Rücksetzung des Flip-Flops, um den ungetakteten Betriebsmodus einzuschalten.
8 erläutert den getakteten Betriebszustand mit Bezug auf die Spannungen V_BAT am Wandlereingang 1 und V_L an der Last L. Sobald der getaktete Betriebszustand erstmalig eingeschaltet wurde, erzeugt die Pulseinrichtung ein getaktetes Steuersignal. Auch wenn V_BAT etwas größer als V_L ist und die Last L also direkt treiben könnte, erzeugt die Pulseinrichtung ein Steuersignal mit minimalem Tastverhältnis bzw. minimaler Pulsbreite. Dadurch wird das Rauschverhalten der Wandleranordnung gegenüber einem Betrieb verbessert, bei dem nur gelegentliche Steuersignalpulse erzeugt werden. Filter für V_BAT und/oder die Last L können einfacher und kostengünstiger implementiert werden. Sobald die Spannung V_BAT der Versorgungspotentialquelle B unter die Lastspannung V_L sinkt, wird das Tastverhältnis des Steuersignals größer, und zwar abhängig von der Differenz der Spannungen, während die Frequenz des Steuersignals konstant bleibt.
9 zeigt eine Implementierung der Wandleranordnung gemäß den 2 bis 5, bei der die Blockschaltsymbole durch Funktionssymbole, wie sie in der Elektrotechnik oft verwendet werden, dargestellt sind. Gleiche Elemente wie in 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Als Last L dient eine LED. Zur Beschreibung der Funktion der Schaltung wird auf die 2 bis 5 verwiesen.

1: Eingang
2: Ausgang
100: Steuereinrichtung
110: Messeinrichtung
115: Verstärker
116: Filtereinrichtung
117: Addierereinrichtung
118, 124, SQ: Spannungsquelle
120: Überspannungsschutzeinrichtung
123, K, Kb: Komparator
130, 130a, 130b: Pulseinrichtung
210: induktives Element
220: Diodenelement
230: Stromquelle
240: Schalteinrichtung
250: kapazitives Element
260: Strommesseinrichtung
A: UND-Gatter
B: Versorgungspotentialquelle
CL: Taktgebereinrichtung
FF: Flip-Flop
L: Last
MP: Pulsgenerator
I: Inverter
O, Aa, Ab: ODER-Gatter
R1, R2: Widerstand
Se: Steuereingang
Si: Signaleingang
So: Signalausgang
SG: Sägezahngenerator
SW: Schaltelement
Vss: Bezugspotentialanschluss
V_BAT, V_L, V_CURR: Spannung

Claims

Wandleranordnung aufweisend – eine Wandlereinrichtung (200) mit einem getakteten Betriebsmodus und mit einem ungetakteten Betriebsmodus, mit einem Signaleingang (Si), mit einem Steuereingang (Se) und mit einem Signalausgang (So), – eine Steuereinrichtung (100), die die Wandlereinrichtung (200) in dem getakteten Betriebsmodus mit einem Steuersignal einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulslänge steuert, wobei die Steuereinrichtung (100) mit dem Steuereingang (Se) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist und ein Eingang der Steuereinrichtung (100) mit dem Signalausgang (So) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, – einen Eingang (1) zum Zuführen eines zu wandelnden Signals, der mit dem Signaleingang (Si) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, und – einen Ausgang (2) zur Bereitstellung eines gewandelten Signals, der mit dem Signalausgang (So) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal der Steuereinrichtung (100) in dem getakteten Betriebsmodus ein gesteuertes Tastverhältnis mit wenigstens minimaler Pulslänge aufweist.
Wandleranordnung nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (1) über eine Versorgungspotentialquelle (B) mit einem Bezugspotentialanschluss (Vss) gekoppelt ist und dass der Ausgang (2) über eine Last (L) mit dem Bezugspotentialanschluss (Vss) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: – ein induktives Element (210), das mit dem Eingang (1) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, – ein Diodenelement (220), das mit dem induktiven Element (210) gekoppelt ist, – eine Schalteinrichtung (240), die mit dem induktiven Element (210) gekoppelt ist und einen Schalteingang aufweist, der mit dem Steuereingang (Se) der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, – eine Strommesseinrichtung (260) zur Erfassung des Stroms durch die Schalteinrichtung, wobei der Ausgang der Strommesseinrichtung (260) mit einem Eingang der Steuereinrichtung (100) gekoppelt ist, und – eine Stromquelle (230), die mit dem Diodenelement (220), mit der Steuereinrichtung (200) und mit dem Ausgang (2) der Wandleranordnung gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 4, bei der ein kapazitives Element (250) zwischen den Eingang der Stromquelle (230) und einen Bezugspotentialanschluss (Vss) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Steuereinrichtung (100) enthält: – eine Messeinrichtung (110), die eingangsseitig mit der Stromquelle und der Strommesseinrichtung gekoppelt ist, – eine Pulseinrichtung (130), die an einem Eingang mit der Messeinrichtung (110) gekoppelt ist, – einen Steueranschluss (15), der mit einem Steuereingang der Pulseinrichtung (130) gekoppelt ist, und – eine Überspannungsschutzeinrichtung (120), die mit der Stromquelle und mit einem zweiten Eingang der Pulseinrichtung (130) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 6, bei der die Messeinrichtung (110) umfasst: – einen Verstärker (115), der mit dem Signalausgang ((So) und mit der Stromquelle gekoppelt ist durch eine Spannungsquelle (118), die eine Spannung entsprechend der über der Stromquelle (230) abfallenden Spannung generiert, – eine Filtereinrichtung (116), die eingangsseitig mit dem Ausgang des Verstärkers (115) gekoppelt ist, und – eine Addierereinrichtung (117), die an einem Eingang mit dem Ausgang der Filtereinrichtung gekoppelt ist und die an einem zweiten Eingang mit der Strommesseinrichtung (260) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Pulseinrichtung (130) umfasst: – einen Komparator (K), dessen Eingänge mit der Messeinrichtung (110) und mit einem Sägezahngenerator (SG) gekoppelt sind, – eine Taktgebereinrichtung (CL), die mit dem Eingang des Sägezahngenerators (SG) gekoppelt ist und deren Eingang mit dem Steueranschluss (15) der Pulseinrichtung (130) gekoppelt ist, – ein Flipflop (FF) mit einem Set-Eingang (S) und einem Reset-Eingang (R), wobei der Reset-Eingang (R) mit dem Steueranschluss (15) der Pulseinrichtung (130) gekoppelt ist und der Set-Eingang mit dem Ausgang des Komparators (K) gekoppelt ist, – einen Pulsgenerator (MP) zur Bereitstellung von Pulsen mit konstanter Frequenz und minimaler Pulsbreite, dessen Eingang mit der Taktgebereinrichtung (CL) gekoppelt ist, – ein UND-Gatter (A), dessen Eingänge mit dem Flipflop (FF) und dem Pulsgenerator (MP) gekoppelt sind, – ein ODER-Gatter (O), dessen Eingänge mit dem Komparator und mit dem Ausgang des UND-Gatters (A) gekoppelt sind, und – ein Schaltelement (SW), das zwischen den Ausgang des ODER-Gatters (O) und den Steuereingang der Wandlereinrichtung (200) gekoppelt ist, und mit einem Steuereingang, der mit der Überspannungsschutzeinrichtung (120) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Überspannungsschutzeinrichtung (120) einen Komparator umfasst, dessen Eingänge mit der Stromquelle und mit einer Referenzspannungsquelle (124) gekoppelt sind.
Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch ein weiteres Oder-Gatter (Aa), das an zwei Eingängen mit dem Steueranschluss (15) und mit der Überspannungsschutzeinrichtung (120) gekoppelt ist, und dessen Ausgang mit dem Reset-Eingang (R) des Flipflops (FF) gekoppelt ist.
Wandleranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulseinrichtung (130b) einen Komparator (Kb) umfasst, dem an einem ersten Eingang eine Spannung (V_L) zugeführt wird, die der über der Last (L) abfallenden Spannung entspricht, und dem an einem zweiten Eingang eine Spannung (V_BAT) zuge führt wird, die mit der über der Versorgungspotentialquelle (B) abfallenden Spannung gekoppelt ist, und dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des weiteren Oder-Gatters (Ab) gekoppelt ist.
Verfahren zur Bereitstellung eines gewandelten Signals mittels einer Wandleranordnung, wobei in einem ungetakteten Betriebsmodus der Wandleranordnung ein zu wandelndes Signal (Si) als ungetaktet gewandeltes Signal an einem Ausgang (2) der Wandleranordnung bereitgestellt wird, und wobei in einem getakteten Betriebsmodus der Wandleranordnung ein Steuersignal mit einer konstanten Frequenz und wenigstens minimaler Pulsbreite das Umwandeln des zu wandelnden Signals in das gewandelte Signal steuert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Wandleranordnung entsprechend einem Schwellenwert, der in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Wandleranordnung bestimmt wird, in dem ungetakteten oder in dem getakteten Betriebsmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Wandleranordnung dann, wenn das zu wandelnde Signal größer als der Schwellenwert ist, in dem ungetakteten Betriebsmodus betrieben wird und dann, wenn das zu wandelnde Signal kleiner als der Schwellenwert wird, im getakteten Betriebsmodus betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Pulseinrichtung (130) im getakteten Betriebsmodus ein Steuersignal mit einem variablen Tastverhältnis generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Betriebsparameter der Wandleranordnung aus einer Menge umfassend die Spannung des zu wandelnden Signals, die Spannung des gewandelten Signals, einer von einer Referenzspannungsquelle (124) abgegebenen Spannung, einer über einem kapazitiven Element (250) abfallenden Spannung und Widerstandverlusten der Wandleranordnung bestimmt werden.