DE60101991T2

DE60101991T2 - Gleichstrom zu Gleichstrom-Umwandler

Info

Publication number: DE60101991T2
Application number: DE60101991T
Authority: DE
Inventors: Kengo Kamifukuoka-shi Koike; Kei Kawagoe-shi Okada
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: JP3371962B2; DE60101991D1; EP1213823A2; EP1213823A3; CN1193486C; US20020067626A1; US6515876B2; EP1213823B1; CN1365181A; JP2002171761A

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Gleichspannungswandler, die eine Gleichstrom-Spannung in eine andere umwandeln, und im Besonderen auf einen Gleichspannungswandler zur Bereitstellung einer konstanten Ausgangspannung mittels einer Rückkopplungsregelung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gleichspannungswandler, der abhängig davon, ob der Wandler normal oder geringer belastet wird, in zwei verschiedenen Betriebsarten (z. B. unterschiedlich Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeiteinheit) betrieben werden kann.
Die zur Diskussion stehende Art von Gleichspannungswandlern umfasst einen Transformator mit einer Primärwicklung, die über einen Ein-Aus-Schalter zu einer Gleichstromversorgung parallel geschaltet ist, einen Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis, der zum Bereitstellung einer Gleichstrom-Ausgangspannung an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist, einen Ausgangspannungs-Detektorschaltkreis, der an den Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis angeschlossen ist, einen weiteren Detektorschaltkreis zur Erfassung der Größe des durch den Schalter fließenden Stroms sowie einen Schalter-Steuerschaltkreis zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens des Schalters in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreises und des Schalterstrom-Detektorschaltkreises.
Es gibt zwei bekannte Schaltverfahren. Eines, bekannt als Verfahren mit freischwingendem Wandler, beruht darauf, dass die Schaltfrequenz bei einem Abfall der von der Last benötigten Energie erhöht wird. Ein anderes Verfahren beinhaltet eine Modulation der Pulslänge, das heißt, dass die Schaltpulse bei einem geringeren Energieverbrauch durch die Last in ihrer Wiederholungsfrequenz unverändert bleiben, jedoch in der Länge reduziert werden. Das Verfahren mit freischwingendem Wandler ist aufgrund der sehr hohen Schaltfrequenzen, die beim Betrieb des Wandlers, insbesondere unter geringer Last, unvermeidbar auftreten, zu beanstan den. Derart hohe Schaltfrequenzen haben zu einem unangemessen hohen Verhältnis der Schaltverluste, also der auf dem Schalten beruhenden Energieverluste, zu der von der Last tatsächlich verbrauchten Energie geführt.
Andererseits besteht im Sinne einer Schaltsteuerung durch eine Modulation der Pulslänge die übliche Vorgehensweise angesichts einer Verringerung der Energieverluste in dem Transformator unter normaler Last sowie einer Reduzierung der Größe des Wandlers darin, die Schaltfrequenz hoch, beispielsweise auf 100 Kilohertz, zu setzen. Diese hohe Schaltfrequenz wird auch beim Betrieb des Wandlers in der Betriebsart mit geringer Last aufrechterhalten, was zu einer in dieser Betriebsart unnötig hohen Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeiteinheit führt.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-23458 offenbart eine Lösung bezüglich des schlechten Wirkungsgrades der Wandler aus dem Stand der Technik bei geringer Last. Die Lösung besteht darin, dass der Wandler bei geringer Last in Intervallen betrieben wird. Die Schaltverluste werden durch eine allgemeine Reduzierung der Schaltvorgänge im Betrieb mit geringer Last verringert, obwohl zugegebener Weise die Stabilität der Ausgangspannung in gewisser Weise geopfert wird. Eine weitere Lösung ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-140128 zu finden werden, die bei geringer Last die Verwendung einer niedrigeren Schaltfrequenz als bei normaler Last lehrt.
Eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Wandlers beim Umschalten zwischen einem jeweiligen Set zweier verschiedener Betriebsarten beruht auf einer ständigen Überwachung des veränderlichen Energiebedarfs der Last und vor allem auf einer genauen Bestimmung eines Schwellenwerts, bei dem zwischen den Betriebsarten hin- und her geschaltet wird. Obwohl in dieser Richtung bereits einige Vorschläge gemacht wurden, sind diese entweder bezüglich der Einfachheit des Aufbaus oder der Betriebssicherheit höchst unzufriedenstellend.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat es zur Aufgabe, in einem Gleichspannungswandler der dargestellten Art den Energiebedarf der daran angeschlossenen Last durch einfachere Schaltkreismittel als bisher genau zu erfassen, um eine entsprechende Schaltregelung durchzuführen.
Kurz gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Gleichspannungswandler allgemeinen Aufbaus mit einem Schalter, der über eine Induktivitätseinrichtung wie z. B. einem Transformator, zwischen zwei Wandler-Eingangsanschlüssen angeschlossen ist, einem Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis, der zur Bereitstellung einer einer Last zuzuführenden Gleichstrom-Ausgangspannung an die Induktivitätseinrichtung angeschossen ist, und einem Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis zum Erfassen der Ausgangsspannung.
Genauer gesagt bildet die Erfindung in dem Gleichspannungswandler mit dem zuvor geschilderten allgemeinen Aufbau eine Kombination mit einem Schalter-Steuerschaltkreis, der zwischen den Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis und den Schalter geschaltet ist, um letzteren die Serie von Schaltpulsen zur Verfügung zu stellen, deren Längen in Abhängigkeit von der Ausgangspannung des Wandlers geregelt werden, um die Ausgangspannung des Wandlers konstant zu halten. An die Induktivitätseinrichtung ist ein Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis ist angeschossen, um ein Rücklaufperiodensignal bereit zu stellen, das charakteristisch für eine Rücklaufperiode ist, während der sich jedes Mal, wenn der Schalter ausgeschaltet wurde, über die Induktivitätseinrichtung eine Rücklaufspannung aufbaut. Der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis hat einen Ausgang, der an einen Lastgrößendiskriminator angeschlossen ist, an dem an einem anderen Eingang ein Referenzperioden-Generatorschaltkreis angeschlossen ist, der zum Vergleich mit den aufeinander folgenden Rücklaufperioden wenigstens eine vorgegebene Referenzperiodendauer liefert. Bei einer Eingabe des Rücklaufperiodensignals und des Referenzperiodensignals legt der Lastgrößendiskriminator fest, dass der Wandler normal belastet ist, falls jede Rücklaufperiode länger als die Referenzperiode ist, und ansonsten gering belastet ist.
Das Ausgangssignal des Lastgrößendiskriminators, das angibt, ob der Wandler normal oder gering belastet ist, wird dem Schalter-Steuerschaltkreis zugeführt. Dieser Schalter-Steuerschaltkreis ist dazu ausgelegt, die Ein-Aus-Steuerung des Schalters abhängig davon, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last liegt, in jeweils einer Betriebsart aus einem ausgewählten Set von zwei verschiedenen Betriebsarten durchzuführen. Erfindungsgemäß sind mehrere Sets zweier unterschiedlicher Schalt-Betriebsarten möglich. Beispielsweise wird der Schalter bei einem Set derartiger, hier offenbarter Betriebsarten beim Betrieb des Wandlers mit normaler Last mit einer ersten Wiederholungsfrequenz und beim Betrieb des Wandlers mit geringer Last mit einer anderen, niedrigeren Frequenz angesteuert. Bei einem anderen Set wird der Schalter beim Betrieb des Wandlers mit normaler Last mit einer Frequenz angesteuert, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, während der Schalter beim Betrieb des Wandlers mit geringer Last mit einer konstanten Frequenz angesteuert wird, die niedriger als das Minimum der Frequenzen unter normaler Last ist. Bei noch einem weiteren Set wird der Schalter beim Betrieb des Wandlers mit normaler Last mit einer konstanten Frequenz und beim Betrieb des Wandlers mit geringer Last Intervallweise mit dieser Frequenz angesteuert. Bei einem weiteren Set wird der Schalter beim Betrieb des Wandlers mit normaler Last mit einer Frequenz angesteuert, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, während der Schalter beim Betrieb des Wandlers mit geringer Last Intervallweise und mit einer konstanten Frequenz angesteuert wird, die niedriger als das Minimum der Frequenzen unter normaler Last ist. Alle derartigen Sets von Betriebsarten stimmen dahingehend überein, dass die durchschnittliche Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeiteinheit unter geringer Last niedriger ist, als unter normaler Last.
Erfindungsgemäß wird folglich aus der Dauer der Rücklaufspannung ermittelt, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last liegt. Die Größe der Last kann auf diese Weise durch eine Einrichtung mit dem Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis, dem Referenzperioden-Generatorschaltkreis und dem Lastgrößen diskriminator genau bestimmt werden, die alle einfach aufgebaut sind und ausschließlich aus üblichen elektronischen Bauteilen hergestellt werden können.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liefert der Referenzperioden-Generatorschaltkreis zum Vergleich mit jeder Rücklaufperiode durch den Lastgrößendiskriminator zwei verschiedene Referenzperioden. Der Schalter wird in der Betriebsart für geringe Last angesteuert, wenn jede Rücklaufperiode geringer als die erste Referenzperiode wird. Ist die Betriebsart für geringe Last einmal eingestellt, so wird diese Betriebsart beibehalten, solange die Rücklaufperiode nicht länger als die zweite Referenzperiode wird, welche länger als die erste ist. Ist die Betriebsart mit normaler Last wiederhergestellt, so wird weiterhin diese Betriebsart beibehalten, solange die Rücklaufperioden nicht kürzer als die erste Referenzperiode wird. Kurz gesagt wird die Größe der Last hysteresisch ermittelt, was selbst bei Schrittweisen Änderungen der Größe der Last einen glatten Übergang zwischen den beiden Betriebsarten ermöglicht.
Durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der anhängenden Ansprüche, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren, die die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung darstellen, werden die oben genannten sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung verdeutlicht und die Erfindung selber am besten verständlich gemacht.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan, teilweise in Blockdarstellung, einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Gleichspannungswandlers gemäß der Prinzipien dieser Erfindung;
2 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan der den Schalter-Steuerschaltkreis des Wandlers aus 1 detaillierter darstellt;
3 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan der den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis, den Referenzperioden-Generatorschaltkreis und den Lastgrößendiskriminator des Wandlers aus 1 detaillierter darstellt;
4 bestehend aus (A) bis (K), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Wandlers aus den 1 bis 3 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
5 bestehend aus (A) bis (G), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises aus 1 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
6 ist ein Schaltplan ähnlich zu 1, der jedoch eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers darstellt;
7 ist ein schematischer elektrischer Schaltkreis, der den Referenzperioden-Generatorschaltkreis und den Lastgrößendiskriminator des Wandlers aus 6 detaillierter darstellt;
8 bestehend aus (A) bis (I), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Wandlers aus den 6 und 7 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
9 ist ein Schaltplan ähnlich zu 1, der jedoch eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers darstellt;
10 bestehend aus (A) bis (D), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Wandlers aus 9 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
11 ist ein Schaltplan ähnlich zu 1, der jedoch eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers darstellt;
12 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan, der den Schalter-Steuerschaltkreis des Wandlers aus 11 detaillierter darstellt;
13 bestehend aus (A) bis (F), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Schalter-Steuerschaltkreises aus 12 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
14 ist ein schematischer elektrischer Schaltkreis, der eine Modifikation des Schalter-Steuerschaltkreises des Wandlers aus 1 darstellt;
15 ist ein Schaltplan ähnlich zu 1, der jedoch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers darstellt;
16 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan, der den Schalter-Steuerschaltkreis des Wandlers aus 15 detaillierter darstellt;
17 bestehend aus (A) bis (F), ist ein Wellenformen-Diagramm, das die in verschiedenen Teilen des Schalter-Steuerschaltkreises aus 16 erscheinenden Wellenformen in einer korrekten Zeitbeziehung zueinander darstellt;
18 ist ein schematischer elektrischer Schaltkreis, der eine weitere Modifikation des Schalter-Steuerschaltkreises des Wandlers aus 1 darstellt; und
19 ist ein Schaltplan ähnlich zu 1, der jedoch noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird vermutlich am besten in dem in 1 in seiner Gesamtheit gezeigten Rücklauf-Gleichspannungswandler, auch bekannt als Schaltregler, angewendet. Der Wandler hat zwei Eingangsanschlüsse 1a und 1b, zwischen denen eine Gleichstromversorgung 1 angeschlossen ist, und zwei Ausgangsanschlüsse 20a und 20b, zwischen denen die zu betreibende Last 20 angeschlossen ist. Unter den Hauptkomponenten des Wandlers 1 befinden sich:

1. Eine Induktivitätseinrichtung, dargestellt als ein Transformator 2, mit einem Magnetkern 14, einer Primärwicklung 15, die um den Kern gewickelt ist, wobei ihre entgegengesetzt liegenden Enden an den beiden Eingangsanschlüssen 1a und 1b angeschlossen sind, einer Sekundärwicklung 16, die ebenfalls um den Kern 14 gewickelt ist, wobei ihre entgegengesetzt liegenden Enden an den beiden Ausgangsanschlüssen 20a und 20b angeschlossen sind, und einer ebenfalls um den Kern 14 gewickelten Tertiärwicklung 17.
2. Ein Ein-Aus-Schalter 3, dargestellt als n-Kanal Feldeffekttransistor mit Isolierschicht, der zwischen dem Eingangsanschluss 1b und der Primärwicklung 15 angeschlossen ist.
3. Ein erster Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 5, der zur Bereitstellung einer an die Last 20 anzulegende Gleichstrom-Ausgangspannung zwischen der Sekundärwicklung 16 und den beiden Ausgangsanschlüssen 20a und 20b angeschlossen ist.
4. Ein Ausgangspannungs-Detektorschaltkreis 6, der an die Ausgangsseite des Glättungsschaltkreises 5 angeschlossen ist, um die an die Last 20 angelegte Ausgangspannung zu erfassen.
5. Ein Schalter-Steuerschaltkreis 7 zur Bereitstellung von Schaltpulsen variabler, gesteuerter Längen zum Anlegen über einen Schalter-Ansteuerschaltkreis 8, an den Regelanschluss (d. h. in diesem Fall an das Gatter des FET) des Schalters 3 um auf diese Weise den Schalter ein- und auszuschalten.
6. Ein zweiter Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 9, der zur internen Energieversorgung des Schalter-Steuerschaltkreises 7 mit einer Gleichspannung an die Tertiärwicklung 17 angeschlossen ist.
7. Ein Anlasswiderstand 10, der zwischen dem Eingangsanschluss 1a des Wandlers und dem Versorgungsanschluss 31 des Schalter-Steuerschaltkreises 7 angeschlossen ist.
8. Ein Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11, mit Eingängen, die an die Tertiärwicklung 17 und den Schalter-Steuerschaltkreis 7 angeschlossen sind, um die Periode zu bestimmen, während der jedes Mal, wenn der Schalter 3 ausgeschalten wurde, über den Transformator 2 eine Rücklaufspannung gegeben ist, wobei diese Periode hier als Rücklaufperiode bezeichnet wird.
9. Ein Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 zur Erzeugung von Signalen, die charakteristisch für zwei verschiedene Referenzzeiträume sind.
10. Ein Lastgrößendiskriminator 13 mit Anschlusseingängen, die an den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 und den Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 angeschlossen sind, um in Echtzeit zu bestimmen, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last ist, indem die durch den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 erfassten, aufeinander folgenden Rücklaufperioden mit den beiden von dem Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 bereitgestellten Referenzperioden verglichen werden.

Elektromagnetisch miteinander gekoppelt weisen die drei Wicklungen 15–17 des Transformators 2 die durch die Punkte in 1 angezeigten Polaritäten auf. Demzufolge wird in dem Transformator 2 während der Brennzeiten des Schalters 3 Energie gespeichert und während dessen Sperrzeiten freigegeben. Der FET-Schalter 3 verfügt über einen Kollektor, der über die Primärwicklung 15 an dem Eingangsanschluss 1a angeschlossen ist, eine Quelle, die an dem geordneten zweiten Ein gangsanschluss 1b, angeschlossen ist und ein Gatter, dass über den Schalter-Ansteuerschaltkreis 8 an dem Schalter-Steuerschaltkreis 7 angeschlossen ist.
Der Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 5 ist als Kombination aus einer Gleichrichterdiode 18 und einem Glättungskondensator 19 dargestellt. Der Glättungskondensator 19 ist über die Gleichrichterdiode 18 parallel zur Sekundärwicklung 16 geschaltet. Die Gleichrichterdiode ist bezüglich der Transformatorwicklungen 15 und 16 so orientiert, dass sie während der Sperrzeiten des Schalters 3 leitend ist. Der Glättungskondensator 19 ist ebenfalls zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen 20a und 20b angeschlossen.
Der Ausgangspannungs-Detektorschaltkreis 6 umfasst zwei Spannungsteilende Widerstände 21 und 22, die zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen 20a und 20b zueinander in Serie geschaltet sind, um die Ausgangspannung V₀ des Wandlers zu erfassen. Die Verbindung zwischen diesen Widerständen 21 und 22 ist an einen Eingang eines Differentialverstärkers 23 angeschlossen, dessen anderer Eingang an eine Referenzspannungsquelle 24 angeschlossen ist. Zwischen dem Ausgangsanschluss 19a des Wandlers und dem Ausgang des Differentialverstärkers 23 stellt eine Lichtaussendende Diode oder LED 25 ein optisches Ausgangssignal bereit, dessen Intensität proportional zur Ausgangspannung V₀ des Wandlers ist.
Der Schalter-Steuerschaltkreis 7 umfasst einen Fototransistor 47, der von der LED 25 des Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreises 6 bestrahlt wird, um eine zur Ausgangspannung V₀ des Wandlers proportionale Spannung bereitzustellen. Auf diese Weise wieder in den Schalter-Steuerschaltkreis 7 rückgekoppelt, wird die Ausgangspannung des Wandlers dazu verwendet, die Länge der dem Schalter 3 zugeführten Schaltpulse zu modulieren.
Zusätzlich dazu, dass er optisch an den Ausgangspannungs-Detektorschaltkreis 6 gekoppelt ist, hat der Schalter-Steuerschaltkreis 7 einen Eingang, der über eine Leitung 27 an den Lastgrößendiskriminator 13 angeschlossen ist. Unter Verwertung dieses Lastgrößendiskriminatorausgangssignals, welches angibt, ob der Wandler normal oder gering belastet ist, führt der Schalter-Steuerschaltkreis 7 die Ein-Aus-Steuerung des Schalters 3 in der jeweiligen für die Größe der Last geeigneten der beiden vorgewählten verschiedenen Betriebsarten durch. Der Versorgungsanschluss 31 des Schalter-Steuerschaltkreises 7 ist, wie zuvor gesagt, an den Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 9, sowie über den Widerstand 10 an den Eingangsanschluss 1a des Wandlers angeschlossen. Der Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 9 umfasst eine Diode 32 und einen Kondensator 33, die an die Tertiärwicklung 17 angeschlossen sind. Der Ausgang des Schalter-Steuerschaltkreises 7 ist über eine Leitung 29 an den Schalter-Ansteuerschaltkreis 8 und somit an den Schalter 3, sowie über eine Leitung 30 an den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 angeschlossen. Der Schalter-Steuerschaltkreis 7 ist in 2 detailliert dargestellt, auf welche nun Bezug genommen wird.
Der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 ist dazu vorgesehen, die zuvor genannte Rücklaufperiode, oder die Dauer der Rücklaufspannung, die sich aufbaut, wenn die während jeder Brennzeit des Schalters 3 in dem Transformator 2 gespeicherte Energie während der darauf folgenden Sperrzeit des Schalters freigegeben wird, zu ermitteln. Um dies zu erreichen, ist der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 über die Leitungen 34 und 35 an die entgegengesetzten Enden der Tertiärwicklung 17 angeschlossen. Über den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 wird unter Bezugnahme auf 3 mehr erläutert werden.
Verbunden mit der Ausgangsleistung 36 des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 erzeugt der Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 Signale, die für zwei Referenzperioden vom Beginn jeder Rücklaufperiode ab charakteristisch sind, um sie über die Leitungen 37 und 37 dem Lastgrößendiskriminator 13 zuzuführen. Auch der Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 ist in 3 detailliert dargestellt.
Der Lastgrößendiskriminator 13 verwendet die Ausgangssignale des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 und des Referenzperioden-Generatorschalt kreises 12 um zu entscheiden, ob der Energiebedarf der Last 20 normal oder gering ist. Das Ergebnis dieser Entscheidung wird über die Leitung 27 dem Schalter-Steuerschaltkreis 7 zugeführt. Der Schalter-Steuerschaltkreis regiert dann, indem er den Schalter 3 mit einer relativ hohen Schaltfrequenz, wenn es sich herausstellt, dass der Wandler normal belastet ist, und sonst mit einer niedrigeren Schaltfrequenz ansteuert. Auch der Lastgrößendiskriminator 13 ist in 3 detailliert dargestellt.
Bezugnehmend auf 2 umfasst der Schalter-Steuerschaltkreis 7 im Wesentlichen:

1. Einen Spannungs-Rückkopplungsschaltkreis 40, um als Reaktion auf das optische Ausgangssignal des Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreises 6, (vgl. 1) ein Spannungs-Rückkopplungssignal bereitzustellen, das charakteristisch für die Ausgangspannung des Wandlers ist.
2. Einen Spannungsgesteuerten Oszillator oder VCO 42 zur Erzeugung einer Reihe von Taktsignalen mit, abhängig davon, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last steht, einer von zwei vorbestimmten verschiedenen Wiederholungsfrequenzen.
3. Einen Sägezahn-Generatorschaltkreis 43, der an den Ausgang des VCO 42 angeschlossen ist, um eine Sägezahnspannung mit einer durch die Ausgangsfrequenz des VCO bestimmten von zwei verschiedenen Frequenzen abzugeben.
4. Einen Betriebsart-Auswahlschaltkreis 44, der zwischen dem Lastgrößendiskriminator 13 und dem VCO 42 angeschlossen ist, um die Ausgangsfrequenz des letzteren, abhängig vom Energieverbrauch der Last 20, zwischen den beiden vorgesehenen Werten zu schalten.
5. Einen Vergleichen 41 mit einem Eingang, der an den Spannungs-Rückkopplungsschaltkreis 40 angeschlossen ist, und einem weiteren Eingang, der an den Sägezahn-Generatorschaltkreis 43 angeschlossen ist, um durch einen Vergleich der Ausgangssignale der Schaltkreise 40 und 43 eine Reihe von Längenmodulieren Schaltpulsen zur Ein-Aus-Steuerung des Schalters 3 abzugeben.
6. Einen Spannungs-Regulatorschaltkreis 45 zur Energieversorgung der verschiedenen notwendigen Bauteile des Schalter-Steuerschaltkreises 7.

Der Spannungs-Rückkopplungsschaltkreis 40 umfasst zusätzlich zum zuvor genannten Fototransistor 47 einen Widerstand 46. Der Fototransistor 47 hat einen Kollektor, der mit dem Versorgungsanschluss 31 verbunden ist, und einen Emitter, der über den Widerstand 46 geerdet ist. Folglich kann an der Verbindung 48 zwischen dem Widerstand 46 und dem Fototransistor 47 ein zur Ausgangspannung V₀ des Wandlers proportionaler Spannungswert erhalten werden.
Der VCO 42 erzeugt Taktsignale mit einer relativ hohen, im Stand der Technik üblichen, Frequenz von 100 kHz, falls der Energiebedarf der Last 20 normal ist, und mit einer erheblich niedrigeren Frequenz von beispielsweise 20 kHz, falls der Energiebedarf gering ist. Der Betriebsart-Auswahlschaltkreis 44 ist an den VCO 42 angeschlossen, um dessen Ausgangsfrequenzen zwischen diesen beiden Werten umzuschalten. Vorgesehen sind eine erste Stromversorgung 50, die über einen ersten Ein-Aus-Schalter 49 an den VCO 42 angeschlossen ist, sowie eine zweite Stromversorgung 52, die über einen zweiten Ein-Aus-Schalter 51 ebenfalls an den VCO angeschlossen ist. Beide Schalter 49 und 51 sind mit ihren Steuereingängen an die Ausgangsleitung 27 des Lastgrößendiskriminators 13 angeschlossen, der erste Schalter 49 über einen Inverter 53 und der zweite Schalter 51 direkt. Folglich ist der erste Schalter 49 geschlossen, wenn das Lastgrößendiskriminatorausgangssignal auf niedrig ist, was eine normale Belastung anzeigt, und der zweite Schalter 51 ist geschlossen, wenn das Lastgrößendiskriminatorausgangssignal hoch ist, was eine leichte Belastung anzeigt. Der VCO 42 gibt bei einem geschlossenen ersten Schalter 49 Taktsignale mit 100 kHz und bei einem geschlossenen zweiten Schalter 51 Taktsignale mit 20 kHz aus.
Der VCO 42 liefert die Taktsignale an den Sägezahn-Generator 43 mit der jeweiligen der beiden vorbestimmten Frequenzen. Das sich vom Generator 43 ergebenden Sägezahn-Ausgangssignal hat dieselbe Frequenz wie die eingehenden Taktsignale.
Der Vergleichen 41 hat einen negativen Eingang, der mit der Verbindung 48 des Spannungs-Rückkopplungsschaltkreises 40 angeschlossen ist, und einen positiven Eingang, der mit dem Sägezahn-Generatorschaltkreis 43 verbunden ist. Demzufolge gibt der Vergleicher 41 die Schaltpulse V_G, in 4 bei (C) dargestellt, ab, wenn die Sägezahn-Spannung höher als die Ausgangspannung des Rückkopplungsschaltkreises 40 ist. Der Ausgang des Vergleichens 41 ist über den Schalter-Ansteuerschaltkreis 8 an das Gatter des FET-Schalters 3 angeschlossen, vergleiche 1, so dass dieser Schalter durch die Schaltpulse V_G ein- und ausgeschaltet wird.
Der Spannungs-Regulatorschaltkreis 45 ist an den Versorgungsanschluss 31 des Schalter-Steuerschaltkreises 7 angeschlossen. Indem er die eingehende Versorgungsspannung reguliert, versorgt der Spannungs-Regulatorschaltkreis 45 die notwendigen Bauteile des Schalter-Steuerschaltkreises 7 mit Energie. Die einzelnen Verbindungen des Spannungs-Regulatorschaltkreises 45 an die anderen Bauteile sind nicht dargestellt, da sie für die Erfindung nicht von Bedeutung sind.
Im Einzelnen bezugnehmend auf 4, wird offensichtlich, dass die von dem Schalter-Steuerschaltkreis 7 ausgehenden Schaltpulse V_G, in dieser Figur bei (C) dargestellt, abhängig davon, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last steht, zwei verschiedene Perioden T₁ und T₂ aufweisen, wobei T₁ kleiner als T₂ ist. Die Schaltpulse V_G weisen die erste Periode T₁ auf, die der 100 kHz Ausgangsfrequenz des VCO 42 entspricht, falls das Ausgangssignal RSFF₇₄ des Lastgrößendiskriminators 13 auf niedrig ist, wie bei (K) in 4 vor t₅ und nach t₂₁, was eine normale Last anzeigt. Die Schaltpulse V_G weisen die zweite Periode T₂ auf, die der 20 kHz Ausgangsfrequenz des VCO 42 entspricht, falls das Ausgangssignal RSFF₇₄ des Lastgrößendiskriminators 13 auf hoch ist, wie bei (K) in 4 von t₅ bis t₂₁, was eine geringe Last anzeigt. Im Zusammenhang mit 4 wird angemerkt, dass Schaltpulse V_G in den kurzen Übergangszeiten von normaler zu geringer Last und andersherum in ihrer Periode unbestimmt sind.
Zur Untersuchung des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11, des Referenzperioden-Generatorschaltkreises 12 und des Lastgrößendiskriminators 13 wird nun auf 3 Bezug genommen. Der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 umfasst einen Vergleichen 61 mit einem positiven Eingang, der über eine Leitung 34 an ein Ende der Tertiärwicklung 17 angeschlossen ist, vgl. 1, und einen negativen Eingang, der an eine Referenzspannungsquelle 62 angeschlossen ist. Wie bei (D) in 4 und bei (B) in 5 dargestellt, wobei letztere Figur zu Erklärung der Funktionsweise des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 dient, liegt die Referenzspannung V_R der Quelle 62 zwischen dem augenblicklichen Maximum und Minimum der der Spannung V₃ über die Tertiärwicklung 17, inklusive der Rücklaufspannung. Da, wie bei (B) in 5 gezeigt, die Referenzspannung V_R sowohl die Rücklaufspannung, als auch die Schwingungsspannung kreuzt, gibt der Vergleichen 61, wie bei (C) in 5 dargestellt, während der Rücklaufperioden von t₃ bis t₄ und von t₇ bis t₈, sowie während der darauf folgenden Schwingungsperioden Pulse ab.
Ein Pulsabfallsflanken-Detektorschaltkreis 63, ein weiteres Bauteil des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11, umfasst eine NOT-Schaltung 66 und ein NOR-Gatter 67. Das NOR-Gatter 67 hat einen Eingang, der über die NOT-Schaltung 66 an den Vergleichen 61 angeschlossen ist, sowie einen weiteren Eingang, der direkt an den Vergleichen 61 angeschlossen ist. Bei Einspeisung des in 5(C) dargestellten Ausgangssignal des Vergleichers 61, gibt die NOT-Schaltung 66 eine verzögerte Phaseninvertierung des Eingangssignals aus, wie in 5(D) dargestellt. Das NOR-Gatter 67 nimmt sowohl diese verzögerte Invertierung des Ausgangssignal des Vergleichens, als auch das ursprüngliche Ausgangssignal des Vergleichens auf und gibt als Resultat eine Reihe von kurzzeitigen Pulsen ab, wie von t₄ bis t₅, von t_4' bis t_5' und von t₈ bis t₉ in 5(E). Die Anstiegsflanken dieser Ausgangspulse des NOR-Gatters sind mit den Abfallflanken der Ausgangspulse des Vergleiches 61 synchron.
Noch ein weiteres Bauteil des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 ist ein RS-Flipflop 64 mit einem Setz-Eingang S, der über die Leitung 30 an die Ausgangsleitung 29 des Schalter-Steuerschaltkreises 7 angeschlossen ist, vgl. 1, und einem Rücksetz-Eingang R, der an das NOR-Gatter 67 angeschlossen ist. Das resultierende Ausgangssignal Q des Flipflops 64 ist als (F) in 5 dargestellt, und ist von t₄ bis t₅, und von t₈ bis t₁₁ auf niedrig.
Der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11 umfasst weiterhin ein AND-Gatter 65, mit einem Eingang, der an den Vergleichen 61 angeschlossen ist, und einem anderen Eingang, der an das Flipflop 64 angeschlossen ist. Demzufolge liefert das AND-Gatter 65, wie in (E) in 4 und (G) in 5 dargestellt, etwas, das als Rücklaufperiodensignal V_f bezeichnet werden kann und charakteristisch für die Rücklaufperiode T_f ist. Es sollte klar sein, das mit dem Begriff „Rücklaufperiode" nur die Periode gemeint ist, während der die in dem Transformator 2 während jeder Brennzeit des Schalters 3 gespeicherte Energie kontinuierlich während der darauf folgenden Sperrzeit des Schalters freigegeben wird. Der Begriff ist folglich ausschließlich für die Schwingungsperioden wie von t₈ bis t₉ und von t₁₃ bis t₁₅ in 4 und von t₈ bis t₁₀ in 5 vorgesehen. Das Schwingen beruht auf der Induktivität des Transformators 2 und auf den Streukapazitäten des Transformators und des Schalters 3.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 umfasst der Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 ein T-Flipflop 69 mit einem invertierenden Triggereingang T, der über eine NOT-Schaltung 68 an den Ausgang 36 des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 angeschlossen ist, um das Rücklaufperiodensignal V_f einzuspeisen. Demzufolge gibt das Flipflop 69, getriggert durch die ansteigenden Flanken der in dem Rücklaufperiodensignal V_F enthaltenen Pulse, wie bei t₃, t_7', t₁₁, t₁₆, t₁₉ und t₂₄ in (E) in 4, Pulse ab, wie bei t₃, t₁₁ und t₁₉ in (F) in 4. Dieses Flipflop 69 dient dazu, die Startzeiten der Rücklaufspannung unabhängig davon, wie kurz deren Dauer ist, korrekt zu erkennen.
Das Flipflop 69 ist mit seinem Ausgang Q sowohl an einen ersten Referenzperioden-Generator 70 als auch an einen zweiten Referenzperioden-Generator 71 angeschlossen. Diese Generatoren 70 und 71 sind beides Timer, die als Reaktion auf die Anstiege der Ausgangspulse des Flipflops 69, wie bei t₃, t₁₁ und t₁₉ in 4(F), Pulse mit einer Pulslänge ausgeben, die für eine erste T_A und eine zweite T_B Referenzperiode charakteristisch sind, vgl. (G) und (H) in 4. Die erste Referenzperiode T_A, dargestellt durch die Perioden t₃–t₅, t₁₁–t₁₁ und t₁₉–t₂₀ in 4(G), wird der Rücklaufperiode bei der minimalen normalen an dem Wandler anliegende Last gleichgesetzt. Andererseits wird die zweite Referenzperiode T_B, dargestellt durch die Perioden t₃–t₆, t₁₁–t₁₄ und t₁₉–t₂₀ in 4(H), länger als die erste Referenzperiode T_A gesetzt. Die Referenzperioden T_A und T_B werden so festgelegt, dass die Größe der Last auf dem Wandler hysteresisch auf Basis der Rücklaufperiode T_f bestimmt wird. Im Allgemeinen kann der Zeitunterschied zwischen den beiden Referenzperioden T_A und T_B frei gewählt werden, für die besten Resultate kann er jedoch im Bereich von 0,1 bis 10 Mikrosekunden oder ähnlich sein.
Entsprechend des speziellen Schaltkreisdesigns aus 3, erzeugen die Referenzperioden-Generatoren 70 und 71, getriggert durch das T-Flipflop 69, alle zwei Ein-Aus-Zyklen des Schalters 3 jeweils einen Puls der Länge T_A oder T_B. Dies ist nicht unbedingt notwendig: die Referenzperioden-Generatoren 70 und 71 können, wenn sie stattdessen durch das AND-Gatter 65 des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 getriggert werden, dazu veranlasst werden, für jeden Ein-Aus-Zyklus des Schalters 3 einen Referenzperioden-Puls zu erzeugen.
Der Lastgrößendiskriminator 13, ebenfalls in 3 dargestellt, ist dazu ausgelegt, durch einen Vergleich der Rücklaufperiode T_f und der Referenzperioden T_A und T_B zu entscheiden, ob der Wandler normal oder gering belastet ist. Er umfasst zwei D-Flipflops 72 und 73 sowie ein RS-Flipflop 74. Beide D-Flipflops 72 und 73 sind mit ihren Dateneingängen D an den Ausgang 36 des Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreises 11 angeschlossen. Das erste D-Flipflop 72 ist mit seinem Phaseninvertierenden Takteingang CK an dem ersten Referenzperioden-Generator 70 des Referenzperioden-Generatorschaltkreises 12 angeschlossen und das zweite D-Flipflop 73 ist mit seinem Phaseninvertierenden Takteingang CK an den zweiten Referenzperioden-Generator 71 angeschlossen.
Es ist folglich ersichtlich, dass das erste D-Flipflop 72 an den abfallenden Flanken der Ausgangspulse des ersten Referenzperioden-Generators 70, wie bei t₅, t₁₂ und t₂₀ in 4(G), das Rücklaufperiodensignal V_f, vgl. 4(E), aufnimmt. Beispielsweise ist das Rücklaufperiodensignal V_f bei t₅ auf niedrig, so dass das invertierende Ausgangssignal des ersten D-Flipflops 72 auf hoch geht, vgl. 4(I). Die in 4 von t₁₁ bis t₁₃ dargestellte Rücklaufperiode ist aufgrund eines Abfalls der Schaltfrequenz in Betrieb in der Betriebsart bei geringer Last länger als die erste Referenzperiode T_A von t₁₁ bis t₁₂. Folglich geht, wie in 4(I) dargestellt, das invertierende Ausgangssignal des ersten D-Flipflops 72 bei t₁₂ auf niedrig.
Das zweite D-Flipflop 73 des Lastgrößendiskriminators 13 nimmt an den abfallenden Flanken der Ausgangspulse des zweiten Referenzperioden-Generators 71 des Referenzperioden-Generatorschaltkreises 12, wie bei t₆, t₁₄ und t₂₁ in 4(H), das Rücklaufperiodensignal V_f auf. Das Rücklaufperiodensignal V_f ist bei t₆ und t₁₄ auf niedrig, so dass das nichtinvertierende Ausgangssignal des zweiten D-Flipflops 73, wie in 4(J) dargestellt, auf niedrig bleibt. Das nichtinvertierende Ausgangssignal des zweiten D-Flipflops 73 geht jedoch bei t₂₁ auf hoch, weil dann das Rücklaufperiodensignal V_f auf hoch ist.
Es wird verstanden worden sein, dass die beiden D-Flipflops 72 und 73 des Lastgrößendiskriminators 13 jeweils durch die abfallenden Flanken der Ausgangspulse der Referenzperioden-Generatoren 70 und 71 des Referenzperioden-Generatorschaltkreises 12 getaktet werden. Diese abfallenden Flanken der Ausgangspulse der Generatoren 70 und 71 zeigen jeweils das Ende der vordefinierten Referenzperioden T_A und T_B vom Auftauchen der Rücklaufspannung V_f ausgehend an.
Das RS-Flipflop 74, das letzte Bauteil des Lastgrößendiskriminators 13 aus 3, hat einen Setz-Eingang S, der an das invertierende Ausgangssignal des ersten D- Flipflops 72 angeschlossen ist, sowie einen Rücksetz-Eingang R, der an das nichtinvertierende Ausgangssignal des zweiten D-Flipflops 73 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 74 geht bei t₅ auf hoch, vgl. 4(K), wenn das invertierende Ausgangssignal des ersten D-Flipflops 72 auf hoch geht, vgl. 4(I). Danach wird der RS-Flipflop 74 zurückgesetzt, wenn das nichtinvertierende Ausgangssignal des zweiten D-Flipflops 73 auf hoch geht, vgl. 4(J), mit dem Ergebnis, dass sein nichtinvertierendes Ausgangssignal bei t₂₁ auf niedrig geht, vgl. 4(K). Der niedrige Zustand des RS-Flipflops 74, sowohl vor t₅ als auch nach t₂₁ in 4, zeigt eine normale Last auf dem Wandler an, während sein hoher Zustand, von t₅ bis t₂₁, eine geringe Last auf dem Wandler anzeigt. Dieses Ausgangssignal des RS-Flipflops 74 wird im Folgenden als Lastgrößendiskriminatorsignal bezeichnet.
Es muss an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen werden, dass der Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 und der Lastgrößendiskriminator 13 der dargestellten Schaltkreisanordnungen dazu dienen, die Größe der Last hysteresisch zu ermitteln, wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird. Angenommen, die Größe der Last würde ausschließlich durch den ersten Referenzperioden-Generator 70 und das erste D-Flipflop 72 bestimmt werden. Dann würde das Ausgangssignal des D-Flipflops 72, vgl. 4(I) das Lastgrößendiskriminatorsignal darstellen. Falls, in den angenommenen Fall, sich die Brennzeiten des Schalters 3 mit einer Schrittweisen Abnahme des Energiebedarfs der Last wie von t₁ bis t₂ in 4(C) verringern würden, so würde die Rücklaufperiode T_f kürzer werden, wie von t₃ bis t₄ in 4(E). Das invertierende Ausgangssignal des D-Flipflops 72 würde bei t₅ in 4(I) auf hoch gehen und somit anzeigen, dass der Wandler gering belastet ist. Die Schaltfrequenz würde dann für den Betrieb in der Betriebsart für geringe Last abfallen, beispielsweise von 100 kHz auf 20 kHz. Der sich daraus ergebende Abfall in der relativen Einschaltdauer des Schalters 3 würde zu einem Abfall in der Ausgangspannung V₀ des Wandlers führen. Demzufolge würde sich die Dauer der Schaltpulse V_G, vgl. 4(C), im Vergleich mit dem Puls von t₁ bis t₁ verlängern, wie von t₉ bis t₁₀, so dass die Rücklaufperiode T_f länger als die erste Referenzperiode T_A werden würde, wie von t₁₁ bis t₁₃ in 4(E).
Demzufolge würde das invertierende Ausgangssignal des D-Flipflops 72 bei t₁₂, vgl. 4(I), auf niedrig gehen und somit eine normale Last anzeigen, obwohl der Wandler in Wirklichkeit gering belastet ist. Wie bereits erwähnt wurde, wäre dieses Flipflop-Ausgangssignal bei Abwesenheit des zweiten Referenzperioden-Generators 72, des zweiten D-Flipflops 73 und des RS-Flipflops 74 das Lastgrößendiskriminatorsignal. Das Resultat wäre eine Übersteuerung des Regelsystems, wobei sich die Betriebsarten für normale und geringe Last alternierend wiederholen würden. Eine derartige Wiederholung der beiden Betriebsarten würde auch dazu führen, dass die Ein-Aus-Zyklen des Schalters 3 unregelmäßig werden, wie von t₁ bis t₄ und t₁₇ bis t₂₂, in 4, was zu einer Erzeugung von Rauschen führen würde, das durch einen Rauschfilter nur schwer entfernt werden könnte. Ein zusätzliches Ergebnis wäre die Instabilität der Ausgangspannung V₀ des Wandlers.
Im Gegensatz dazu wird der RS-Flipflop 74 gemäß des hysteresischen Lastgrößendiskriminators 13 nicht auf den t₁₂-Wechsel des Ausgangssignal-Zustands des ersten D-Flipflops 72, vgl. 4(I), reagieren, und auf hoch bleiben, vgl. (K) derselben Figur. Demzufolge wird, falls die Rücklaufperiode T_f zunächst kürzer als die erste Referenzperiode T_A wird, wie von t₃ bis t₄ in 4, keine Veränderung in dem Ausgangssignal des Lastgrößendiskriminators auftreten, selbst die Rücklaufperiode als Resultat des Schattens im Folgenden länger als die erste Referenzperiode wird. Nur wenn die Rücklaufperiode T_f länger als die zweite Referenzperiode T_B wird, tritt eine Veränderung in dem Resultat der Lastbestimmung durch das RS-Flipflop 74 auf, wie bei t₂₁ in 4.
Auf ähnliche Weise tritt, nachdem der Wandler bei t₂₁ in die Betriebsart mit normaler Last gesetzt wurde, in der der Schalter 3 mit der ersten Periode T₁ ein- und ausgeschaltet wird, keine Veränderung in der Betriebsart ein, wenn die Rücklaufperiode T_f so kurz wie von t₂₆ bis t₂₇ in 4(E) und kleiner als die zweite Referenzperiode T_B, die in der gleichen Fig. bei (N) von t₂₆ bis t₂₈ zu sehen ist, wird. Ein Übergang in die Betriebsart mit geringer Last wird demnach auftreten, wenn die Rücklaufperiode T_f kürzer als die erste Referenzperiode T_A wird, wie von t₃ bis t₄. Die Hysterese des Lastgrößendiskriminators 13 bringt dieselben Vorteile mit sich wie eine Vergleicher- oder Schmidt-Trigger-Schaltung.
Der Ausgang des Lastgrößendiskriminators 13 aus 3 ist, wie zuvor beschrieben, an den Schalter-Steuerschaltkreis 7 aus 2 oder an den darin gezeigten Betriebsart-Auswahlschaltkreis 44 angeschlossen. Der erste Schalter 49 dieses Betriebsart-Auswahlschaltkreises 44 wird geöffnet und der zweite Schalter 51 wird geschlossen, wenn der RS-Flipflop 74 des Lastgrößendiskriminators 13 wie bei t₅ in 4(K) auf hoch geht. Der VCO 42 wird demnach seine Ausgangsfrequenzen auf 20 kHz setzen, mit dem Ergebnis, dass der Vergleichen 41 Schaltpulse V_G mit der zweiten Periode T₂ ausgibt, vgl. 4(C). Andererseits wird der erste Schalter 49 des Betriebsart-Auswahlschaltkreises 44 geschlossen und der zweite Schalter 51 wird geöffnet, wenn das RS-Flipflop 74 des Lastgrößendiskriminators 13, wie bei t₂₁ in 4(K), auf niedrig geht. Daraufhin wird der VCO 42 seine Ausgangsfrequenzen auf 100 kHz umschalten, was zu einer Erzeugung von Schaltpulsen mit der zweiten Periode T₁ durch den Vergleichen 41 führt.
Mit dem demzufolge durch die Schaltpulse V_G ein- und ausgeschaltetem Schalter 3 ergibt sich bei jeder Brennzeit dieses Schalters ein Stromfluss I₁, vgl. 4(B), durch den die Stromversorgung 1, die Primärwicklung 15 und den Schalter 3 umfassenden Pfad. Da die Primärwicklung 15 eine Induktivität aufweist, wird die Größe des Stroms I₁ mit einem Gradienten ansteigen. Die Dioden 18 und 32 sind während der Brennzeiten des Schalters 3 beide nichtleitend, so dass der Transformator 2 als Ergebnis eines derartigen Stromflusses Energie speichert, da die Sekundärwicklung 16 und die Tertiärwicklung 17 beide eine entgegengesetzte Polarität zur Primärwicklung 15 aufweisen. Die gespeicherte Energie wird beim anschließenden Sperren des Schalters 3 freigegeben, was zum Aufbau einer Rücklaufspannung führt. Die Dioden 18 und 32 werden beide leitend, was ein Aufladen der Kondensatoren 19 und 33 ermöglicht.
Die LED 25 des Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreises 6, vgl. 1, wird mit einer Intensität leuchten, die zur an die Last 20 angelegten Ausgangspannung V₀ des Wandlers proportional ist, und den Fototransistor 47 des Spannungs-Rückkopplungsschaltkreises 40, vgl. 2, bestrahlen. Der Widerstand dieses Fototransistors 47 wird niedriger, wenn die Ausgangspannung V₀ einen Zielbereich überschreitet. Der niedrigere Widerstand des Fototransistors erhöht den an der Verbindung 48 zwischen dem Fototransistor und dem Widerstand 46 anliegenden Spannungswert. Beim Aufnehmen dieses höheren Spannungswerts an seinem negativen Eingang wird der Vergleicher 41 Schaltpulse kürzerer Dauer ausgeben. Der Schalter 3 wird dann für kürzere Zeiträume leitend, um die Ausgangspannung V₀ abzusenken, bis sie in den Zielbereich fällt. Die Umkehrung eines derartigen Vorgangs findet statt, wenn die Ausgangspannung V₀ unter den Zielbereich fällt.
Bei einem derartigen Aufbau und Funktionsweise des Wandlers aus 1 können die Vorteile, die durch diese spezielle Ausführungsform der Erfindung gewonnen werden, wie folgt wiederholt werden:

1. Durch den Lastgrößendiskriminator 13 im Zusammenwirken mit dem Rücklaufperiode-Bestimmungsschaltkreis 11 und dem Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 kann zum Einsparen von Energie unter geringer Last akkurat bestimmt werden, ob der Wandler unter normaler oder geringer Last steht.
2. Die Größe der Last wird durch einen hysteresischen Vergleich der Rücklaufperioden Tf und der zwei Referenzperioden T_A und T_B bestimmt, so dass ein Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten des Wandlers selbst im Fall einer Schrittweisen Änderungen der Größe der Last stabil erreicht wird. Infolgedessen wird in beiden Betriebsarten nicht nur die Ausgangspannung des Wandlers stabilisiert, sondern es kann auch die Schaltfrequenz von unvorhersehbaren und unbestimmten Veränderungen frei gehalten werden. Deshalb kann das magnetostriktive Rauschen des Transformators einfacher als bisher unterdrückt werden.
3. Der Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis 11, der Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 sowie der Lastgrößendiskriminator 13 können alle zum größten Teil aus logischen Schaltungen bestehen und somit in Form von integrierten Schaltungen hergestellt werden.

Ausführungsform gemäß 6–8
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers ist in ihrer Gesamtheit in 6 dargestellt. 7 ist eine detailliertere Darstellung ihres Referenzspannungs-Generatorschaltkreises 12 und des Lastgrößendiskriminators 13, und 8 ist ein Wellenform-Diagramm zur Erklärung ihrer Funktionsweise. Ein Vergleich der 1 und 6 zeigt, dass dieser Wandler aus 6 sich von dem aus 1 dahingehend unterscheidet, dass er keinen Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreise 11 aufweist. Stattdessen ist der Schalter-Steuerschaltkreis 7 neben seiner Verbindung durch die Leitung 30 an den Referenzperioden-Generatorschaltkreis 12 über die Leitung 30a direkt an den Lastgrößendiskriminator 13 angeschlossen. In allen anderen Details vom Aufbau her ist der Wandler aus 6 dem aus 1 sehr ähnlich.
Bezugnehmend auf 7 sind der Referenzspannungs-Generatorschaltkreis 12 und der Lastgrößendiskriminator 13 vom Aufbau her identisch zu den in 3 gezeigten. Lediglich die NOT-Schaltung 68 und die Dateneingänge D der D-Flipflops 72 und 73 sind über die Leitung 30a an den Schalter-Steuerschaltkreis 7 angeschlossen. Diese Leitung dient zur Bereitstellung der Schaltpulse V_G an die genannten Schaltelement 68, 72 und 73, um diesen die Brennzeiten T_on des Schalters 3, vgl. 8(C), zur Verfügung zu stellen.
Im Betrieb gibt das T-Flipflop 69 des in 7 dargestellten Referenzperioden-Generatorschaltkreises 12 als Reaktion auf die Schaltpulse V_G, vgl. 8(C), von denen jeder eine Länge von T_on aufweist, eine Reihe von Pulsen TFF₆₉, vgl. 8(D), ab. Jeder Ausgangspuls TFF₆₉ des Flipflops 69 steigt mit dem Auftreten jedes weiteren Schaltpulses V_G an. Beim Eingeben dieser Pulse TFF₆₉ stellen die Referenzperioden-Generatoren 70 und 71 die in 8(E) bzw. (F) dargestellten Pulse zur Zuführung an den Lastgrößendiskriminator 13 bereit, von denen jeder mit einem Flipflop-Ausgangspuls ansteigt und über die vorbestimmte Referenzperiode T_A oder T_B andauert.
Die D-Flipflops 72 und 73 des Lastgrößendiskriminators 13 nehmen jeweils getaktet durch die abfallenden Flanken der Ausgangspulse der Referenzperioden-Generatoren 70 bzw. 71 die Schaltpulssignale V_G auf. Die resultierenden Ausgangssignale dieser Flipflops 72 und 73 sind in 8(G) und (H) dargestellt. Demzufolge besteht die Funktion der Flipflops 72 und 73 im Wesentlichen darin, zu bestimmen, ob die jeweilige Brennzeit T_on des Schalters 3 länger oder kürzer als die beiden vorbestimmten Perioden T_A und T_B ist. Der RS-Flipflop 74 wird jeweils durch die ansteigenden Flanken der Ausgangspulse der D-Flipflops 72 und 73, vgl. 8(G) und (H), gesetzt bzw. zurückgesetzt und liefert das in 8(I) dargestellte Ausgangssignal.
Die Brennzeiten T_on des Schalters 3, vgl. 8(C), sind zu den Rücklaufperioden T_f, vgl. 4(E) proportional. Folglich kann durch einen Vergleich der Schalterbrennzeiten T_on und der Referenzperioden T_A und T_B wie zuvor bestimmt werden, ob der Wandler normal oder gering belastet ist.
Ausführungsform gemäß der 9 und 10
Der in 2 detailliert dargestellte Schalter-Steuerschaltkreis 7 des Wandlers aus 1 kann modifiziert werden, wie in 9 mit 7a gezeigt. Der modifizierte Schalter-Steuerschaltkreis 7a unterscheidet sich von seinem Gegenstück 7 aus 2 dahingehend, dass er keinen zweiten Schalter 51 und keine zweite Spannungsquelle 52 aufweist, wie sie bei letzterem vorhanden sind, sondern anstelle dessen einen intermittierenden Schalter-Ansteuerschaltkreis 80. Der intermittierende Schalter-Ansteuerschaltkreis 80, der zwischen dem in 3 detailliert gezeigten Lastgrößendiskriminator 13 und dem Schalter 49 angeschlossen ist, schließt diesen Schalter zum intermittierenden Betrieb des Wandlers unter geringer Last zu vorbestimmten Zeitintervallen.
Der intermittierende Schalter-Ansteuerschaltkreis 80 liefert das in 10(C) gezeigte Signal für Betrieb mit geringer Last. Wie aus einem Vergleich von (B) und (C) in dieser Figur ersichtlich wird, verbleibt das Signal für Betrieb mit geringer Last auf hoch, solange das Lastgrößendiskriminationssignal wie vor t₁ und nach t₅ auf niedrig ist, was eine normale Last anzeigt. Liegt das Lastgrößendiskriminationssignal andererseits auf hoch, so nimmt das Signal für Betrieb mit geringer Last die Form einer Reihe diskreter Pulse an, von denen jeder eine Länge aufweist, die länger als die Periode T₁ der dem Schalter 3 zugeführten Schaltpulse ist, vgl. 10(A). Die Längen dieser Ausgangspulse des intermittierenden Schalter-Ansteuerschaltkreises 80 sowie deren Abstand während des Betriebs mit geringer Last sind in dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung dreimal so lang wie die Periode T₁ der Schaltpulse. Dieser Pulse werden an den Steuereingang des Schalters 49 angelegt, um diesen in regelmäßigen Intervallen zu schließen.
Liegt der Wandler unter geringer Last, so wird der VCO 42 durch die Stromversorgung 50 intermittierend versorgt und erzeugt Pulse, wie von t₂–t₃ und von t₄–t₅ in 10(D). Die durchschnittliche Anzahl von Schaltervorgängen pro Zeiteinheit während des Betriebs mit geringer Last von t₁–t₅ in 10 ist demzufolge geringer als die beim Betrieb in normaler Betriebsart während der Zeit vor t₁ und nach t₅, woraus sich eine Reduzierung der Schaltverluste ergibt.
Ausführungsform gemäß 11–13
Der in 11 dargestellte Gleichspannungswandler weist einen weiteren modifizierten Schalter-Steuerschaltkreis 7b auf, der in 12 detailliert gezeigt wird, sowie einen Widerstand 4, der zur Erfassung des durch den Schalter fließenden Stroms zwischen den Schalter 3 und den geerdeten Versorgungsanschluss 1b geschaltet ist. Die Verbindung zwischen dem Schalter 3 und dem Widerstand 4 ist über eine Leitung 25 an den zweiten modifizierten Steuerschaltkreis 7b angeschlossen. Alle anderen Details des Aufbaus sind so wie zuvor in Verbindung mit dem Wandler aus 1 dargestellt.
Der zweite modifizierte Schalter-Steuerschaltkreis 7b ist zum Betrieb des Wandlers sowohl in der Betriebsart für normale Last, in der wie in einem gewöhnlichen frei schwingenden Wandler die Schaltfrequenz umgekehrt proportional zu Last ansteigt, als auch in der Betriebsart für geringer Last, in der die Schaltfrequenz niedriger als in der Betriebsart mit normaler Last ist, ausgelegt.
Speziell bezugnehmend auf 12 umfasst der Schalter-Steuerschaltkreis 7b zusätzlich zu den verschiedenen anderen Schaltelementen, die in dem Schalter-Steuerschaltkreis 7 aus 2 vorhanden sind und die demzufolge mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, einen Vergleicher 81, ein RS-Flipflop 82, ein NOR-Gatter 83, eine NOT-Schaltung 84 sowie einen Verstärkerschaltkreis 85. Der positive Eingang des Vergleiches 81 ist über die Leitung 26 an die Verbindung zwischen dem Schalter 3 und dem Widerstand 4 angeschlossen, um mit dem Schalterstromsignal versorgt zu werden, das eine zur Größe des durch den Schalter fließenden Stroms proportionale Spannung V_a aufweist. Der negative Eingang des Vergleichens 81 ist an die Verbindung 48 zwischen dem Widerstand 46 und dem Fototransistor 47 angeschlossen. Der Widerstand 46 ist mit seiner einen Seite an dem Versorgungsanschluss 31 angeschlossen und ist mit seinem anderen Ende über den Fototransistor 47 geerdet. Wie zuvor gesagt, ist dieser Fototransistor optisch an die LED 25 des Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreises 6, vgl. 11, gekoppelt. Die Verbindung 48 ist weiterhin an den Verstärkerschaltkreis 85 angeschlossen.
An der Verbindung 48 zwischen dem Widerstand 46 und dem Fototransistor 47 erhält man das Spannungsrückkopplungssignal mit einer Spannung V_b, welches die Teilung der Versorgungsspannung durch den Widerstand 46 und den Fototransistor 47 wiedergibt. Die Spannung V_b ist umgekehrt proportional zur Ausgangspannung V₀ des Wandlers. Beim Vergleichen des Schalterstromsignals V_a und des Spannungsrückkopplungssignal V_b, vgl. 13(B), liefert der Vergleichen 81 das Ausgangssignal V_c, in derselben Figur bei (C) dargestellt.
Der VCO 42 ist über den ersten Schalter 49 an den Verstärkerschaltkreis 85 und über den zweiten Schalter 51 an die Stromversorgung 52 angeschlossen. Wie in dem Schalter-Steuerschaltkreis aus 2 werden die Schalter 49 und 51 durch das vom Lastgrößendiskriminator 13 über die Leitung 27, vgl. 11, bereitgestellte Lastgrößendiskriminationssignal abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Demzufolge wird der VCO 42 in der Betriebsart mit normaler Last als Reaktion auf das Ausgangssignal des Verstärkerschaltkreises 85 die Pulse V_osc mit der veränderlichen Periode T₁ erzeugen, wie von t₁ bis t₇ in 13(A). Andererseits wird der VCO 42 in der Betriebsart mit geringer Last auf die Versorgungsspannung der Quelle 52 reagieren und die Pulse mit der konstanten Periode T₂ erzeugen, wie von t₇ bis t₁₂ in 13(A). Diese Ausgangspulse des VCO 42 werden sowohl über die NOT-Schaltung 84 an das RS-Flipflop 82, als auch direkt an das NOR-Gatter 83 angelegt.
Das RS-Flipflop 82 hat einen Setz-Eingang S, der über die NOT-Schaltung 84 an den VCO 42 angeschlossen ist, einen Rücksetz-Eingang R, der an den Vergleichen 81 angeschlossen ist, sowie einen invertierenden Ausgang Q, der an das NOR-Gatter 83 angeschlossen ist. Dieses NOR-Gatter 83 ist mit seinem Ausgang über die Leitung 29 an den Schalter-Ansteuerschaltkreis 8 angeschlossen, vgl. 11. Das Flipflop 82 stellt das in 13 bei (D) dargestellte Signal bereit und das NOR-Gatter 83 die bei (E) in derselben Figur dargestellten Schaltpulse.
Ist das Lastgrößendiskriminationssignal auf der Leitung 27 auf niedrig, was eine normale Last anzeigt, wie von t₁ bis t₇ in 13, so ist der erste Schalter 49 geschlossen und der zweite Schalter 51 offen. Der VCO 42 gibt dann mit einer Wiederholungsfrequenz, die proportional zum Ausgangssignal des Verstärkerschaltkreises 85 ist, Taktpulse V_osc aus, vgl. 13(A). Da der Setz-Eingang S über die NOT-Schaltung 84 an den VCO 42 angeschlossen ist, wird das Flipflop 82 durch die abfallenden Flanken der Ausgangspulse des VCO 42, vgl. 13(A), getriggert. Das Flipflop 82 wird demzufolge bei t₁, t₄ und t₆ in 13 gesetzt, wobei sein invertierendes Ausgangssignal, wie bei (D) in derselben Figur dargestellt, auf niedrig geht. Betrachtet man (A) und (D) in 13, so wird ersichtlich, dass beide Ein gänge des NOR-Gatters 83 von t₁ bis t₂ und von t₄ bis t₅ auf niedrig sind, so dass sein Ausgangssignal während dieser Perioden auf hoch liegt, vgl. 13(E). Diese Ausgangspulse des NOR-Gatters 83 stellen die Schaltpulse V_G dar, die über den Schalter-Ansteuerschaltkreis 8 an das Gatter des FET-Schalters 3 angelegt werden, vgl. 11.
Aus (C), (D) und (E) in 13 wird ersichtlich, dass der Schalter 3 geschlossen gehalten wird, bis das Flipflop 82 durch das Ausgangssignal V_c des Vergleichens 81 zurückgesetzt wird. Während jeder derartigen Brennzeit des Schalters 3 fließt ein Strom durch die serielle Schaltung aus dem Schalters 3, dem Widerstand 4 und der Primärwicklung 5, dessen Größe aufgrund der Induktivität der Primärwicklung schnell zunimmt. Demzufolge ist über den Widerstand 4 das in 13(B) dargestellte Schalterstromsignal V_a gegeben. Bei Eingabe dieses Schalterstromsignals V_a und des Spannungsrückkopplungssignals V_b in den Vergleichen 81 des Schalter-Steuerschaltkreises 7b, gibt dieser jedes Mal, wenn das Schalterstromsignal das Niveau des Spannungsrückkopplungssignals erreicht, wie bei t₂ und t₅ in 13(C), einen Puls ab. Jeder derartige Puls setzt das Flipflop 82, vgl. 13(D) zurück und beendet somit eine Brennzeit des Schalters 3, vgl. (E) in derselben Figur.
Die Größe des Spannungsrückkopplungssignals V_b ist proportional zum Energieverbrauch der Last 20, ebenso wie die Zeitdauer, während der das Flipflop 82 gesetzt bleibt, und die Länge jedes Ausgangspulses des NOR-Gatters. Die Ein-Ausschalt-Frequenz des Schalters 3 ist umgekehrt proportional zum Energieverbrauch der Last 20.
Der erste Schalter 49 des in 12 dargestellten Schalter-Steuerschaltkreises 7b ist offen und der zweite Schalter 51 geschlossen, wenn das Lastgrößendiskriminationssignal auf der Ausgangsleitung 27 des Lastgrößendiskriminators 13 auf hoch liegt, was eine leichte Last anzeigt, wie von t₈ bis t₁₂ in 13. Durch die konstante Spannung der Quelle 52 mit Energie versorgt, gibt der VCO 42 Pulse mit einer konstanten Wiederholungsfrequenz ab, vgl. 13(A). Die Periode T₂ dieser Pulse mit konstanter Frequenz im Betrieb unter geringer Last ist küruer als die maximale Pe riode T₁ der Pulse im Betrieb mit normaler Last vor t₇. Die Funktionsweise des Wandlers in der Betriebsart für geringe Last ist analog zu der in der Betriebsart für normale Last mit der Ausnahme, dass der Schalter 3 mit einer konstanten Ein-Ausschalt-Periode T₂ angesteuert wird.
Demzufolge verwendet der Wandler aus 11 die Rücklaufspannung, um herauszufinden ob er sich unter normaler oder geringe Last befindet, wobei die Schaltvorgänge pro Zeiteinheit in der Betriebsart für geringe Last reduziert sind, um eine höhere Effizienz zu erreichen. Die Entscheidung über die Größe der Last durch den Lastgrößendiskriminator 13 wird wie in dem Wandler aus 1 hysteresisch durchgeführt. Der Wandler aus 11 kann weiterhin verändert werden, um die Größe der Last, wie in der zweiten offenbarten Ausführungsform von der Erfindung, durch einen Vergleich der Längen der Schaltpulse V_G, vgl. 13(E), und der beiden Referenzperioden T_A und T_B, vgl. 8, zu ermitteln.
Ausführungsform gemäß 14
14 stellt eine weitere Modifikation 7c des Schalter-Steuerschaltkreises 7b aus 12 des Wandlers aus 11 dar. Wie man bei einem Vergleich von 12 und 14 feststellt, unterscheidet sich der modifizierte Schalter-Steuerschaltkreis 7c von dem Schaltkreis 7b dahingehend, dass er zusätzlich zu all den im Schalter-Steuerschaltkreis 7b aus 12 enthaltenen Schaltungselementen einen intermittierenden Schalter-Ansteuerschaltkreis 90 und einen dritten Schalter 91 aufweist. Der zwischen den Lastgrößendiskriminator 13, vgl. 11, und den dritten Schalter 91 geschaltete intermittierende Schalter-Ansteuerschaltkreis 11 selbst ist ähnlich zu dem unter 80 in 9 dargestellten und gibt in konstanten Intervallen die in 10(C) dargestellte Pulse ab, falls das Lastgrößendiskriminationssignal auf der Leitung 27 eine leichte Last anzeigt, und schließt somit den dritten Schalter intermittierend.
Der dritte Schalter 91 ist zwischen den VCO 42 und den zweiten Schalter 51 geschaltet. In der Betriebsart für leichte Last intermittierend geschlossen, veranlasst der dritte Schalter 91 eine intermittierende Energieversorgung des VCO 42 durch die Stromversorgung 52. Folglich bietet der Schalter-Steuerschaltkreis 7c aus 14 dieselben Vorteile wie sein Gegenstück 7a aus 9. Der Schalter-Steuerschaltkreis 7c kann anstelle des Schalter-Steuerschaltkreises 7 des Wandlers aus 6 verwendet werden.
Ausführungsform gemäß 15–17
Der Gleichspannungswandler aus 15 beinhaltet einen weiteren modifizierten Schalter-Steuerschaltkreis 7d, der detailliert in 16 dargestellt ist, und ist ansonsten sehr ähnlich zu dem aus 11. Der Schalter-Steuerschaltkreis 7d verwendet die sich über die Tertiärwicklung 17 ausbildende Rücklaufspannung, um die Endzeitpunkte der Sperrzeiten des Schalters während des Betriebs in der Betriebsart für normale Last zu ermitteln, so dass die Tertiärwicklung in 15 über die Leitung 28 an den Schalter-Steuerschaltkreis 7d angeschlossen dargestellt ist.
Bezugnehmend auf 16 umfasst der modifizierte Schalter-Steuerschaltkreis 7d zusätzlich zu dem Spannungs-Regulatorschaltkreis 45 aus den Schalter-Steuerschaltkreisen 7 und 7b aus den 2 bzw. 12 einen Schaltkreis 100 zum Beenden der Schalterbrennzeit, einen Schaltkreis 101 zum Beenden der Schaltersperrzeit, und ein RS-Flipflop 102. Der Schaltkreis 100 zum Beenden der Schalterbrennzeit ist von seinem Aufbau her ähnlich zu seinem Gegenstück des Schalter-Steuerschaltkreises 7b aus 12, indem er den Widerstand 46, den Fototransistor 47 und den Vergleichen 81 umfasst. Bei einem Vergleich des Schalterstromsignals V_a auf der Leitung 26 und des Spannungsrückkopplungssignals V_b von der Verbindung 48, vgl. 17(B), gibt der Vergleicher 81 jedes Mal, wenn des Schalterstromsignal V_a das Niveau des Spannungsrückkopplungssignals V_b erreicht, einen Puls aus, vgl. 17(C). Der Vergleicher 81 ist an den RücksetzEingang R des Flipflops 102 angeschlossen, so dass dieses Flipflop bei jedem Puls des Vergleichers zurückgesetzt wird, vgl. 17(F).
Der Schaltkreis 101 zum Beenden der Schaltersperrzeit umfasst einen Schaltkreis 104 zum Beenden der Schaltersperrzeiten in der Betriebsart für normale Last, einen Oszillator 105 zum Beenden der Schaltersperrzeiten in der Betriebsart für geringe Last, zwei Betriebsart-Auswahlschalter 49 und 51 sowie eine NOT-Schaltung 53. Der Schaltkreis 101 zum Beenden der Schaltersperrzeit in der Betriebsart für normale Last weist einen ersten Eingang, der über die Leitung 28 an der Tertiärwicklung 17 angeschlossen ist, vgl. 15, um die Spannung über diese zu erfassen, sowie einen weiteren Eingang auf, der an dem Vergleichen 81 angeschlossen ist. Als Reaktion auf jeden Ausgangspuls des Vergleichers 81 ermittelt der Schaltkreis 101 den Zeitpunkt, an dem die Spannung V₃ über die Tertiärwicklung 17 zum ersten Mal nach dem Auftreten jedes Ausgangspulses des Vergleichers, vgl. 17(C), auf ein Minimum fällt. Die auf der Leitung 104a des Schaltkreises 104 resultierenden Ausgangspulse sind in 17(D) dargestellt. Die Spannung V₃ der Tertiärwicklung wird minimal, wenn die Spannung V_DS über den Schalter nach dem Andauern der Rücklaufspannung minimal wird.
Der Schaltkreis 104 zum Beenden der Schaltersperrzeit in der Betriebsart für normale Last hat eine Ausgangsleitung 104a, die über den ersten Betriebsart-Auswahlschalter 49 an den Setz-Eingang S des Flipflops 102 angeschlossen ist. Dieser Schalter 49 steht, wie zuvor gesagt, über die NOT-Schaltung 53 unter der Steuerung des Lastgrößendiskriminationssignals auf der Leitung 27. Demzufolge wird der Flipflop 102, wie bei t₂, bei jedem Ausgangspuls des Schaltkreises 104, vgl. 17(D), gesetzt. Mit seinem über den Ansteuerschaltkreis 8 direkt an den Schalter 3 angeschlossenen Ausgang Q stellt das Flipflop 102 zur Ein-Aus-Steuerung des Schalters 3 die Schaltpulse V_G bereit. Die Fusionsweise dieses Wandlers ist in der Betriebsart für normale Last ähnlich zu der des bekannten frei schwingenden Wandlers, wobei sich sowohl die Brennzeiten T_on als auch die Sperrzeiten T_off des Schalters 3 mit der Energieverbrauch durch die Last 20 ändern.
Zum Beenden der Sperrzeiten des Schalters 3 in der Betriebsart für geringe Last, gibt andererseits der Oszillator 105 auf seiner Ausgangsleitung 105a, vgl. 17(E), Pulse mit einer Wiederholungsfrequenz von typischerweise 20 kHz aus, was weniger als die minimale Schaltfrequenz des Schalters 3 in der Betriebsart für normale Last ist. Die Ausgangsleitung 105a des Oszillators ist über den zweiten Be triebsart-Auswahlschalter 51 an den Setz-Eingang S des Flipflops 102 angeschlossen. Dieser zweite Betriebsart-Auswahlschalter 51 ist in der Betriebsart für geringe Last geschlossen, wie nach t₄ in 17, so dass das Flipflop 102 wie bei t₅, t₇ und t₉ durch die Ausgangspulse des Oszillators 105, vgl. 17(E), gesetzt wird und bei t₆, t₈ und t₁₀ durch die Ausgangspulse des Vergleichesr 81, vgl. 17(C), zurückgesetzt wird.
Die Bereitstellung des fest zugeordneten Oszillators 105 zum Beenden der Sperrzeiten des Schalters 3 ist nicht absolut notwendig. Stattdessen kann ein in dem Schaltkreis 104 zum Beenden der Schaltersperrzeiten in der Betriebsart für normale Last enthaltener Oszillator dazu verwendet werden, die in 17(E) dargestellte Pulse zu erhalten. Kurz gesagt kann der Schaltkreis 101 zum Beenden der Schaltersperrzeit beliebig aufgebaut sein, solange er eine erste Pulsserie zum Beenden der Brennzeiten des Schalters 3 bereitstellen kann, wenn dieser in der Betriebsart für normale Last wie in einem frei schwingenden Wandles angesteuert wird, und eine zweite Pulsserie zum Beenden der Brennzeiten des Schalters, wenn dieser in der Betriebsart für geringe Last mit einer niedrigeren Schaltfrequenz als in der Betriebsart für normale Last angesteuert wird.
Der Wandler aus 15 unterscheidet zwischen den Betriebsarten für normale und geringe Last genauso wie der Wandler aus 1, so dass er folglich dieselben Vorteile mit sich bringt. Darüber hinaus werden in dieser Ausführungsform die Schaltverluste noch weiter reduziert, da der Schalter geschlossen wird, wenn die Spannung über selbigen nahezu Null ist. In dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung wird in der Betriebsart für leichte Last nicht ermittelt, wann die Spannung über den Schalter Null wird. Sie kann natürlich modifiziert werden, um den Schalter bei Null-Spannung zu schließen. Es ist ebenfalls möglich, diesen Schalter-Steuerschaltkreis 7d anstelle seines in 6 dargestellten Gegenstücks 7 zu verwenden.
Ausführungsform gemäß 18
18 zeigt einen weiteren modifizierten Schalter-Steuerschaltkreis 7e, der dazu geeignet ist, anstelle des in 16 dargestellten Schalter-Steuerschaltkreis 7d in dem Wandler aus 15 verwendet zu werden. Der Schalter-Steuerschaltkreises 7e unterscheidet sich von seinem Gegenstück 7d aus 16 dahingehend, dass er zusätzlich zu all den anderen Teilen und Bauteilen, die bei letzterem vorhanden sind, einen intermittierenden Schalter-Ansteuerschaltkreis 110 und einen Schalter 111 aufweist. Der Schalter 111 ist zwischen dem Schalter 51 und dem Setz-Eingang R des RS-Flipflops 102 angeschlossen und der intermittierende Schalter-Ansteuerschaltkreis 110 ist zwischen der Ausgangsleitung 27 des Lastgrößendiskriminators 13, vgl. 15, und dem Steuereingang des Schalters 111 angeschlossen.
Wie sein Gegenstück 90 aus 14, bewirkt der intermittierende Schalter-Ansteuerschaltkreis 110 in der Betriebsart für geringe Last eine Ein-Aus-Ansteuerung des Schalters 3 in regelmäßigen Intervallen als Reaktion auf das über die Leitung 27 zugeführte Lastgrößendiskriminationssignal. Die mittlere Anzahl von Schaltvorgängen pro Zeiteinheit ist demzufolge in der Betriebsart für geringe Last verringert. Dieser Schalter-Steuerschaltkreis 7e könnte in dem Wandler aus 6 anstelle dessen Schalter-Steuerschaltkreises 7 verwendet werden.
Ausführungsform gemäß 19
Die letzte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der aus 1 dahingehend, dass sie anstelle des Transformators 2 eine Induktionsspule oder einen Induktor 2a aufweist und dass der Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 5 parallel zu dem Schalter 3 geschaltet ist. Die Induktionsspule 2a hat die Wicklungen 15 und 17, jedoch kein der Sekundärwicklung 16 des Transformators 2 aus 1 entsprechendes Bauteil. Die anderen Details des Aufbaus sind so, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1–3 dargestellt.
Beim Betrieb wird die Gleichrichterdiode 18 des Gleichrichter- und Glättungsschaltkreises 5 während der Brennzeiten des Schalters 3 in Sperrrichtung vorgespannt, wodurch in der Induktionsspule 2a Energie gespeichert wird. Andererseits führt die während der Sperrzeiten des Schalters 3 in Durchlassrichtung vorgespannte Gleichrichterdiode 18 dazu, dass die Induktionsspule die Energie freigibt. Daraufhin wird der Kondensator 19 durch die Resultierende aus den Spannungen über die Stromversorgung 1 und über die Wicklung 15 der Induktionsspule geladen. Kurz gesagt funktioniert dieser Wandler als Aufwärts-Schaltregler. Diese Art von Induktionsspule könnte in allen hier offenbarten anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Mögliche Modifikationen
Trotz der zuvor stehenden detaillierten Offenbarung ist es nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf die exakte Darstellung der Figuren oder deren Beschreibung beschränkt ist. Das Folgende ist eine kurze Liste möglicher Modifikationen, Änderungen und Anpassungen der dargestellten Ausführungsformen, wobei davon ausgegangen wird, dass sie in den Rahmen dieser Erfindung fallen:

1. Die Erfindung könnte in einem Durchlass-Gleichspannungswandler verwendet werden, bei dem die Sekundärwicklung 16 polarisiert ist, um während der Brennzeiten des Schalters 3 ein Durchleiten durch die Diode 18 des Gleichrichter- und Glättungsschaltkreises 5 zu bewirken.
2. Die Ausgangsspannung V₀ könnte nicht durch den Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 5 erfasst werden, sondern beispielsweise von dem an die Tertiärwicklung 17 angeschlossenen Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis 9, da die Ausgangsspannung des letzteren Schaltkreises 9 charakteristisch für die Ausgangsspannung des Wandlers ist.
3. Der Schalter 3 könnte durch ein anderes Halbleiter-Schaltelements als den FET gebildet sein, beispielsweise durch einen bipolaren Transistor mit Isolationsschicht.
4. Der Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis 6 könnte nicht wie in allen offenbarten Ausführungsformen optisch, sondern elektrisch an den Schalter-Steuerschaltkreis 7 angeschlossen sein.
5. Zur Verringerung von Schaltverlusten könnte ein üblicher Resonanz-Schaltkreis hinzugefügt werden.
6. Der Schalterstrom könnte magnetoelektrisch sein, wie beispielsweise durch eine Hall-Effekt-Vorrichtung.
7. Die Brennzeiten des Schalters 3 könnten aus dem Ausgangssignal des Schalter-Ansteuerschaltkreises 8 oder aus der Spannung V₃ über der Tertiärwicklung 17 ermittelt werden.
8. Das für die zweite Referenzperiode T_B charakteristische Signal könnte nicht durch den speziell hierfür vorgesehenen Schaltkreis 71 ermittelt werden, sondern durch einen Schaltkreis, in dem die zweite Referenzperiode durch Addition einer festgelegten Zeitdauer zur ersten Referenzperiode T_A gebildet wird.

Claims

Gleichspannungswandler zum Anschließen zwischen einer Gleichstromversorgung und einer zu betreibenden Last, aufweisend zwei Eingangsanschlüsse (1a und 1b) zum Anschließen an eine Gleichstromversorgung (1), um eine Gleichspannung zuzuführen, einen zwischen den beiden Eingangsanschlüssen angeschlossenen Schalter (3), der zum Schalten der Gleichstromversorgung durch eine Schaltimpulsfolge (V_G) wiederholt ein- und ausgeschalten wird, eine Induktivitätseinrichtung (2 oder 2a), die mit dem Schalter in Reihe geschalten ist, einen Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis (5), der an die Induktivitätseinrichtung zur Bildung einer Ausgangsspannung (V₀) angeschlossen ist, die an der Last (20) anliegt, und einen Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis (6) zum Erfassen der Ausgangsspannung (V₀), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter-Steuerschaltkreis (7, 7a, 7b, 7c, 7d oder 7e) zwischen dem Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis (6) und dem Schalter (3) angeschlossen ist, um letzteren eine gemäß der Wandler-Ausgangsspannung (V₀) modulierte Schaltimpulsfolge (V_G) zum Konstanthalten der Wandler-Ausgangsspannung zuzuführen, ein Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis (11) an die Induktivitätseinrichtung (2 oder 2a) angeschlossen ist, um ein Rücklaufperiodensignal (V_f) zu bilden, welches charakteristisch für eine Rücklaufperiode (T_f) ist, während der eine Rücklaufspannung an der Induktivitätseinrichtung jedes Mal wenn der Schalter ausgeschalten wurde anliegt, und ein Lastgrößendiskriminator (13) mit einem Eingang an den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis (11) angeschlossen ist und mit einem weiteren Eingang an einen Referenzperioden-Generatorschaltkreis (12), der wenigstens eine Referenzperiode (T_A T_B) zuführt, angeschlossen ist, um ein Lastgrößendiskriminatorsignal durch das Vergleichen der Rücklaufperiode (T_f) mit der Referenzperiode (T_A, T_B) zu bilden, welches angibt, ob der Wandler normal oder gering belastet wird, wobei das Lastgrößendiskriminatorsignal dem Schalter-Steuerschaltkreis zugeführt wird, der hierdurch veranlasst wird, eine Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters jeweils in einer von zwei verschiedenen vorbestimm ten Betriebsarten abhängig davon, ob der Wandler normal oder gering belastet wird, durchzuführen.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzperioden-Generatorschaltkreis (12) einen ersten ReferenzperiodenGenerator (70) zur Bildung eines Signals, welches charakteristisch für eine erste Referenzperiode (T_A) ist, die auf den Anfang jeder Rücklaufperiode (T_f) folgt, und einen zweiten Referenzperioden-Generator (71) zur Bildung eines Signals, welches charakteristisch für eine zweite Referenzperiode (T_B) ist, die auf den Anfang jeder Rücklaufperiode (T_f) folgt, wobei die zweite Referenzperiode länger als die erste Referenzperiode ist, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastgrößendiskriminator (13) eine erste Schaltkreiseinrichtung (72) zum Vergleichen jeder Rücklaufperiode (T_f) mit der ersten Referenzperiode (T_A), eine zweite Schaltkreiseinrichtung (73) zum Vergleichen jeder Rücklaufperiode (T_f) mit der zweiten Referenzperiode (T_B), und eine dritte Schaltkreiseinrichtung (74), die zwischen der ersten und der zweiten Schaltkreiseinrichtung des Lastgrößendiskriminators (13) und dem Schalter-Steuerschaltkreis (7) angeschlossen ist, um letzterem das Lastgrößendiskriminatorsignal zuzuführen, das charakteristisch für eine Normallast ist, wenn jede Rücklaufperiode (T_f) länger als die zweite Referenzperiode (T_B) ist, und charakteristisch für eine geringe Last ist, wenn jede Rücklaufperiode nicht länger als die erste Referenzperiode (T_A) ist, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastgrößendiskriminator (13) ein erstes D-Flipflop (72) mit einem Dateneingang, der an den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis (11) zum Zuführen des Rücklaufperiodensignals (V_f) angeschlossen ist, und einem Takteingang, der an den ersten Referenzperioden-Generator (70) des Referenzperioden-Generator schaltkreises (12) angeschlossen ist, um am Ende der ersten Referenzperiode (T_A) taktgesteuert zu werden, ein zweites D-Flipflop (73) mit einem Dateneingang, der an den Rücklaufperioden-Bestimmungsschaltkreis (11) zum Zuführen des Rücklaufsperiodensignals (V_f) angeschlossen ist, und einem Takteingang, der an den zweiten Referenzperioden-Generator (71) des Referenzperioden-Generatorschaltkreises (12) angeschlossen ist, um am Ende der zweiten Referenzperiode (T_B) taktgesteuert zu werden, und ein RS-Flipflop (74) mit einem Setz-Eingang, der mit dem ersten D-Flipflop (72) verbunden ist, um hierdurch getriggert zu werden, wenn das erste D-Flipflop zurückgesetzt wird, einem Rücksetz-Eingang, der mit dem zweiten D-Flipflop (73) verbunden ist, um hierdurch getriggert zu werden, wenn das zweite D-Flipflop gesetzt wird, und einem Ausgang zum Zuführen des Lastgrößendiskriminatorsignals, das charakteristisch für eine normale Last ist, wenn das RS-Flipflop (74) gesetzt ist, und charakteristisch für eine geringe Last ist, wenn das RS-Flipflop zurückgesetzt ist, umfasst.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7) eine erste Schaltkreiseinrichtung (49 und 50 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters (3) mit einer ersten Wiederholungsfrequenz, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (51 und 52 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters (3) mit einer zweiten Wiederholungsfrequenz, die geringer als die erste Wiederholungsfrequenz ist, wenn das Last-Diskriminiersignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7b) eine erste Schaltkreiseinrichtung (49, 81, 85, usw., mit 42, 82 und 83, usw.) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer Wiederholungsfrequenz, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskri minator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (51 und 52 mit 42, 82, 83, usw.) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer festgelegten Wiederholungsfrequenz, die geringer als eine minimale Wiederholungsfrequenz bei normaler Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7a) eine erste Schaltkreiseinrichtung (50 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer vorgegebenen Wiederholungsfrequenz, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last angibt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (49 und 80) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters in Intervallen mit der vorgegebenen Wiederholungsfrequenz, wenn das Ausgangssignal des Lastgrößendiskriminators eine geringe Last angibt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7c und 7e) eine erste Schaltkreiseinrichtung (100, 104 und 102) zur Durchführung einer Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer Wiederholungsfrequenz, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (42, 51, 52, 90 und 91; oder 51, 105, 110 und 111) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters in Intervallen und mit einer Wiederholungsfrequenz, die geringer als eine minimale Wiederholungsfrequenz während normaler Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler zum Anschließen zwischen einer Gleichstromversorgung und einer zu betreibenden Last, aufweisend zwei Eingangsanschlüsse (1a und 1b) zum Anschließen an eine Gleichstromversorgung (1), um eine Gleichspannung zuzuführen, einen zwischen den beiden Eingangsanschlüssen angeschlosse nen Schalter (3), der zum Schalten der Gleichstromversorgung durch eine Schaltimpulsfolge (V_G) wiederholt ein- und ausgeschalten wird, eine Induktivitätseinrichtung (2 oder 2a), die mit dem Schalter in Reihe geschalten ist, einen Gleichrichter- und Glättungsschaltkreis (5), der an die Induktivitätseinrichtung zur Bildung einer Ausgangsspannung (V₀) angeschlossen ist, die an der Last (20) angelegt wird, und einen Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis (6) zum Erfassen der Ausgangsspannung (V₀), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter-Steuerschaltkreis (7, 7a, 7b, 7c, 7d oder 7e) zwischen dem Ausgangsspannungs-Detektorschaltkreis (6) und dem Schalter (3) angeschlossen ist, um letzteren eine gemäß der Wandler-Ausgangsspannung (V₀) modulierte Schaltimpulsfolge (V_G) zum Konstanthalten der Wandler-Ausgangsspannung zuzuführen, ein Lastgrößendiskriminator (13), der mit einem Eingang an eine Einrichtung (30) zum Ermitteln der Brennzeiten (T_on) des Schalters (3) angeschlossen ist und mit einem weiteren Eingang an einen Referenzperioden-Generatorschaltkreis (12) angeschlossen ist, der wenigstens eine Referenzperiode (T_A, T_B) erzeugt, um ein Lastgrößendiskriminatorsignal, welches angibt, ob der Wandler normal oder gering belastet wird, durch das Vergleichen jeder Brennzeit (T_on) des Schalters mit der Referenzperiode (T_A, T_B) zu bilden, wobei der Lastgrößendiskriminator mit einem Ausgang am Schalter-Steuerschaltkreis angeschlossen ist, der hierdurch veranlasst wird, eine Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters jeweils in einer von zwei verschiedenen vorbestimmten Betriebsarten abhängig davon, ob der Wandler normal oder gering belastet ist, durchzuführen.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzperioden-Generatorschaltkreis (12) einen ersten ReferenzperiodenGenerator (70) zum Erzeugen eines Signals, das charakteristisch für eine erste Referenzperiode (T_A) ist, die auf den Anfang jeder Brennzeit (T_on) des Schalters (3) folgt, und einen zweiten Referenzperioden-Generator (71) zum Erzeugen eines Signals, das charakteristisch für eine zweite Referenzperiode (T_B) ist, die auf den Anfang jeder Brennzeit (T_on) des Schalters folgt, wobei die zweite Referenzperiode länger als die erste Referenzperiode ist, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastgrößendiskriminator (13) eine erste Schaltkreiseinrichtung (72), um jede Brennzeit (T_on) des Schalters mit der ersten Referenzperiode (T_A) zu vergleichen, eine zweite Schaltkreiseinrichtung (73), um jede Brennzeit (T_on) des Schalters mit der zweiten Referenzperiode (T_B) zu vergleichen, und eine dritte Schaltkreiseinrichtung (74), die zwischen der ersten und der zweiten Schaltkreiseinrichtung des Lastgrößendiskriminators (13) und dem Schalter-Steuerschaltkreis (7) angeschlossen ist, um letzterem das Lastgrößendiskriminatorsignal zuzuführen, das charakteristisch für eine normale Last ist, wenn jede Schalter-Brennzeit (T_on) länger als die zweite Referenzperiode (T_B) ist, und charakteristisch für eine geringe Last ist, wenn jede Schalter-Brennzeit nicht länger als die erste Referenzperiode (T_A) ist, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastgrößendiskriminator (13) ein erstes D-Flipflop (72) mit einem Dateneingang, der an die Feststelleinrichtung (30) zum Zuführen des Schaltimpulses (V_G) angeschlossen ist, und einem Takteingang, der an den ersten ReferenzperiodenGenerator (70) des Referenzperioden-Generatorschaltkreises (12) angeschlossen ist, um am Ende der ersten Referenzperiode (T_A) taktgesteuert zu werden, ein zweites D-Flipflop (73) mit einem Dateneingang, der an die Feststelleinrichtung (30) zum Zuführen des Schaltimpulses (V_G) angeschlossen ist, und einem Takteingang, der an den zweiten Referenzperioden-Generator (71) des Referenzperioden-Generatorschaltkreises (12) angeschlossen ist, um am Ende der zweiten Referenzperiode (T_B) taktgesteuert zu werden, und ein RS-Flipflop (74) mit einem Setz-Eingang, der mit dem ersten D-Flipflop (72) verbunden ist, um hierdurch getriggert zu werden, wenn das erste D-Flipflop zurückgesetzt wird, einem Rücksetz-Eingang, der mit dem zweiten D-Flipflop (73) verbunden ist, um hierdurch getriggert zu werden, wenn das zweite D-Flipflop gesetzt wird, und einem Ausgang zum Zuführen des Lastgrößendiskriminatorsignals, das charakteristisch für eine normale Last ist, wenn das RS-Flipflop (74) gesetzt ist, und charakteristisch für eine geringe Last ist, wenn das RS-Flipflop zurückgesetzt ist, umfasst.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7) eine erste Schaltkreiseinrichtung (49 und 50 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters (3) mit einer ersten Wiederholungsfrequenz, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (51 und 52 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters (3) mit einer zweiten Wiederholungsfrequenz, die geringer als die erste Wiederholungsfrequenz ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7b) eine erste Schaltkreiseinrichtung (49, 81, 85, usw., mit 42, 82 und 83, usw.) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer Wiederholungsfrequenz, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, wenn das Last-Diskriminiersignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (51 und 52 mit 42, 82, 83, usw.) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer festgelegten Wiederholungsfrequenz, die geringer als eine minimale Wiederholungsfrequenz bei normaler Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7a) eine erste Schaltkreiseinrichtung (50 mit 40 bis 43) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer vorgegebenen Wiederholungsfrequenz, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last angibt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (49 und 80) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters in Intervallen mit der vorgegebenen Wiederholungsfrequenz, wenn das Ausgangssignal des Lastgrößendiskriminators eine geringe Last anzeigt, aufweist.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter-Steuerschaltkreis (7c und 7e) eine erste Schaltkreiseinrichtung (100, 104 und 102) zur Durchführung einer Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters mit einer Wiederholungsfrequenz, die umgekehrt proportional zur Größe der Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal vom Lastgrößendiskriminator (13) eine normale Last anzeigt, und eine zweite Schaltkreiseinrichtung (42, 51, 52, 90 und 91; oder 51, 105, 110 und 111) zur Durchführung der Ein- und Ausschaltsteuerung des Schalters in Intervallen und mit einer Wiederholungsfrequenz, die geringer als eine minimale Wiederholungsfrequenz während normaler Last ist, wenn das Lastgrößendiskriminatorsignal eine geringe Last anzeigt, aufweist.