DE2915450C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungswandler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bereits ein Spannungswandler bekannt, der auch bei einer großen Laständerung eine stabile Gleichspannung ohne Verringerung des Wirkungsgrades liefern kann. Ein derartiger Spannungswandler ist aus der DE-OS 27 02 277 bekannt und wird anhand der Fig. 1 erläutert.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Netzstecker, dem eine handelsübliche Wechselspannung zugeführt wird. Die dem Netzstecker 1 zugeführte Wechselspannung wird über einen Schalter 2 einem Gleichrichter 3 zugeführt, durch den sie gleichgerichtet und geglättet wird. Die so erzeugte Gleichspannung wird über die Primärwicklung 4 a eines Transformators und eine Diode 5 auf einen NPN-Transistor 6 gegeben, der ein erstes Schaltelement bildet; die am Mittelabgriff der Primärwicklung 4 a auftretende Gleichspannung wird einem NPN-Transistor 7 zugeführt, der ein zweites Schaltelement bildet. Es wird dabei angenommen, daß die Induktivität des Wicklungsteils zwischen dem einen Ende und dem Mittelabgriff der Primärwicklung L₁ und die Induktivität zwischen dem Mittelabgriff und dem anderen Teil der Primärwicklung 4 a L₂ ist.

In der Sekundärwicklung 4 b des Transformators 4 wird infolge des Schaltvorganges des Transistors 6 oder 7 eine Wechselspannung erzeugt. Diese Wechselspannung wird einem Gleichrichter 8 zugeführt und durch diesen gleichgerichtet und geglättet. Die Gleichspannung wird an einen Ausgang 9 abgegeben. Die Gleichspannung am Ausgang 9 wird einem Gleichspannungsdetektor 10 zugeführt, der die Größe der angelegten Spannung ermittelt. Das ermittelte Ausgangssignal wird über einen isolierenden Koppler 11, wie einen Optokoppler oder dergleichen, auf einen Impulsbreitenmodulator 12 gegeben, der ein Schaltsignal als Modulationseingangssignal erzeugt. Dem Impulsbreitenmodulator 12 wird auch von einem Taktimpulsoszillator 13 ein Taktimpuls als Träger zugeführt. Die Impulsbreite des Schaltsignals, das das Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators 12 ist, wird in Abhängigkeit von der Gleichspannung geändert, die am Ausgang 9 erhalten wird, um diese Gleichspannung auf einen gewünschten konstanten Wert zu stabilisieren.

Bei dem bekannten Spannungswandler in Fig. 1 ist ein Widerstand 14 mit geringem Widerstandswert, der als Stromdetektor dient, zwischen die Sekundärwicklung 4 b des Transformators 4 und Masse geschaltet. Der Spannungsabfall am Widerstand 14 wird einem Stromdetektor 15 zugeführt. Dieser Stromdetektor 15 ist derart ausgebildet, daß sein Ausgang einen niedrigen Pegel "0" hat, wenn der Spannungsabfall am Widerstand 14, d. h. der Ausgangsstrom am Ausgang 9 niedriger als ein Schwellwert ITH ist, während sein Ausgang einen hohen Pegel "1" hat, wenn der Ausgangsstrom über dem vorbestimmten Wert ITH liegt. Das ermittelte Ausgangssignal des Stromdetektors 15 wird über einen isolierenden Koppler 16, wie einen Optokoppler oder dergleichen, einem Steuerkreis, wie einem D-Flip-Flop 17, an dessen D-Eingang zugeführt, dem auch an seinem Triggereingang T der Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 zugeführt wird. Das an dem Ausgang des D-Flip-Flops 17 erscheinende Ausgangssignal wird als Steuersignal dem einen Eingang des UND-Glieds 18 zugeführt, dem an seinem anderen Eingang des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12 zugeführt wird. Das vom UND-Glied 18 abgegebene Schaltsignal wird der Basis des Transistors 6 zugeführt. Das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 wird als Steuersignal dem einen Eingang eines UND- Glieds 19 zugeführt, dem am anderen Eingang das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 zugeführt wird. Das Schaltsignal, das von dem UND-Glied 19 abgegeben wird, wird der Basis des Transistors 7 zugeführt.

Wenn bei dem bekannten Spannungsregler eine an den Ausgang 9 angeschlossene Last klein ist, ergibt sich ein kleiner Ausgangsstrom am Ausgang 9. Wenn jedoch der Ausgangsstrom unter dem Schwellwert ITH des Stromdetektors 15 liegt, wird dessen Ausgangssignal "0". Das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 wird daher synchron mit dem Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 "0" und damit wird der Transistor 7 gesperrt.

Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal am Ausgang des Flip-Flops 17 "1" wird, durchläuft das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 das UND-Glied 18 und wird der Basis des Transistors 6 zugeführt. Der Transistor 6 schaltet somit die Eingangsgleichspannung und damit wird die Ausgangsgleichspannung Vo am Ausgang 9 erzeugt. Da die Eingangsgleichspannung Vi des Gleichrichters 3 auf die gesamte Primärwicklung 4 a des Transformators 4 bzw. die Reihenschaltung der Induktivitäten L₁ und L₂ gegeben wird, kann die Ausgangsgleichspannung Vo wie folgt ausgedrückt werden, wenn angenommen wird, daß das Tastverhältnis des Schaltsignals D, seine Periode Tp und die Größe der Last RL ist:

Die maximale Ausgangsleistung Po kann wie folgt ausgedrückt werden:

Wenn daher die Induktivitätswerte L₁ und L₂ zuvor gewählt werden, kann die Ausgangsspannung Vo, die unabhängig von Laständerungen ausreichend stabil ist, selbst bei einer kleinen Last erhalten werden.

Wenn die an den Ausgang 9 angeschlossene Last groß ist, ergibt sich ein großer Ausgangsstrom am Ausgang 9. Wenn der Ausgangsstrom den Schwellwert ITH des Gleichspannungsdetektors 15 überschreitet, wird dessen Ausgangssignal "1". Damit wird das Ausgangssignal am Ausgang des Flip-Flops 17 synchron mit dem Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 "0", so daß das Ausgangssignal des UND- Glieds 18 "0" wird und damit der Transistor 6 gesperrt wird. Da zu diesem Zeitpunkt jedoch das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1" wird, wird das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 über das UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, um diesen zu öffnen. Dabei wird der Wicklungsteil der Primärwicklung 4 a des Transformators 4 benutzt, der von seinem einen Ende zu seinem Mittelabgriff reicht und dessen Induktivitätswert L₁ ist. Die maximale Ausgangsleistung Po kann zu diesem Zeitpunkt somit wie folgt ausgedrückt werden:

Da dabei der Induktivitätswert im Vergleich zudem bei geringer Last klein ist, wird die maximale Ausgangsleistung Po, die am Ausgang 9 erhalten werden kann, groß, wie sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt. Selbst wenn daher eine große Ausgangsleistung abgegeben wird, ist die Gleichspannung am Ausgang 9 stabil; selbst wenn daher die Last so groß ist, kann eine ausreichend stabile Gleichspannung bei Laständerungen erhalten werden. Da mit der Laständerung eine Änderung des Induktivitätswertes von L₁+L₂ auf L₁ verbunden ist, wird der Wirkungsgrad verringert. Der Transistor 6 oder 7 wird dabei durch das Schaltsignal geschaltet, das am Ausgang des Impulsbreitenmodulators 12 erhalten wird, so daß eine gewünschte konstante Gleichspannung am Ausgang 9 erhalten werden kann.

Da jedoch bei dem bekannten Spannungswandler der Strom an der Sekundärseite des Transformators 4 ermittelt wird, um die Laständerung zu erfassen, ist der Koppler 16 notwendig, um die Primärseite des Transformators 4 von dessen Sekundärseite zu isolieren; es ist ferner der Widerstand 14 und der Stromdetektor 15 zur Ermittlung des Stroms notwendig. Der bekannte Spannungswandler ist daher im Aufbau kompliziert.

Wenn bei dem bekannten Spannungswandler der Fig. 1 die Impulsbreite des Schaltsignals, das auf den Transistor 6 gegeben wird, 50% beträgt, wenn vom Transistor 6 und 7 umgeschaltet wird, wird der Transistor 7 mit dieser Impulsbreite betrieben. Die Ausgangsspannung schwingt daher etwas über und es wird von dem Transistor 7 auf 6 umgeschaltet, um die Impulsbreite schnell zu verringern. Dabei wird jedoch wiederum die Ausgangsspannung zu niedrig und damit wird die Impulsbreite groß. Somit wird wieder auf den Transistor 7 umgeschaltet und es ergibt sich eine Art Schwingung. Das Schalten der Schaltelemente kann daher nicht gleichmäßig bzw. schwingungsfrei durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile einen Spannungswandler zu schaffen, dessen Schaltelemente gleichmäßig bzw. schwingungsfrei geschaltet werden und bei dem die Neigung der Ausgangsspannung eines Sägezahngenerators in Verbindung mit der Änderung der Schaltelemente gesteuert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Spannungswandler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 2 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 2 ein Schaltbild des Spannungswandlers gemäß der Erfindung,

Fig. 3A bis 3G den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Spannungswandlers in Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Beispiels des Impulsbreitenmodulators des Spannungswandlers in Fig. 2, und

Fig. 5A bis 5D den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Impulsbreitenmodulators in Fig. 4.

Anhand der Fig. 2 bis 5 wird nun ein Beispiel des Spannungswandlers der Erfindung beschrieben, wobei die Elemente entsprechend Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind und nicht mehr im einzelnen beschrieben werden.

In Fig. 2 bezeichnen 20 a und 20 b einen ersten und zweiten Bezugsimpulsgenerator. Der erste Bezugsimpuls des ersten Bezugsimpulsoszillators 20 a in Fig. 3B ist so gewählt, daß seine Impulsbreite a etwas breiter als der Wert bei kleiner Last ist; die Impulsbreite des Schaltimpulses des Impulsbreitenmodulators 12 A wird minimal, wenn der Transistor 7 verwendet wird. Der zweite Bezugsimpuls des zweiten Bezugsimpulsoszillators 20 b ist so gewählt, daß, wie Fig. 3C zeigt, seine Impulsbreite b die folgende Bedingung erfüllt:

wobei Da das Tastverhältnis des ersten Bezugsimpulses und Db das des zweiten darstellt.

Dabei ist der erste und zweite Bezugsimpuls synchron mit dem in Fig. 3A gezeigten Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13.

Der erste Bezugsimpuls des ersten Bezugsimpulsoszillators 20 a wird einem der Eingänge eines NAND-Glieds 21 zugeführt, dessen anderem Eingang das Signal "0" oder "1" zugeführt wird, das an dem Ausgang Q des Flip-Flops 17 erscheint. Der zweite Bezugsimpuls des zweiten Bezugsimpulsoszillators 20 b wird dem einen Eingang eines NAND-Glieds 22 zugeführt, dessen anderem Eingang das Signal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 über einen Inverter 23 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der NAND- Glieder 21 und 22 werden den Eingängen eines NAND- Glieds 24 zugeführt. Die NAND-Glieder 21, 22, 24 und der Inverter 23 bilden einen Bezugsimpulswählkreis. Wenn das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1" ist, wird der erste Bezugsimpuls am Ausgang des NAND- Glieds 24 erhalten; ist dagegen das Ausgangssignal am Ausgang Q "0", so wird am Ausgang des NAND-Glieds 24 der zweite Bezugsimpuls erhalten. Der erste und zweite Bezugsimpuls, der am Ausgang des NAND-Glieds 24 erhalten wird, wird auf den einen Eingang eines Komparators 25 gegeben. Das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 A wird auf den einen Eingang eines Exklusiv-ODER-Glieds 26 gegeben, das am anderen Eingang das Signal "1" oder "0" erhält, das am Ausgang Q des Flip-Flops 17 erhalten wird; das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds 26 wird dem anderen Eingang des Komparators 25 zugeführt. Der Komparator 25 erzeugt ein Ausgangssignal "1", wenn das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds 26 auf dem hohen Pegel "1" beim Abfall des Bezugsimpulses ist. Das Ausgangssignal des Komparators 25 wird dem Eingang D des Flip-Flops 17 zugeführt. Wie später beschrieben wird, ist der Impulsbreitenmodulator 12 A so ausgebildet, daß er die Steigung des Sägezahnsignals, das zur Erzeugung des Schaltsignals verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Flip-Flops 17 gleichzeitig ändert, wenn zwischen den Transistoren 6 und 7 umgeschaltet wird. Der übrige Schaltungsaufbau des Spannungswandlers der Erfindung ist im wesentlichen gleich dem des bekannten Spannungswandlers der Fig. 1.

Wenn bei dem in dieser Weise aufgebauten Spannungswandler die Impulsbreite des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12 A größer als die Breite a des ersten Bezugsimpulses, jedoch kleiner als die Breite b des zweiten Bezugsimpulses ist (wie Fig. 3D zeigt), so wird das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1". Das Schaltsignal wird somit über das UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, um ihn in Übereinstimmung mit der Ausgangsgleichspannung, die am Ausgang 9 erzeugt wird, zu schalten und die Ausgangsgleichspannung konstant zu halten. Dabei wird der erste Bezugsimpuls am Ausgang des NAND-Glieds 24 abgegeben. Wenn die mit dem Ausgang 9 verbundene Last klein wird und die Impulsbreite des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12 A kleiner als die Breite a des ersten Bezugsimpulses wird, wie Fig. 3E zeigt, wird das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds 26 beim Abfall des ersten Bezugsimpulses "0", wie Fig. 3F zeigt. Das Flip-Flop 17 wird daher synchron mit dem Taktimpuls umgeschaltet und das Ausgangssignal seines Ausganges Q bzw. wird "0" bzw. "1". Es wird daher der zweite Bezugsimpuls am Ausgang des NAND-Glieds 24 abgegeben. Das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 A wird daher über das UND-Glied 18 der Basis des Transistors 6 zugeführt, um diesen zu schalten. Die Impulsbreite des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12 A wird daher entsprechend der Ausgangsgleichspannung moduliert, die am Ausgang 9 erhalten wird, so daß die Ausgangsgleichspannung, die am Ausgang 9 erscheint, konstant gehalten werden kann.

Wenn die Last am Ausgang 9 groß wird, wird die Ausgangsgleichspannung sehr klein. Die Impulsbreite des Ausgangsimpulses des Impulsbreitenmodulators 12 A wird daher groß. Wenn die Impulsbreite des Schaltsignals größer als die Breite b des zweiten Bezugsimpulses beim Abfall des zweiten Bezugsimpulses wird, wie Fig. 3G zeigt, wird das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds "1". Da dabei das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "0" ist, wird das Schaltsignal so wie es ist an den Ausgang des Exklusiv-ODER-Glieds 26 abgegeben. Das Ausgangssignal des Komparators 25 wird daher "1" und das Flip-Flop 17 wird synchron mit dem Taktimpuls umgeschaltet. Das Schaltsignal mit der obigen Impulsbreite wird daher der Basis des Transistors 7 über das UND-Glied 19 zugeführt. Wenn dies geschieht, ist jedoch der Transistor 7 gesättigt und die Ausgangsgleichspannung schwingt etwas über und verursacht eine Schwingung. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die Steigung des Sägezahnsignals, das zur Erzeugung des Schaltsignals verwendet wird, im Impulsbreitenmodulator 12 A in Abhängigkeit vom Ausgangssignal z. B. des Ausganges des Flip-Flops 17 beim Umschalten vom Transistor 6 auf 7 geändert, um die große Impulsbreite des Schaltsignals in Fig. 3E auf einen Wert zu ändern, bei dem der Transistor 7, mit einem bestimmten Arbeitsbereich arbeitet, z. B. auf eine Impulsbreite zwischen der des ersten und zweiten Bezugsimpulses. Das so korrigierte Schaltsignal wird über ein UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, so daß der Transistor 7 normalerweise ohne Sättigung arbeitet und die Umschaltung zwischen den Transistoren 6 und 7 gleichmäßig durchgeführt werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Impulsbreitenmodulators 12 A, der in Fig. 2 verwendet ist. Ein Eingang des Impulsbreitenmodulators 12 A in Fig. 4 ist mit einem Anschluß 27 verbunden, der das ermittelte Ausgangssignal über den Koppler 11 (Fig. 2) erhält. Der Impulsbreitenmodulator 12 A enthält einen Fehlerspannungsverstärker 29, dessen einer Eingang mit dem Anschluß 27 und dessen anderer Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle 28 verbunden ist, sowie einen Amplitudenkomparator 31, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des Fehlerspannungsverstärkers 29 und dessen anderem Eingang ein Sägezahnsignal zugeführt wird, um beide Signale zu vergleichen und ein bestimmtes Sägezahnsignal über einen Anschluß 30 den UND-Gliedern 18 und 19 und dem Exklusiv-ODER-Glied 26 (Fig. 2) zuzuführen, weiterhin einen Triggersignaloszillator 33, der z. B. aus einem Ringzähler besteht, dem der Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 (Fig. 2) über einen Anschluß 32 zugeführt wird und der ein Triggersignal bei jeder vorbestimmten Periode erzeugt, und schließlich einen Sägezahnsignalgenerator 34, der das Sägezahnsignal synchron mit dem Triggersignal des Triggersignaloszillators 33 erzeugt. Als Fehlerspannungsverstärker, Amplitudenkomparator 31 und Triggersignaloszillator 33 sind bekannte Elemente verwendet. Der Sägezahngenerator 34 enthält einen Transistor 35 und einen Kondensator 37. Der Transistor 35 wird in Abhängigkeit von dem Triggersignal des Triggersignaloszillators 33 ein- und ausgeschaltet; der Kondensator 37, dem ein Strom eines Stromquellenanschlusses 36 zugeführt wird, wird in bekannter Weise über den Transistor 35 ge- und entladen. Bei dem Beispiel der Fig. 4 sind zwischen dem Stromquellenanschluß 36 und der einen Elektrode des Kondensators 37 umschaltbare Stromquellen 38 und 39 und ein Schalter 41 vorhanden, der die Stromquellen 38 und 39 in Abhängigkeit von dem Signal an einem Anschluß 40 schaltet, der z. B. mit dem Ausgang des Flip-Flops 17 (Fig. 2) verbunden ist.

Die Arbeitsweise des Impulsbreitenmodulators 12 A in Fig. 4 wird nun anhand der Fig. 5A bis 5D erläutert.

Das ermittelte Ausgangssignal am Ausgang 9 (Fig. 2), das über den Anschluß 27 zugeführt wird, wird mit der Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 28 vom Fehlerspannungsverstärker 29 verglichen; das Differenzsignal wird vom Verstärker 29 dem Eingang des Komparators 31 als Bezugspegel L zugeführt, wie Fig. 5B zeigt. Es wird angenommen, daß z. B. das Ausgangssignal des Ausganges des Flip-Flops 17 auf dem Pegel "1" ist, und der Schalter 41 z. B. auf die Stromquelle 38 großer Stromstärke in Abhängigkeit von dem Signal am Ausgang Q geschaltet ist, das über den Anschluß 40 zugeführt wird. Unter dieser Annahme wird der Kondensator 37 von der Stromquelle 38 geladen und dann über den Transistor 35 entladen, der in Abhängigkeit von dem Triggersignal des Triggersignaloszillators 33 in Fig. 5A eingeschaltet wird. Wenn der Kondensator 37 in Abhängigkeit von dem Triggersignal wiederholt ge- und entladen wird, erzeugt der Sägezahngenerator 34 ein Sägezahnsignal, das in Fig. 5B in durchgehenden Linien gezeigt ist und das auf den anderen Eingang des Amplitudenkomparators 31 gegeben wird. Der Komparator 31 erzeugt aus dem Sägezahnsignal und dem Bezugspegel L ein Schaltsignal, das z. B. 50% der Impulsbreite in Fig. 5C hat. Dieses Schaltsignal wird über einen Anschluß 30 und das UND-Glied 18 der Basis des Transistors 6 (Fig. 2) zugeführt.

Wenn das obige Schaltsignal mit 50% Impulsbreite auf den Transistor 7 bei Umschaltung vom Transistor 6 auf 7 gegeben wird, wird der Transistor 7 mit dem Schaltsignal der obigen Impulsbreite geschaltet. Die Ausgangsgleichspannung erhält daher eine geringe Überschwingung. Um dies zu vermeiden, wird, da der Pegel am Ausgang Q des Flip-Flops 17 von "1" auf "0" umgeschaltet wird, wenn vom Transistor 6 auf 7 umgeschaltet wird, der Schalter 41 in Abhängigkeit von dieser Pegeländerung ebenfalls von der Stromquelle 38 auf die Stromquelle 39 geringer Stromkapazität umgeschaltet, um ein Sägezahnsignal geringer Steigung zu erzeugen. Das Sägezahnsignal des Generators 34 erzeugt daher das in unterbrochenen Linien in Fig. 5B gezeigte Sägezahnsignal, das dem Amplitudenkomparator 31 zugeführt wird. Der Komparator 31 erzeugt ein Schaltsignal mit geringer Impulsbreite, wie Fig. 5D zeigt. Der Transistor 7 wird von diesem Schaltsignal in Fig. 5D so betrieben, daß die Ausgangsgleichspannung nicht überschwingt und auch der Schwingungsvorgang, bei dem die Impulsbreite des Schaltsignals rasch verringert und vom Transistor 7 auf 6 umgeschaltet wird, beseitigt wird.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird bei dem Spannungswandler der Erfindung, wenn die an den Ausgang 9 angeschlossene Last klein ist, der Transistor 6 geschaltet und die gesamte Primärwicklung 4 a (L₁+L₂) des Transistors 4 verwendet; ist dagegen die Last am Ausgang 9 groß, so wird der Teil der Primärwicklung 4 a vom einen Ende bis zum Mittelabgriff (L₁) verwendet. Die Ausgangsgleichspannung ist daher unabhängig von der Laständerung ausreichend stabil.

Es ist dabei nicht notwendig, auf der Sekundärseite des Transformators 4 einen Stromdetektorkreis vorzusehen, so daß der Schaltungsaufbau einfach wird.

Da hierbei die Steigung des Sägezahnsignals, das zur Erzeugung des Schaltsignals verwendet wird, geändert wird, um die Impulsbreite des Schaltsignals zu ändern, wird vermieden, daß die Ausgangsgleichspannung überschwingt. Die Schaltelemente können daher gleichmäßig und schwingungsfrei geschaltet werden.

Bei dem erläuterten Beispiel sind zwei Schaltelemente verwendet; es können jedoch auch mehr als zwei Schaltelemente vorgesehen werden.

Bei dem erläuterten Beispiel wird der Schalter 41 im Sägezahnsignalgenerator 34 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal am Ausgang des Flip-Flops 17 geschaltet; er kann jedoch auch in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 geschaltet werden.

Bei dem erläuterten Beispiel wird ferner die Steigung des Sägezahnsignals durch Umschaltung zwischen den verschiedenen Stromquellen 38 und 39 geändert; statt dessen kann dies auch durch Umschaltung mehrerer Kondensatoren unterschiedlicher Kapazitäten erfolgen.

Claims (10)

1. Spannungswandler, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang, einem Schalttransformator (4) mit einem Magnetkern, einer ersten und zweiten Primärwicklung (4 a, L₁, L₂) in Reihe und einer Sekundärwicklung (4 b), einem ersten Schalttransistor (7), der zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang zur ersten Primärwicklung (4 a, L₁) in Reihe geschaltet ist, einem zweiten Schalttransistor (6), der in Reihe zu der ersten und zweiten Primärwicklung (4 a, L₁, L₂) zwischen den ersten und zweiten Gleichspannungsausgang geschaltet ist, einem Gleichrichter (8), der parallel zur Sekundärwicklung (4 b) geschaltet ist, einer an den Gleichrichter angeschlossenen Last, einem Taktimpulsgenerator (13), einem Impulsbreitenmodulator (12 A), dem das Ausgangssignal des Taktimpulsgenerators (13) und des Gleichrichters (8) zugeführt wird, um ein in der Impulsbreite moduliertes Steuersignal zu erzeugen, dessen Tastverhältnis der Spannung des Gleichrichters (8) proportional ist, und einer Schalteinrichtung (18, 19, 20 a, 20 b, 25) zur wahlweisen Zufuhr des Steuersignals zu dem ersten und zweiten Schalttransistor (7, 6) in Abhängigkeit vom Zustand der Last, gekennzeichnet durch einen Steuerkreis (37, 38, 39, 41) zur Verkleinerung des Tastverhältnisses des Steuersignals, wenn die Schalteinrichtung (18, 19, 20 a, 20 b, 25) betätigt wird, um das Steuersignal von einem Schalttransistor auf den anderen umzuschalten, um eine übermäßige Aussteuerung des anderen Schalttransistors zu vermeiden.

2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsbreitenmodulator (12 A) einen Amplitudenkomparator (31) mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang aufweist, von dem das Steuersignal abgegeben wird, wobei das Ausgangssignal des Gleichrichters (8) über einen Koppler (11) dem ersten Eingang des Amplitudenkomparators (31) zugeführt wird, daß ferner ein Sägezahnsignalgenerator (34) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal dem zweiten Eingang des Amplitudenkomparators (31) zugeführt wird, und daß der Steuerkreis (37, 38, 39, 41) die Steigung des Ausgangssignals des Sägezahnsignalgenerators (34) in Abhängigkeit vom Schaltvorgang der Schalteinrichtung (18, 19, 20 a, 20 b, 25) steuert.

3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahnsignalgenerator (34) einen Kondensator (37) aufweist, der zwischen den zweiten Eingang des Amplitudenkomparators (31) und einen Bezugspunkt geschaltet ist, weiterhin einen Schalttransistor (35), dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Kondensator geschaltet ist und dessen Basis das Ausgangssignal des Taktimpulsgenerators (13) zugeführt wird, ferner eine erste und zweite Stromquelle (38, 39) mit unterschiedlicher Stromstärke und eine weitere Schalteinrichtung (41), die wahlweise das Ausgangssignal der ersten oder zweiten Stromquelle (38, 39) dem Kondensator (37) zuführt und dadurch die Steigung des Ausgangssignals des Sägezahngenerators ändert.

4. Spannungswandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Triggersignaloszillator (33), dessen Eingang mit dem Taktimpulsoszillator (13) und dessen Ausgang mit der Basis des Schalttransistors (35) verbunden ist.

5. Spannungswandler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Fehlerspannungsverstärker (29), mit zwei Eingängen, die mit dem Ausgang des Gleichrichters (8) und einer Bezugsgleichspannungsquelle (28) verbunden sind, und mit einem Ausgang, der mit dem ersten Eingang des Amplitudenkomparators (31) verbunden ist.

6. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (18, 19, 20 a, 20 b, 25) einen Bezugsimpulsoszillator (20 a, 20 b) zur Erzeugung wenigstens eines Bezugsimpulses (a, b) mit einer Standardimpulsbreite enthält, ferner einen Komparator (25) zum Vergleich der Impulsbreite des Steuersignals mit der des Bezugsimpulses und zur Erzeugung eines Schaltsignals, das den Zustand der Last in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis angibt, weiterhin eine Torschaltung (18, 19), der das Steuersignal vom Impulsbreitenmodulator (12 A) und das Schaltsignal vom Komparator (25) zugeführt werden, um das Steuersignal einem der beiden Schalttransistoren (6, 7) in Abhängigkeit von dem Schaltsignal zuzuführen.

7. Spannungswandler nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (17) zur Speicherung des Schaltsignals des Komparators (25), um das Schaltsignal während des gleichen Zustandes der Last einem der beiden Schalttransistoren (6, 7) zuzuführen.

8. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (17) aus einem D-Flip-Flop besteht.

9. Spannungswandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das D-Flip-Flop (17) einen T-Anschluß hat, der mit dem Ausgang des Taktimpulsoszillators (13) verbunden ist, einen D-Anschluß, der mit dem Ausgang des Komparators 25 verbunden ist, und zwei Q--Ausgänge, die mit der Torschaltung 18, 19 verbunden sind.

10. Spannungswandler nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schalteinrichtung (41) mit dem -Ausgang des D-Flip-Flops (17) verbunden ist.