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DE102006032418A1 - Spannungswandler und Verfahren zur Spannungswandlung - Google Patents

Spannungswandler und Verfahren zur Spannungswandlung Download PDF

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DE102006032418A1
DE102006032418A1 DE102006032418A DE102006032418A DE102006032418A1 DE 102006032418 A1 DE102006032418 A1 DE 102006032418A1 DE 102006032418 A DE102006032418 A DE 102006032418A DE 102006032418 A DE102006032418 A DE 102006032418A DE 102006032418 A1 DE102006032418 A1 DE 102006032418A1
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DE
Germany
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voltage
output
inductance
input
switch
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DE102006032418A
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Manfred Dr. Pauritsch
Peter Trattler
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Ams Osram AG
Original Assignee
Austriamicrosystems AG
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Publication date
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Abstract

Es sind ein Spannungswandler und ein Verfahren zur Spannungswandlung angegeben, bei denen mit lediglich einer Induktivität (5) an zwei Ausgängen (2, 3) zwei unterschiedliche Ausgangsspannungen (Vout1, Vout2) abgegeben werden können, von denen eine eine invertierte Ausgangsspannung ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler und ein Verfahren zur Spannungswandlung.
  • Zur Konversion von Gleichspannungen werden üblicherweise induktive DCDC-Konverter eingesetzt. Solche Konverter können beispielsweise nach dem Buck- oder nach dem Boost-Prinzip arbeiten, je nach dem, ob eine Abwärts- oder Aufwärtskonversion einer Eingangsspannung gewünscht ist.
  • Sollen mehrere Ausgangsspannungen bereitgestellt werden, so ist normalerweise je ein DCDC-Konverter pro gewünschter Ausgangsspannung erforderlich. Dies hat jedoch den Nachteil, dass jeder Konverter eine eigene Induktivität benötigt. Diese Induktivität wird häufig als externes Bauteil realisiert und hat in jedem Fall einen verhältnismäßig großen Flächenbedarf.
  • In dem Aufsatz "A pseudo CCM/DCM SIMO Switching Converter with Free Wheel Switching", Dongsheng Ma at al., IEEE International Solid-State Cercuits Conference 2002, Session 23, Analog Techniques, 23.6, 0-7803-7335-9 ist ein geschalteter Spannungswandler mit mehreren Ausgängen und einer einzigen Induktivität angegeben. Damit können zwei Spannungen gleicher Polarität mit verschiedenem Betrag abgegeben werden, im dort beschriebenen Beispiel eine Ausgangsspannung von 3 Volt und eine weitere Ausgangsspannung von 2,5 Volt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spannungswandler anzugeben, der Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität erzeugt und dabei mit nur einer Induktivität auskommt.
  • Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung durch einen Spannungswandler gelöst, aufweisend einen Eingang zum Zuführen einer Eingangsspannung, einen ersten Ausgang zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung, einen zweiten Ausgang zum Bereitstellen einer invertierten Ausgangsspannung, Mittel zum Anschließen einer Induktivität, und Schaltmittel, die die Mittel zum Anschließen der Induktivität mit dem Eingang, dem ersten Ausgang, dem zweiten Ausgang und einem Bezugspotentialanschluss koppeln.
  • Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist der Spannungswandler dazu eingerichtet, mit lediglich einer Induktivität zwei unterschiedliche Ausgangsspannungen, nämlich eine Ausgangsspannung und eine invertierte Ausgangsspannung bereitzustellen.
  • Hierfür sind Schaltmittel vorgesehen, die Mittel zum Anschließen der Induktivität mit einem Eingang des Spannungswandlers, einem ersten Ausgang, einem zweiten Ausgang sowie einem Bezugspotentialanschluss koppeln.
  • Die Schaltmittel sind bevorzugt so ausgeführt, dass der Spannungswandler bezüglich des ersten Ausgangs in einem Boost-Betrieb, also als Aufwärtswandler, arbeitet.
  • Bezüglich des zweiten Ausgangs zum Bereitstellen der invertierten Ausgangsspannung arbeitet der Spannungswandler bevorzugt als inverting Converter, also als invertierender Wandler. Das bedeutet, dass das Vorzeichen der am zweiten Ausgang abgegebenen Spannung bei positiv anliegender Eingangsspannung negativ ist.
  • Bevorzugt umfasst der Spannungswandler eine Steuereinheit, die die Schaltmittel ansteuert.
  • Die Steuereinheit umfasst in einer Ausführungsform einen Eingang zum Zuführen eines Taktsignals. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Steuereinheit einen internen Taktgenerator. Der Takt dient dabei bevorzugt zum Steuern des Schaltmittels in periodischer Art und Weise, beispielsweise zum Betrieb eines getakteten Spannungswandlers.
  • Das Mittel zum Anschließen einer Induktivität hat bevorzugt zwei Anschlüsse, zwischen denen eine Induktivität anschließbar ist.
  • Das Schaltmittel umfasst bevorzugt vier Schalter, von denen ein Schalter den Eingang des Spannungswandlers mit dem ersten Anschluss des Mittels zum Anschließen einer Induktivität koppelt, ein zweiter Schalter den Bezugspotentialanschluss mit dem zweiten Anschluss des Mittels zum Anschließen einer Induktivität koppelt, ein dritter Schalter der den ersten Anschluss des Mittels zum Anschließen einer Induktivität mit dem zweiten Ausgang des Spannungswandlers koppelt und ein vierter Schalter den zweiten Anschluss des Mittels zum Anschließen einer Induktivität mit dem ersten Ausgang des Spannungswandlers koppelt.
  • Es ist demnach ein Aspekt des vorgeschlagenen Prinzips, dass der erste Ausgang des Spannungswandlers an einem Anschluss des Mittels zum Anschließen der Induktivität über einen Schalter gebildet ist und dass der zweite Ausgang ebenfalls über einen Schalter an einem anderen Anschluss des Mittels zum Anschließen der Induktivität gebildet ist.
  • Die Steuereinheit ist bevorzugt zur Ansteuerung der Schalter mit jeweiligen Steueranschlüssen der Schalter verbunden.
  • Zur Realisierung eines so genannten Voltage Mode DCDC-Wandlers sind bevorzugt der erste und der zweite Ausgang über ein Mittel zur Spannungsmessung mit der Steuereinheit verbunden.
  • Alternativ oder zusätzlich können Mittel zur Stromerfassung vorgesehen sein. Bevorzugt ist ein erstes Mittel zur Stromerfassung in den Laststromzweig am ersten Ausgang und ein weiteres Mittel zur Stromerfassung in den mit dem Bezugspotential verbundenen Stromzweig geschaltet. Hierdurch kann ein so genannter Current Mode DCDC-Wandler realisiert sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Mittel zur Spannungsmessung am Eingang des Spannungswandlers angeschlossen sein zur Erfassung der Eingangsspannung, welches ebenfalls wie die anderen Mittel zur Spannungsmessung und die Mittel zur Stromerfassung mit der Steuereinheit verbunden sein kann.
  • In einer Ausführungsform ist am ersten und am zweiten Ausgang je ein Kondensator angeschlossen. Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise wenn eine am Ausgang angeschlossene Last kapazitiv ist, kann auf den Kondensator verzichtet werden. Der Kondensator ist jeweils bevorzugt mit einem Bezugspotentialanschluss verbunden.
  • Die Schalter sind bevorzugt mit jeweiligen Transistoren, beispielsweise Feldeffekt-Transistoren aufgebaut.
  • Einige der Schalter, beispielsweise der dritte und/oder der vierte Schalter können jedoch auch eine Diode umfassen.
  • Parallel zu dem Mittel zum Anschließen einer Induktivität ist ein Bypass-Schalter in einer Ausführungsform vorgesehen.
  • Der Bypass-Schalter ist dabei so geschaltet, dass bei angeschlossener Induktivität eine Parallelschaltung der Induktivität mit dem Bypass-Schalter gebildet ist.
  • Der Bypass-Schalter umfasst bevorzugt einen Transistor, beispielsweise einen Feldeffekt-Transistor. Der Bypass-Schalter ist in einer Ausführungsform zu seiner Ansteuerung mit der Steuereinheit verbunden.
  • Bevorzugt ist an das Mittel zum Anschließen einer Induktivität eine Induktivität angeschlossen.
  • Die Induktivität ist bevorzugt mit je einem Anschluss mit einem ersten und einem zweiten Anschluss des Mittels zum Anschließen einer Induktivität verbunden.
  • Während der übrige Spannungswandler bevorzugt in einer integrierten Schaltung realisiert ist, kann die Induktivität eine extern an einen Halbleiterkörper, umfassend die integrierte Schaltung des Spannungswandlers, anschließbare Induktivität sein. Alternativ kann die Induktivität eine On-Chip-Induktivität sein.
  • Bezüglich des Verfahren wird die Aufgabe gelöst durch Zuführen einer Eingangsspannung, Konvertieren der Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung mittels einer Induktivität und Kon vertieren der Eingangsspannung in eine invertierte Ausgangsspannung mittels der Induktivität.
  • Bevorzugt sind die Eingangsspannung und die Ausgangsspannungen DC-Spannungen.
  • Das Umsetzen der Eingangsspannung in die Ausgangsspannung erfolgt in einer Ausführungsform nach dem Boost-Prinzip.
  • Dem gegenüber erfolgt das Konvertieren der Eingangsspannung in eine invertierte Ausgangsspannung bevorzugt in einem so genannten invertierenden Betrieb.
  • Dabei ist der Betrieb des Spannungswandlers bevorzugt getaktet.
  • Das Konvertieren der Eingangsspannung in die Ausgangsspannung und das Konvertieren der Eingangsspannung in die invertierte Ausgangsspannung können beim getakteten Betrieb bevorzugt abwechselnd periodisch erfolgen.
  • Alternativ ist es auch möglich, mehrere aufeinander folgende Taktperioden lang den Boost-Betrieb durchzuführen und anschließend eine oder mehrere Taktperioden lang den Inverting-Betrieb.
  • Beispielsweise kann ein Aufladen der Induktivität in einer ersten Taktphase erfolgen. Hierfür ist die Induktivität bevorzugt zwischen den Eingang des Spannungswandlers und einen Bezugspotentialanschluss geschaltet. Nachfolgend kann die Induktivität in einer zweiten Taktphase entladen werden, indem der Eingang des Spannungswandlers über die Induktivität mit dem ersten Ausgang des Spannungswandlers verbunden ist.
  • Nachfolgend kann wieder die erste Taktphase durchgeführt werden, wie bereits beschrieben. Danach ist bevorzugt vorgesehen, zum Bereitstellen der invertierten Ausgangsspannung den Bezugspotentialanschluss über die Induktivität mit dem eingangsseitig an der Induktivität angekoppelten zweiten Ausgang zu verbinden.
  • Danach können sich die beschriebenen Taktphasen periodisch wiederholen.
  • In einer Ausführung ist eine weitere Taktphase vorgesehen, in welcher die Induktivität überbrückt beziehungsweise kurzgeschlossen ist. Dies dient insbesondere dazu, unterschiedliche Leistungen am ersten und zweiten Ausgang bereitstellen zu können.
  • Damit in allen Taktphasen die erste und zweite Ausgangsspannung bereitgestellt werden können, ist es vorteilhaft, die Ausgangsspannung kapazitiv zu stützen.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Prinzips sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spannungswandlers,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spannungswandlers,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spannungswandlers,
  • 4 den Spannungswandler von 3 in einer ersten Taktphase,
  • 5 den Spannungswandler von 3 in einer zweiten Taktphase,
  • 6 entspricht 4,
  • 7 den Spannungswandler von 3 in einer dritten Taktphase,
  • 8 den Spannungswandler von 2 in einer vierten Taktphase und
  • 9 ein Ausführungsbeispiel eines Spannungswandlers mit Dioden.
  • In den beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleich wirkende Teile.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spannungswandlers nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Ein Eingang 1 dient zum Zuführen einer Eingangsspannung Vin. Ein erster Ausgang 2 ist zum Bereitstellen einer ersten Ausgangsspannung Vout1 eingerichtet, während an einem zweiten Ausgang 3 eine zweite, invertierte Ausgangspannung Vout2 abgreifbar ist. Ein Mittel zum Anschließen einer Induktivität 5 umfasst zwei An schlüsse 4, 4', zwischen denen die Induktivität 5 angeordnet ist. Ein erster Schalter S1 verbindet den Eingang 1 mit dem ersten Anschluss 4 der Induktivität 5. Ein zweiter Schalter S2 verbindet den zweiten Anschluss 4' der Induktivität 5 mit einem Bezugspotentialanschluss 6, während ein dritter Schalter S3 den ersten Anschluss der Induktivität 5 mit dem zweiten Ausgang 3 koppelt. Ein vierter Schalter verbindet den zweiten Anschluss der Induktivität 5 mit dem ersten Ausgang 2 des Wandlers. Alle Schalter S1 bis S4 werden von einer Steuereinheit 7 angesteuert. Hierfür ist die Steuereinheit 7 über jeweilige Steuerleitungen mit jeweiligen Steuereingängen der Schalter S1 bis S4 verbunden. Darüber hinaus weist die Steuereinheit 7 zwei Eingänge auf, von denen einer zur Spannungserfassung mit dem ersten Ausgang 2 und ein zweiter zur Spannungserfassung mit dem zweiten Ausgang 3 verbunden ist. Der erste und der zweite Ausgang 2, 3 sind über eine jeweilige, gegen Bezugspotentialanschluss 6 geschaltete Kapazität C1, C2 stabilisiert. Die Kapazität ist dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel zugleich jeweils Teil des Spannungswandlers.
  • Optional ist zumindest ein Mittel zur Stromerfassung vorgesehen, das den Strom in einem stromführenden Zweig misst. Insbesondere sind mehrere Mittel zur Strommessung positioniert, um die Ströme durch mehrere Schalter zu erfassen. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist ein erstes Mittel zur Stromerfassung 8 zwischen den zweiten Anschluss 4' der Induktivität 5 und den vierten Schalter S4 geschaltet und gibt einen Strom an einem Ausgang ab, welcher mit einem Eingang der Steuereinheit 7 verbunden ist. Ein weiteres Mittel zur Stromerfassung 9 ist zwischen den zweiten Schalter S2 und den Bezugspotentialanschluss 6 geschaltet und führt einen gemessenen Strom der Steuereinheit 7 zu.
  • Der erste Schalter S1, die Induktivität 5, der zweite Schalter S2 sowie der vierte Schalter S4 und die erste Kapazität C1 sind von einem Schaltungsteil umfasst, mit dem in einem Boost-Betrieb eine Spannung am ersten Ausgang abgegeben werden kann, deren Vorzeichen demjenigen der Spannung am Eingang 1 entspricht, die betragsmäßig aber größer ist.
  • Zugleich ist mit der gleichen Induktivität ein invertierender Betrieb möglich. Hierfür ist die Induktivität 5 zusammen mit dem ersten Schalter S1, dem zweiten Schalter S2 und dem dritten Schalter S3 sowie der zweiten Kapazität C2 Teil eines invertierenden Converters gemäß dem vorgeschlagenen Beispiel.
  • Demnach können die Steuereinheit sowie die Induktivität und der erste und der zweite Schalter S1, S2 für die Bereitstellung beider Ausgangsspannungen mit benutzt werden. Insgesamt ergibt sich mit dem vorgeschlagenen Prinzip ein verringerter Chipflächenbedarf und insbesondere der Vorteil, Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polarität und vorzugsweise gleichen Betrags mit einer DCDC-Wandleranordnung zu erzeugen, welche lediglich eine Induktivität benötigt.
  • Die Funktionsweise der Schaltung von 1 soll später anhand der 4 bis 7 näher erläutert werden.
  • 2 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung von 1. Insoweit die Schaltung von 2 mit der derjenigen von 1 verwendeten Bauteilen und deren vorteilhafter Verschaltung übereinstimmt, wird eine Wiederholung der Beschreibung vermieden. Zusätzlich ist bei 2 ein Bypass-Schalter S5 vorgesehen, der zwischen die beiden Anschlüsse 4 des Mittels zum Anschließen der Induktivität 5 geschaltet ist.
  • Mit dem zusätzlichen Schalter ist es möglich, unterschiedliche Leistungen an den beiden Ausgängen 2, 3 bereitzustellen. Zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise wird auf 8 mit zugehöriger Beschreibung verwiesen.
  • 3 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung von 1, die sich von jener dadurch unterscheidet, dass die Schalter S1 bis S4 von 1 in 3 durch Transistoren T1 bis T4 ersetzt sind. Dabei handelt es sich um Feldeffekt-Transistoren vom selbstsperrenden Typ, deren Gate-Anschlüsse zu ihrer Ansteuerung mit der Steuereinheit 7 verbunden sind.
  • 4 zeigt die Schaltung von 3 in einer ersten Taktphase A. Die Induktivität wird mit der Eingangsspannung Vin über den gegen Masse durchgeschalteten Strompfad aufgeladen.
  • 5 zeigt den Umladebetrieb, bei dem die Induktivität wirksam zwischen den Eingang 1 und den ersten Ausgang 2 geschaltet ist. Diese Taktphase ist mit B bezeichnet.
  • In einem herkömmlichen Boost-Betrieb mit nur einer Ausgangsspannung würden sich die Taktperioden A, B periodisch abwechseln.
  • 6 und 7 beschreiben die zur Erzeugung der invertierten Ausgangsspannung am Ausgang 3 benötigten Taktphasen A, B*. Die Taktphase A von 6 entspricht der Taktphase A von 4. Die Taktphase B* von 7 zeichnet sich dadurch aus, dass ein Strompfad zwischen dem zweiten Ausgang 3 über die Induktivität 5 zum Bezugspotentialanschluss 6 gebildet ist. Damit ist ein invertierender Betrieb realisiert.
  • Um nun sowohl am zweiten Ausgang 2 als auch am dritten Ausgang 3 jeweils unterschiedliche Spannungen bereitzustellen, nämlich die Ausgangsspannung Vout1 und die Ausgangsspannung in invertierter Form Vout2, sind mehrere Betriebsarten möglich.
  • In einer ersten Betriebsart werden die vier Taktperioden A, B, A, B* wie anhand von 4 bis 7 beschrieben, periodisch wiederholt. Somit ist ein alternierender Betrieb erreicht.
  • Alternativ können jeweils mehrere gleichartige Taktfolgen hintereinander ausgeführt werden, beispielsweise in einer Folge A, B, A, B, A, B, A, B*, A, B*, A, B*. Dies wird auch als Burst-Betrieb bezeichnet.
  • Wenn verschiedene Leistungen an den beiden Ausgangsanschlüssen 2, 3 bereitgestellt werden sollen, kann der zusätzliche Schalter 55 von 2 benutzt werden.
  • 8 beschreibt den geschlossenen Zustand des Schalters S5. Dadurch bleibt der Strom durch die Spule 5 bei einem bestimmten unteren Limit. In dieser Taktphase C, die in 8 gezeigt ist, fließt der Strom in der Schleife und wird, wenn der On-Widerstand des Schalters 5 ausreichend klein ist, den Strom durch die Spule konstant halten. Zu Beginn einer nachfolgenden Phase A, sei es im Boost- oder im Inverting-Betrieb, beginnt die Spule wieder mit einem Start-Strom, nämlich der Grenze IDCO. Mit diesem Prinzip werden Laständerungen an einem der beiden Ausgänge des DCDC-Konverters von dem anderen Ausgang isoliert.
  • In einer weiteren Betriebsart ist es daher möglich, nach der Sequenz A, B, A, B* die Taktphase C einzufügen, was resultiert in der periodischen Wiederholung von A, B, A, B*, C.
  • In einer vierten Betriebsart kann die Taktphase A gemäß 6 übersprungen werden, was in der Sequenz A, B, B*, A, B, B* und so weiter resultiert.
  • Selbstverständlich kann auch die Reihenfolge geändert werden, in einer fünften Betriebsart, bei der die Sequenz A, B*, B periodisch wiederholt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Steuerverfahrens ist die Summe der Zeitintervalle aller Taktphasen konstant.
  • Um konstante Spannungen an den Ausgängen 2, 3 zu erzielen, erfolgt die Ansteuerung der Schalter in Abhängigkeit der gemessenen Spannungen und gegebenenfalls Ströme wie anhand von 1 erläutert.
  • 9 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von 3, bei der der dritte Schalter T3 und der vierte Schalter T4 durch jeweilige Schottky-Dioden ersetzt sind. Die erste Schottky-Diode D1, die den dritten Transistor T3 ersetzt, ist dabei zwischen dem ersten Anschluss der Spule 5 und dem zweiten Ausgang 3 in Sperrrichtung geschaltet, während die zweite Diode D2 zwischen den zweiten Anschluss der Spule 5 und den ersten Ausgang 2 in Durchlassrichtung gepolt ist.
  • Diese Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hochspannungstauglichkeit der Schaltung verbessert ist. Die Durchbruchspannung der Dioden ist höher wie bei einem Stan dard-NMOS-Transistor, dessen Drain eine begrenzte Spannungsfestigkeit aufweist.
  • Die beiden Schottky-Dioden D1, D2 von 9 sind als passive Bauteile ausgeführt.
  • Zusätzlich ist ein Widerstand R1 zwischen den zweiten Ausgang 3 und einen Eingang der Steuereinheit 7 geschaltet. Dieser Widerstand R1 zusammen mit einer internen Stromquelle I1, die am Eingang der Steuereinheit und am Widerstand R1 angeschlossen ist, dient dazu, eine Pegelverschiebung der negativen Ausgangsspannung durchzuführen. Wie in 9 gezeigt, kann die Spannung am Ausgang 2 direkt durch die Steuereinheit 7 erfasst werden. Alternativ könnte ein Widerstandsteiler oder eine Pegel-Verschiebung mit einem Netzwerk, umfassend einen Widerstand und eine Stromquelle, vorgesehen sein.
  • Bei dem beschrieben Betrieb gemäß 4 bis 7, der als Alternating Mode bezeichnet werden kann, ist es empfehlenswert, dass die Spule in einem löckenden Betrieb gefahren wird und daher zu Beginn jedes Zyklus der Spulenstrom von Null startet. Dadurch ist die Regelung vereinfacht.
  • Im Burst-Mode, bei dem jeweils mehrere Taktzyklen gleicher Art wiederholt werden, beispielsweise A, B, A, B, A, B, A, B*, A, B*, A, B*, kann der Wechsel der Betriebsart beispielsweise dadurch ausgelöst werden, dass die am ersten und zweiten Ausgang 2, 3 gemessene Ausgangsspannung jeweils mit einem Sollwert, beispielsweise plus 10 Volt beziehungsweise minus 10 Volt verglichen wird. In diesem Fall kann die Spule entweder im löckenden oder im nicht löckenden Betrieb betrieben werden, da die beiden DCDC-Konverter bezüglich der Stabilität getrennt voneinander betrachtet werden können und der Einfluss des einen auf den anderen vernachlässigbar ist.
  • Das vorgeschlagene Prinzip ist beispielsweise für die aktive Versorgungsspannungserzeugung von organischen Leuchtdioden, OLED, geeignet, sowie für jede andere Anwendung, bei der positive und negative Versorgungsspannungen, die stabil sind, in Form von Gleichspannungen benötigt werden.
    • 1
    Eingang
    2
    erster Ausgang
    3
    zweiter Ausgang
    4
    Anschluss
    4'
    Anschluss
    5
    Induktivität
    6
    Bezugspotentialanschluss
    7
    Steuereinheit
    8
    Mittel zur Stromerfassung
    9
    Mittel zur Stromerfassung
    A
    erste Taktphase
    B
    zweite Taktphase
    B*
    dritte Taktphase
    C
    vierte Taktphase
    C1
    Kondensator
    C2
    Kondensator

Claims (14)

  1. Spannungswandler, aufweisend – einen Eingang (1) zum Zuführen einer Eingangsspannung (Vin), – einen ersten Ausgang (2) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (Vout1), – einen zweiten Ausgang (3) zum Bereitstellen einer invertierten Ausgangsspannung (Vout2), – Mittel (4) zum Anschließen einer Induktivität (5), – Schaltmittel (S1, S2, S3, S4), die die Mittel zum Anschließen der Induktivität (5) mit dem Eingang (1), dem ersten Ausgang (2), dem zweiten Ausgang (3) und einem Bezugspotentialanschluss (6) koppeln.
  2. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (7) vorgesehen ist, die die Schaltmittel (S1, S2, S3, S4) ansteuert.
  3. Spannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Mittel zum Anschließen einer Induktivität (5) einen ersten und einen zweiten Anschluss (4, 4') hat, und dass das Schaltmittel – einen ersten Schalter (S1), der den Eingang (1) mit dem ersten Anschluss (4) koppelt, – einen zweiten Schalter (S2), der den Bezugspotentialanschluss (6) mit dem zweiten Anschluss (4') koppelt, – einen dritten Schalter (S3), der den ersten Anschluss (4) mit dem zweiten Ausgang (3) koppelt, und – einen vierten Schalter (S4), der den zweiten Anschluss (4') mit dem ersten Ausgang (2) koppelt, umfasst.
  4. Spannungswandler nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) mit jeweiligen Steueranschlüssen des ersten bis vierten Schalters (S1, S2, S3, S4) verbunden ist.
  5. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel zur Spannungsmessung am ersten und/oder am zweiten Ausgang (2, 3) des Spannungswandlers angeschlossen ist, mit einem Ausgang des zumindest einen Mittels zur Spannungsmessung, der mit der Steuereinheit (7) verbunden ist.
  6. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mittel zur Stromerfassung (8) in einem ein Schaltmittel umfassenden Stromzweig vorgesehen ist, mit einem Ausgang des zumindest einen Mittels zur Stromerfassung, der mit der Steuereinheit (7) verbunden ist.
  7. Spannungswandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Mittel zur Stromerfassung (8) in einem den zweiten Schalter (S2) umfassenden Stromzweig und/oder in einem den vierten Schalter (S4) umfassenden Stromzweig vorgesehen ist.
  8. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten und am zweiten Ausgang (2, 3) je ein Kondensator (C1, C2) angeschlossen ist.
  9. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, soweit auf Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und/oder der vierte Schalter (S3, S4) eine Diode (D1, D2) umfassen.
  10. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Mittel zum Anschließen einer Induktivität (5) ein Bypass-Schalter (S5) vorgesehen ist.
  11. Spannungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Induktivität (5) an das Mittel zum Anschließen einer Induktivität angeschlossen ist.
  12. Verfahren zur Spannungswandlung, umfassend – Zuführen einer Eingangsspannung (Vin), – Konvertieren der Eingangsspannung (Vin) in eine Ausgangsspannung (Vout1) mittels einer Induktivität (5), – Konvertieren der Eingangsspannung (Vin) in eine invertierte Ausgangsspannung (Vout2) mittels der Induktivität (5).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch – Aufladen der Induktivität (5) in einer ersten Taktphase (A), – Entladen der Induktivität (5) und Bereitstellen der Ausgangsspannung (Vout1) in einer zweiten Taktphase (B), – Entladen der Induktivität (5) und Bereitstellen der invertierten Ausgangsspannung (Vout2) in einer dritten Taktphase (B*)
  14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch – Überbrücken der Induktivität (5) in einer vierten Taktphase (C).
DE102006032418A 2006-07-13 2006-07-13 Spannungswandler und Verfahren zur Spannungswandlung Ceased DE102006032418A1 (de)

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