DE102005020314A1

DE102005020314A1 - Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung einer ersten elektrischen Last und Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung

Info

Publication number: DE102005020314A1
Application number: DE102005020314A
Authority: DE
Inventors: Jan-Erik Dr. Müller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US7629784B2; US7791325B2; US20100033014A1; US20060290203A1

Abstract

Eine Spannungsversorgungsanordnung (11) ist vorgeschlagen, die zur Abgabe einer Spannung in einem ersten Betriebszustand aus einem ersten Leistungsbereich und in einem zweiten Betriebszustand aus einem zweiten Leistungsbereich an eine erste elektrische Last (1) dient. Die Spannungsversorgungsanordnung (11) umfasst einen Spannungswandler (2), der eingangsseitig mit einem Spannungseingang (3) der Spannungsversorgungsanordnung (11) und ausgangsseitig mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters (4), der an einem zweiten Anschluss mit einem Spannungsausgang (6) der Spannungsversorgungsanordnung (11) zum Anschluss einer ersten elektrischen Last (1) angeschlossen ist, gekoppelt ist. Weiter umfasst die Spannungsversorgungsanordnung (11) einen zweiten Schalter (5), der an einem ersten Anschluss mit dem Spannungseingang (3) und an einem zweiten Anschluss mit dem Spannungsausgang (6) gekoppelt ist, und eine Ansteuerschaltung (7), die zum Einstellen des ersten und des zweiten Schalters (4, 5) in den ersten oder den zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit von einem Steuersignal ausgelegt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung einer ersten elektrischen Last wahlweise in einem ersten oder in einem zweiten Leistungsbereich und ein Verfahren zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung für eine erste elektrische Last.
Eine Spannungsversorgungsanordnung dient beispielsweise im Bereich der drahtlosen Kommunikationsgeräte zur Versorgung eines Leistungsverstärkers als elektrische Last. Der Trend bei heutigen Mobiltelefonen zu künftigen multifunktionalen mobilen Kommunikationsgeräten, von Sprach- zu Multimedia-Fähigkeit, für Multiband- und Multistandardbetrieb erfordert die Verwendung von bandbreiteneffizienten linearen Modulationsarten.
Für den Leistungsverstärker ergeben sich aus den linearen Modulationsarten Anforderungen hinsichtlich der Linearität. Weitere Anforderungen an den Leistungsverstärker resultieren aus dem Wunsch, eine lange Batteriebetriebszeit zu erreichen. Da der Leistungsverstärker einen hohen Anteil am Gesamtleistungsverbrauch von drahtlosen Kommunikationsgeräten hat, ist somit eine hohe Effizienz der Energieausnutzung notwendig.
Die Energieeffizienz wird verbessert, wenn die Höhe der Betriebsspannung des Leistungsverstärkers an die geforderte Ausgangsleistung angepasst wird. Dies kann mittels eines Schaltreglers geschehen, welcher die Batteriespannung in eine variable Versorgungsspannung umwandelt, mit welcher der Leistungsverstärker betrieben wird.

In dem Datenblatt WCDMA Cellular phone 600 mA BUCK Regulators, Baustein Max 1820/Max 1821, Nummer 19-2011/REV2; 7/02, Maxim Integrated Products, USA ist ein Baustein Max 1820 beschrieben, der eine Eingangsspannung, welche zwischen 2,6 Volt bis 5,5 Volt liegen kann, in eine Ausgangsspannung wandelt, die zwischen 0,4 Volt bis 3,4 Volt liegen kann. Ein Nachteil eines solchen Spannungswandlers ist es, dass bei dem Wandlungsvorgang elektrische Leistung verbraucht wird.

In der Veröffentlichung High-efficiency power amplifier using dynamic power-supply voltage for CDMA applications, Gary Hanington et al., IEEE Transactions on Microwave Series and Techniques, Volume 47, Number 8, August 1999, pp. 1471–1476, ist ein DC-DC Boost-Konverter gezeigt, der eine Versorgungsspannung an einen Leistungsverstärker liefert. Die Versorgungsspannung kann dynamisch eingestellt werden. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die Spannungswandlung Energieverluste bedeutet und dass für diese Schaltung eine Spule, für die in einem Gerät ein Platz vorzusehen ist und die zusätzliche Kosten gegenüber einer Lösung ohne Spule verursacht, erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannungsversorgungsanordnung zu schaffen, die eine erste elektrische Last mit Spannung in verschiedenen Leistungsbereichen versorgt und dabei energieeffizient arbeitet. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für eine erste elektrische Last bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich der Anordnung durch eine Spannungsversorgungsanordnung gelöst, die in einem ersten oder in einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist und zur Abgabe einer Spannung in dem ersten Betriebszustand aus einem ersten Leistungsbereich und in dem zweiten Betriebszustand aus ei nem zweiten Leistungsbereich an eine erste elektrische Last ausgelegt ist, umfassend

– einen Spannungswandler, der eingangsseitig mit einem Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung zur Zuführung einer Eingangsspannung und an einem Spannungswandlerausgang mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters gekoppelt ist,
– den ersten Schalter, der an einem zweiten Anschluss mit einem Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung zum Anschluss einer ersten elektrischen Last gekoppelt ist,
– einen zweiten Schalter, der an einem ersten Anschluss mit dem Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung und an einem zweiten Anschluss mit dem Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung gekoppelt ist, und
– eine Ansteuerschaltung, die mindestens einen Ansteuerschaltungseingang zur Zuführung mindestens eines Steuersignals aufweist, die an einem ersten Ausgang mit einem Steuereingang des ersten Schalters und an einem zweiten Ausgang mit einem Steuereingang des zweiten Schalters gekoppelt ist, und zum Ansteuern des ersten und des zweiten Schalters in Abhängigkeit von dem mindestens einen Steuersignal ausgelegt ist.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip weist die Spannungsversorgungsanordnung zwei Betriebszustände auf. In dem ersten Betriebszustand ist von der Spannungsversorgungsanordnung eine Ausgangsspannung aus dem ersten Leistungsbereich und in dem zweiten Betriebszustand die Ausgangsspannung aus dem zweiten Leistungsbereich an die erste elektrische Last abgebbar.

Die Spannungsversorgungsanordnung umfasst den Spannungseingang zur Zuführung der Eingangsspannung. Diese Eingangsspannung ist durch den Spannungswandler in eine Spannung wandelbar, die an dem Spannungswandlerausgang zur Verfügung steht.

Der Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung und der Spannungswandlerausgang des Spannungswandlers sind mit je einem Schalter gekoppelt. Dabei ist der Spannungswandlerausgang mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters und der Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung mit dem ersten Anschluss des zweiten Schalters gekoppelt.

Der zweite Anschluss des ersten Schalters und der zweite Anschluss des zweiten Schalters sind mit dem Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung gekoppelt. An diesem Spannungsausgang ist die erste elektrische Last anschließbar. Der Ansteuerschaltung ist das mindestens eine Steuersignal zuführbar. Die Ansteuerschaltung ist ausgelegt dazu, den ersten und den zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit von dem Steuersignal einzustellen und den ersten und den zweiten Schalter dementsprechend anzusteuern.

Der Spannungswandler ist für den ersten Leistungsbereich ausgelegt. Wenn dieser zum Betrieb der ersten elektrischen Last benötigt ist, so ist der erste Betriebszustand von der Ansteuerschaltung einstellbar, indem der erste Schalter von der Ansteuerschaltung auf einen Zustand geschlossen und der zweite Schalter auf offen eingestellt ist. Wenn ein Leistungsbereich außerhalb des ersten Leistungsbereiches erforderlich ist, dann ist der zweite Betriebszustand von der Ansteuerschaltung einstellbar. Bei diesem ist der zweite Schalter auf geschlossen und der erste Schalter auf offen eingestellt, so dass die erste elektrische Last direkt mit der Eingangsspannung verbunden ist.

Es ist ein Vorteil dieser Spannungsversorgungsanordnung, dass die erste elektrische Last mit dem Spannungseingang verknüpft ist und mithilfe der Eingangsspannung betrieben ist, wenn die erste elektrische Last eine Leistung in der Höhe benötigt, wie sie diese Energiequelle liefern kann. In diesem Falle ist kein Spannungswandler dazwischen geschaltet, sodass die Verluste an elektrischer Leistung äußerst gering sind.

Benötigt die elektrische erste Last eine elektrische Leistung in einem anderen Leistungsbereich, dann ist die von der ersten elektrischen Last benötigte Spannung von dem Spannungswandler bereitgestellt. Der Spannungswandler kann vorteilhaft auf diesen Leistungsbereich ausgelegt sein. Mit dieser Spannungsversorgungsanordnung ist daher sehr effizient die Eingangsspannung ausgenutzt und ist der ersten elektrischen Last eine Versorgung in zwei Leistungsbereichen zur Verfügung gestellt.

Dadurch, dass zum Betrieb außer dem Spannungswandler, der in derartigen Geräten im allgemeinen immer vorhanden ist, zusätzlich nur zwei Schalter und eine Schaltung zum Ansteuern der beiden Schaltern notwendig ist, ist diese Spannungsversorgungsanordnung sehr kosteneffizient realisierbar.

Alternativ kann der erste Schalter an einer Eingangsseite des Spannungswandlers anstelle einer Ausgangsseite des Spannungswandlers angeordnet sein. Alternativ zu dem ersten Schalter auf der Ausgangs- oder der Eingangsseite des Spannungswandlers kann auch der Spannungswandler durch ein Mittel zum Aktivieren/Deaktivieren abschaltbar ausgeführt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Spannungswandler als getakteter Gleichspannungswandler ausgeführt sein. Er kann ausgelegt sein, eine vorgebbare konstante Spannung an dem Spannungswandlerausgang abzugeben.

Die Spannungsversorgungsanordnung kann derart ausgelegt sein, dass im ersten Betriebszustand der erste Schalter geschlossen und im zweiten Betriebszustand der zweite Schalter geschlossen ist sowie der jeweils andere Schalter offen ist. Die Spannungs versorgungsanordnung ist bevorzugt so ausgelegt, dass der erste Schalter und der zweite Schalter nicht gleichzeitig geschlossen sind.

Der Spannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Spannung in dem ersten Leistungsbereich abzugeben, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Spannungen im ersten Leistungsbereich niedriger als die Spannungen im zweiten Leistungsbereich sind. Die elektrische Leistung im zweiten Leistungsbereich ist dann von der Energiequelle abgebbar, die mit dem Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung verbunden ist. Die Ausgangsspannung des Spannungswandlers ist in dieser Ausführungsform kleiner als die Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung. Der Spannungswandler kann dazu als Abwärtswandler ausgelegt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Batterie an den Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung gekoppelt. Die Batterie kann eine einmal verwendbare Batterie sein. Mit Vorteil ist die Batterie eine wiederaufladbare Batterie.

Die elektrische erste Last kann einen Leistungsverstärker umfassen, der an dem Spannungsausgang angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung kann in einer bevorzugten Ausführungsform ausgelegt sein, den Leistungsverstärker im dem zweiten Betriebszustand für hohe Sendeleistungen und in dem ersten Betriebszustand für verglichen mit dem zweiten Betriebszustand niedrige Sendeleistungen zu versorgen. Eine typische Spannung am Spannungsausgang ist für den zweiten Leistungsbereich eine Spannung von 3,5 Volt und für den ersten Leistungsbereich eine Spannung von 1 Volt.

Der erste und/oder der zweite Schalter können als steuerbare Schalter, die ausschließlich die Zustände offen oder geschlossen besitzen, ausgeführt sein.

Mit Vorteil kann der erste und/oder der zweite Schalter einen steuerbaren Widerstand umfassen, so dass der erste oder der zweite Schalter nicht nur die beiden Zustände offen und geschlossen aufweisen.

Der erste und/oder der zweite Schalter kann jeweils einen elektronischen Schalter, welcher mindestens einen Steuereingang, einen ersten und einen zweiten Anschluss umfasst, aufweisen. Alternativ kann der erste und/oder der zweite Schalter als mikromechanisches Relais ausgeführt sein.

Der erste und/oder der zweite Schalter können als Linearregler ausgeführt sein, die eine Ausgangsspannung zwischen zwei Lastanschlüssen in Abhängigkeit von einer Spannung an einem Steuereingang linear regeln.

Der elektronische Schalter ohne oder mit der Funktion eines steuerbaren Widerstandes sowie ohne oder mit der Funktion eines Linearreglers kann mindestens eine Diode oder mindestens einen bipolaren Transistor oder mindestens einen Feldeffekttransistor umfassen. Die Diode kann eine positiv-intrinsisch-negativ-Diode sein. Ein Vorteil dieser Lösung ist, dass damit der erste und/oder zweite Schalter in einem Halbleiterkörper realisierbar ist.

Der bevorzugt zur Realisierung des elektronischen Schalters vorgesehene Feldeffekttransistor weist einen Senkenanschluss, englisch drain, einen Quellenanschluss, englisch source, und einen Steueranschluss, englisch gate auf. Bei einer kleinen Spannung zwischen dem Senken- und dem Quellenanschluss ist ein linearer Zusammenhang zwischen dieser Spannung und dem Strom, der durch den Senkenanschluss fließt, gegeben. In diesem Bereich lässt sich die Strecke in dem Feldeffekttransistor zwischen den Senkenanschluss und dem Quellenanschluss in guter Näherung als Wi derstand beschreiben, der zwischen hochohmigen Werten und niederohmigen Werten elektronisch durch Verändern einer Spannung zwischen dem Steueranschluss und dem Quellenanschluss variiert werden kann. Die hochohmigen Werte des Widerstandes entsprechen dem Zustand offen des Schalters und die niederohmigen Werte des Widerstands entsprechen dem Zustand geschlossen des Schalters. Im Zwischenbereich wirkt der Schalter als steuerbarer Widerstand. Dies kann zur Erzeugung einer konstanten Ausgangsspannung am zweiten Anschluss des elektronischen Schalters eingesetzt sein. Der elektronische Schalter kann in dieser Ausführung somit einen Linearregler umfassen.

Der Feldeffekttransistor kann ein Metall-Oxide-Halbleiter-Feldeffekttransistor, englisch metal oxide semiconductor fieldeffect transistor, abgekürzt MOSFET, sein. Eine Alternative kann ein Sperrschicht-Feldeffektransistor sein. Der Sperrschicht-Feldeffektransistor kann mit Vorteil einen n-Kanal aufweisen, das heißt, dass die stromführenden Ladungsträger Elektronen sind.

Der erste und der zweite Schalter können mindestens einen weiteren Transistor oder eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle sowie mindestens ein passives Bauelement wie einen Kondensator, einen Widerstand, eine Induktivität oder eine Diode umfassen, um mit Vorteil die schaltenden Elemente mit Ansteuersignalen zu versorgen und um Spannungsspitzen bei den Umschaltvorgängen zu reduzieren.

Der elektronische Schalter kann bevorzugt mindestens einen n-Kanal Feldeffekttransistor und einen p-Kanal Feldeffekttransistor umfassen. In einer Ausführungsform des elektronischen Schalters kann ein n-Kanal Feldeffekttransistor und ein p-Kanal Feldeffekttransistor in Serie geschaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform können die in Serie geschalteten Feldeffekttran sistoren ein selbstleitender n-Kanal MOSFET und ein selbstleitender p-Kanal MOSFET sein.

Der elektronische Schalter kann als eine Übertragungseinheit mit Steuereingang, englisch transmission gate, ausgeführt sein.

Eine Ausführungsform des elektronischen Schalters kann eine Parallelschaltung von zwei Feldeffekttransistor in einer Differenzschaltung aufweisen. Eine bevorzugte Ausführungsform des elektronischen Schalters kann eine Parallelschaltung von einem n-Kanal MOSFET und einem p-Kanal MOSFET sein, wobei beide MOSFETs mit Vorteil selbstsperrende MOSFETs sind.

Der elektronische Schalter kann als Linearregler ausgeführt sein, welcher einen Komparator und einen p-Kanal MOSFET umfasst. Der p-Kanal MOSFET kann als Schalter mit den Zuständen offen und geschlossen und als elektronisch regelbarer Widerstand dienen. In dieser Ausführungsform kann ein erster Komparatoreingang mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters verbunden sein. Ein Ausgang des Komparators kann mit einem Steueranschluss des p-Kanal MOSFETs verbunden sein. Ein Lastanschluss des MOSFETs kann den ersten Anschluss des elektronischen Schalters und ein weiterer Lastanschluss des MOSFETs kann den zweiten Anschluss des elektronischen Schalters bilden. Der zweite Anschluss des elektronischen Schalters kann dabei über einen Widerstandsteiler, umfassend einen ersten und einen zweiten Widerstand, mit dem Bezugspotentialanschluss verbunden sein. Ein zweiter Komparatoreingang kann mit einem Knoten des Widerstandsteilers, der zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand liegt, verbunden sein. In dieser Ausführungsform des elektronischen Schalters ist erreichbar, dass in Abhängigkeit einer Spannung, die an dem Steuereingang des elektronischen Schalters anliegt, eine Spannung am zweiten Anschluss des elektronischen Schalters eingestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform des elektronischen Schalters kann mit Vorteil die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung auf eine zulässige Spannung beschränkt werden, falls die Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung einen zu hohen Wert aufweist. Dazu kann die Spannung an dem Steuereingang des Elektronenschalters auf einen maximal zulässigen Spannungswert eingestellt sein, falls die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung diesen Maximalwert überschreitet.

Diese Ausführungsform des elektronischen Schalters mit der Funktion eines Linearreglers kann zum Erhöhen der Leistung des Leistungsverstärkers eingesetzt sein. Durch eine vorgegebene Erhöhung der Spannung an dem Steuereingang des elektronischen Schalters kann die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung, welche eine Betriebsspannung des Leistungsverstärkers darstellt, von einem Wert 0 bis nahezu zum Wert der Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung erhöht werden. Die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers kann dabei näherungsweise proportional zum Quadrat der Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung sein.

In einer Ausführungsform eines Sendeverfahren kann das Senden in Zeitschlitzen, englisch slots, durchgeführt sein. In einem Zeitschlitz kann ein erster Teilnehmer senden, in weiteren Zeitschlitzen können weitere Teilnehmer senden, ehe der erste Teilnehmer wieder senden kann. Während eines Zeitschlitzes kann der Leistungsverstärker so mit einer Leistung versorgt sein, dass ausgehend von einem Ruhezustand am Anfang eines Zeitschlitzes die Leistung bis zu einem vorgegebenen Wert erhöht wird und am Ende des Zeitschlitzes abgesenkt wird. Dieser Anstieg und Abfall der Leistung kann als Puls, englisch burst beschrieben werden. Dies kann beispielsweise im GSM-Verfahren gefordert sein. Mit Vorteil umfasst daher für dieses Sendeverfahren der elektroni tungsverstärker abzugebenden Leistung.

Diese Ausführungsform des elektronischen Schalters mit der Funktion eines Linearreglers kann eingesetzt sein, um die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung, die gleichzeitig die Betriebsspannung des Leistungsverstärkers ist, so zu modulieren, dass einem in einer betreffenden Leistungsstufe verstärkten phasenmodulierten Eingangssignal zusätzlich die Amplitudenmodulation aufgeprägt ist. Dazu kann die Spannung, die an dem Steuereingang des elektronischen Schalters anliegt, moduliert sein. In einer Ausführungsform kann die Modulation auf die Endstufe aufgebracht sein, wobei die weiteren Stufen direkt mit dem Eingang der Spannungsanordnung und damit mit der Batterie verbunden sind. Es können in einer bevorzugten Ausführungsform zwei oder mehr Stufen des Leistungsverstärkers des Polarmodulators oder des Polartransmitters an einen oder mehrere geeignete Regler angeschlossen sein und so die Modulation aufbringen.

Der elektronische Schalter mit der Funktion eines Linearreglers kann einen p-Kanal MOSFET in Form eines Verarmungstyps MOSFET aufweisen. Ein Leistungstransistor des Leistungsverstärkers kann ein Feldeffekttransistor sein, der mit seinem Quellenanschluss mit dem Bezugspotentialanschluss verbunden ist. Ein Leistungstransistor kann jedoch auch ein Bipolartransistor sein, der mit seinem Emitteranschluss mit dem Bezugspotential verbunden ist. Diese beiden Ausführungsformen sind aus thermischen und hochfrequenztechnischen Gründen vorteilhaft gegenüber einem sogenannten floatenden Betrieb, bei dem Quellen beziehungsweise Emitter nicht mit dem Bezugspotential verbunden sind.

Der erste und der zweite Schalter können identisch aufgebaut sein. Mit Vorteil kann der zweite Schalter anders als der erste Schalter ausgeführt sein, um mit einem der beiden Schalter eine Zusatzfunktion wie etwa einen Schutz gegenüber einem Kurzschluss ausführen zu können.

Die Ansteuerschaltung ist bevorzugt an zwei Ausgängen mittels einer ersten und einer zweiten Schaltersteuerleitung mit dem ersten und dem zweiten Schalter gekoppelt, um den ersten und den zweiten Schalter anzusteuern. Sie umfasst in einer Ausführungsform mindestens einen Ansteuerschaltungseingang zur Entgegennahme der Steuersignale in digitaler Form, einen Digitalteil zum Verarbeiten der Steuersignale, einen Analogteil zur Pegelumsetzung in analoge Signale und zwei Ausgänge zur Abgabe analoger Signale mittels der ersten und der zweiten Schaltersteuerleitung an den ersten und den zweiten Schalter. In einer weiteren Ausführungsform weist sie mindestens einen Ansteuerschaltungseingang zur Entgegennahme der Steuersignale in analoger Form auf. In einer anderen Ausführungsform umfasst sie zwei Ausgänge zur Abgabe digitale Signale mittels der ersten und der zweiten Schaltersteuerleitung an den ersten und den zweiten Schalter, die in dieser Ausführungsform zur Verarbeitung digitaler Signale ausgelegt sind.

Es kann bei einer Anwendung in einem drahtlosen Kommunikationsgerät der zweite Schalter auf einen Zustand geschlossen und der erste Schalter auf offen eingestellt sein, um den Leistungsverstärker für eine Übertragung gemäß dem Global System for Mobile Communication Verfahren, abgekürzt GSM-Verfahren mit dem Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung zu koppeln, und der erste Schalter auf geschlossen und der zweite Schalter auf offen eingestellt sein, um den Leistungsverstärker für eine Übertragung im Wideband Code Division Multiple Access Verfahren, abgekürzt W-CDMA-Verfahren mit dem Spannungswandlerausgang zu koppeln. Damit ist mit Vorteil dem Leistungsverstärker für das GSM-Verfahren eine von der Batterie abgebbare Spannung und für das W-CDMA-Verfahren eine niedrigere Spannung als die von der Batterie abgebbare Spannung zuführbar. Es ist ein Vorteil der Spannungsversorgungsanordnung, dass durch die Versorgung des Leistungsverstärkers mit unterschiedlichen Spannungen eine Linearität der Verstärkung verbessert ist.

Die Spannungsversorgungsanordnung kann einen weiteren Spannungsausgang aufweisen, der direkt mit dem Spannungswandlerausgang zum Betrieb einer zweiten elektrischen Last verbunden ist.

Die Spannungsversorgungsanordnung kann mindestens einen zusätzlichen Spannungsausgang aufweisen, der mit mindestens einem zusätzlichen Spannungswandlerausgang gekoppelt ist und zum Anschließen mindestens einer dritten elektrischen Last dient, die mit einer Spannung von einer Höhe versorgt ist, die sich von der Höhe der Spannung an dem Spannungswandlerausgang unterscheidet.

In einer anderen Ausführungsform kann die Spannungsversorgungsanordnung mindestens einen zusätzlichen Ausgang aufweisen, der mit einem zusätzlichen Ausgang des Spannungswandlers gekoppelt ist und Spannungen zur Verfügung stellt, die sich aufgrund von Eigenschaften wie Rauschen, Oberwellenanteil, Innenwiderstand, Treiberfähigkeit, Schwankungsbreite oder Temperaturstabilität von der Spannung am Spannungswandlerausgang oder Spannungswandlerzusatzausgang unterscheidet.

Ein dritter Betriebszustand mit einem dritten Leistungsbereich, bei dem keine Energie am Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung der ersten elektrischen Last zur Verfügung gestellt wird, kann vorgesehen sein. Damit ist die erste elektrische Last ausschaltbar. Die Ansteuerschaltung ist mit Vorteil dazu ausgelegt, mittels der Stellung offen bei beiden Schaltern den dritten Betriebszustand einzustellen.

In einer anderen Ausführungsform kann die Ansteuerschaltung ausgelegt sein, eine Überlast der ersten elektrische Last zu erkennen und im Falle dieser Überlast den ersten oder den zweiten Schalter zu öffnen. Kennzeichen der Überlast der ersten elektrischen Last kann eine zu hohe Temperatur der ersten elektrischen Last sein. Die Überlast kann durch einen zu hohen Stromfluss durch die erste elektrische Last oder durch eine zu hohe Spannung über der ersten elektrischen Last hervorgerufen sein. Weitere Kennzeichen der Überlast können daher ein zu hoher Stromfluss oder eine zu hohe Spannung sein. Die Spannungsversorgungsanordnung kann daher dazu ausgelegt sein, die Temperatur der ersten elektrischen Last, den durch den Spannungsausgang fließenden Strom und/oder die Spannung an dem Spannungsausgang zu bestimmen und den so bestimmten Wert der Temperatur, des Stromes und/oder der Spannung der Ansteuerschaltung zur Änderung der Einstellung der Schalter zuzuführen.

Ist vor dem Auftreten der Überlast der zweite Schalter geschlossen, der ausgelegt ist, die ersten elektrische Last mit einer elektrischen Leistung im höheren Leistungsbereich zu versorgen, so kann die Ansteuerschaltung dazu ausgelegt sein, diesen Schalter bei Erkennen der Überlast in den Zustand offen und den ersten Schalter in den Zustand geschlossen zu schalten.

Ist vor dem Auftreten der Überlast der erste Schalter geschlossen, der dazu ausgelegt ist, die erste elektrische Last mit dem niedrigeren Leistungsbereich zu versorgen, so ist mit Vorteil die Ansteuerschaltung dazu ausgelegt, bei Erkennen der Überlast beide Schalter in den Zustand geschlossen einzustellen.

Die Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung kann im Falle eines Ladevorgangs der Batterie oder bei einer Anwendung der Spannungsversorgungsanordnung in einem Mobilfunkgerät im Falle einer ungünstigen räumlichen Anordnung der Antenne des Mo bilfunkgerätes zu einem metallischen Körper höher als die typischen im Betrieb auftretenden Eingangsspannungen sein. Mit Vorteil ist daher die Ansteuerschaltung ausgelegt dazu, dass die Ausgangsspannung erfasst ist und dass der zweite und/oder der erste Schalter so angesteuert ist, dass die Ausgangspannungen ausschließlich in einem zulässigen Bereich und damit nicht über einem vorgebbaren Spannungsniveau am Spannungsausgang zur Versorgung der ersten elektrischen Last auftreten. Der zweite und/oder der erste Schalter kann im Falle einer Überspannung in den Zustand offen geschaltet sein.

Der zweite Schalter kann als einstellbarer Widerstand ausgelegt sein, so dass die Ausgangsspannung aufgrund des Spannungsabfalls am Widerstand absinkt. Die Einstellung des Widerstandes kann so vorgenommen sein, dass mit der benötigten Leistung die erste elektrische Last weiter versorgt, jedoch vor einer Überspannung geschützt ist. Der Spannungsabfall ist gemäß ohmschen Gesetz das Produkt aus Widerstandswert des Widerstandes und dem Strom durch die erste elektrische Last. Die Ausführung des zweiten Schalters als Widerstand ist vorteilhaft, da die erste elektrische Last weiter in Betrieb ist und sie derart ausgelegt sein kann, dass sie aufwandsarm nur zur Beherrschung einer Spannung bis zu einer zugelassenen Ausgangsspannungsgrenze ausgelegt ist. Dadurch sind Kosten für die Realisierung reduzierbar.

Zur Einstellung des Widerstandes des zweiten Schalters kann die Ansteuerschaltung mittels einer zweiten Spannungsabgriffsleitung die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung bestimmen. In einer anderen Ausführungsform kann die Ansteuerschaltung zusätzlich mittels einer ersten Spannungsabgriffsleitung die Eingangspannung der Spannungsversorgungsanordnung bestimmen und aus der Ausgangs- und der Eingangsspannung ein Signal zum Steuern des Schalters ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Widerstand des ersten Schalters in analoger Weise einstellbar sein.

Der Spannungswandler benötigt nur wenig Energie, wenn der Strom an dem Spannungswandlerausgang und dem Spannungswandlerzusatzausgang 0 ist. Mit Vorteil können diese Energieverluste weiter verringert sein, indem die Spannungsversorgungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform einen dritten Schalter und eine dritte Schaltersteuerleitung aufweist. Bei Betrieb der ersten elektrischen Last im zweiten Leistungsbereich kann der dritte Schalter in einen Zustand offen geschaltet sein. Damit wird im Falle eines zur Versorgung der ersten elektrischen Last aktivierten zweiten Leistungsbereiches vermieden, dass der Spannungswandler eine Spannung im ersten Leistungsbereich zur Verfügung stellt.

Die vom Spannungswandler abgegebene Spannungshöhe kann einstellbar sein, damit im ersten Leistungsbereich die Ausgangsspannung noch genauer an die Anforderungen anpassbar ist. Der Spannungswandler kann auch abschaltbar ausgeführt sein, um mit Vorteil Energieverluste zu verringern. Beides kann durch eine Verknüpfung des Spannungswandlers mit der Ansteuerschaltung mittels einer Spannungswandlersteuerleitung realisiert sein.

Eine Sendeanordnung kann die Spannungsversorgungsanordnung, einen Modulator, dem an einem Eingang ein zu übermittelndes Nutzsignal zuführbar ist und der an einem Ausgang zur Abgabe eines modulierten Signals ausgelegt ist, einen Sendeverstärker, dem an einen Eingang das Ausgangssignal des Modulators zuführbar ist und der den Leistungsverstärker und einen Ausgang für das Abgeben des zu sendenden Signals umfasst, und eine Antenne, die an einem Eingang mit dem Ausgang des Sendeverstärkers verbunden ist und zum Senden des Signals ausgelegt ist, umfassen.

Der Modulator kann mit einem weiteren Spannungsausgang sowie mindestens einem zusätzlichen Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung verbunden sein.

Ein komplexe Signal, das in der Sendeanordnung zu verarbeiten ist, kann in einer Ausführungsform in Polarkoordinaten, das heißt in Amplitude und Phase dargestellt sein. Amplitude und Phase sind einzeln verarbeitbar. Bei der Erzeugung des von der Antenne zu sendenden Signales ist das Amplitudensignal und das Phasensignal zusammenzuführen. Die Amplitude und die Phase können in einem Polarmodulator zusammengeführt sein. Mit Vorteil sind die Amplitude und die Phase in einem Polartransmitter zusammengeführt und der Modulator und der Sendeverstärker sowie der im Sendeverstärker vorhandene Leistungsverstärker zur Verarbeitung der Signale gemäß einem Polartransmitterprinzip ausgelegt.

Der erste und/oder der zweite Schalter können ausgelegt sein, die Amplitude des zu sendenden Signals dadurch zu modulieren, dass sie einen weiteren Steuereingang zum Zuführen des Nutzsignales oder einer Komponente des Nutzsignales aufweisen, besonders bei Ausführung als steuerbarer Widerstand. In einer Ausführungsform kann dazu der ersten Schalter an seinem weiteren Steuereingang mittels einer vierten Schaltersteuerleitung mit dem Modulator und/oder der zweite Schalter an seinem weiteren Steuereingang mittels einer fünften Schaltersteuerleitung mit dem Modulator verbunden sein.

In einer Ausführungsform umfasst der Leistungsverstärker einen Bipolartransistor als ein verstärkendes Bauelement und einen steuerbaren Widerstand, der mit einer Basis des Bipolartransistors gekoppelt ist und zum Einstellen des Basisstroms ausgelegt ist. Eine Widerstandssteuerleitung verbindet den steuerbaren Widerstand mit der Ansteuerschaltung. Das Einstellen des Ba sisstroms bewirkt eine Einstellung des Arbeitspunktes des Bipolartransistors und damit der vom Leistungsverstärker abgegebenen Leistung. Diese Ausführungsform ist in einer für das W-CDMA-Verfahren ausgelegten Sendeanordnung anwendbar, da im W-CDMA-Verfahren das Senden in Zeitfenstern, englisch Slots durchgeführt wird und für jeden Slot eine mittlere Leistung des Leistungsverstärkers festgelegt ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Leistung im ersten Leistungsbereich und damit der Energieverbrauch der Sendeanordnung bei Durchführung des W-CDMA-Verfahren weiter reduziert ist.

Die beiden Schalter und die Ansteuerschaltung können in drei eigenen Halbleiterkörpern realisiert sein. Die beiden Schalter und die Ansteuerschaltung können mit Vorteil zusammen in einem Halbleiterkörper realisiert sein, weil dadurch die Anzahl der Kontakte kleiner gehalten ist.

Der Spannungswandler kann ebenfalls in einem eigenen Halbleiterkörper verwirklicht sein. In einer alternativen Ausführung kann ein Spannungswandler, der in einem Gesamtsystem wie beispielsweise einem Mobilfunkgerät bereits vorhanden ist, zum Bereitstellen einer Spannung herangezogen sein.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Spannungswandler, die beiden Schalter und die Ansteuerschaltung in einem gemeinsamen Halbleiterkörper integriert.

Die Bestandteile können auch in einem Halbleiterkörper, der einen zentralen Leistungs-/Batterie-Management-Schaltkreis umfasst und der weitere Module eines Mobilfunkgerätes versorgt, realisiert sein.

In einer alternativen Ausführungsform sind zur dezentralen Energieversorgung eines Moduls die beiden Schalter und die Ansteuer schaltung im Modul hybrid oder monolithisch in einem Halbleiterkörper integriert.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Leistungsverstärker mit mindestens den beiden Schaltern und dem Spannungswandler in einem Halbleiterkörper integriert.

Als Integrationstechniken für die Schalter, die Ansteuerschaltung oder den Spannungswandler sowie für die gesamte Spannungsversorgungsanordnung können Complementary Metal Oxide Semiconductor CMOS, Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor BICMOS, Double Diffused Metal Oxide Semiconductor DMOS oder Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor LDMOS eingesetzt sein.

Zu anderen Weiterbildungen der Spannungsversorgungsanordnung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für eine erste elektrische Last in einem ersten oder in einem zweiten Leistungsbereich gelöst, umfassend folgende Schritte:

– Bereitstellen einer Eingangsspannung an einem Spannungseingang, der mit einem Eingang eines getakteten Gleichspannungswandlers und mit einem ersten Anschluss eines zweiten Schalters gekoppelt ist;
– Wandeln einer Spannung an dem Eingang des Spannungswandlers in eine Spannung an einem Spannungswandlerausgang mittels des Spannungswandlers, der an dem Spannungswandlerausgang mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters gekoppelt ist;
– Ansteuern des ersten und des zweiten Schalters in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal so, dass zum Bereitstellen einer Spannung in dem ersten Leistungsbereich der zweite Schalter geöffnet und der erste Schalter geschlossen ist und zum Bereitstellen einer Spannung in dem zweiten Leistungsbereich der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter geschlossen ist derart, dass an einem Spannungsausgang, der mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters und mit einem zweiten Anschluss des zweiten Schalters gekoppelt ist und zum Anschluss der ersten elektrischen Last dient, die erste elektrische Last mit einer Ausgangsspannung versorgt wird.

Zunächst wird die Eingangsspannung bereitgestellt. Mit dieser Eingangsspannung wird der Spannungswandler beaufschlagt. Dieser wandelt die Eingangsspannung in eine andere Spannung um, die von ihm an seinem Spannungswandlerausgang bereitgestellt wird.

Eine der beiden bereitgestellten Spannungen wird nun je nach Schalterstellung der beiden Schalter an dem Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung zur Verfügung gestellt. An dem Spannungsausgang ist die zu versorgende erste elektrische Last anschließbar.

Die Einstellung, welche Ausgangsspannung beziehungsweise in welchem Leistungsbereich eine Ausgangsspannung an dem Spannungsausgang zur Verfügung gestellt wird, wird mittels zweier Schalter und einer Ansteuerschaltung bewerkstelligt. Wird ausschließlich der erste Schalter geschlossen, dann wird die vom Spannungswandler zur Verfügung gestellte Spannung auf den Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung gelegt. Wird ausschließlich der zweite Schalter geschlossen, dann wird die Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung auf den Spannungsausgang der Spannungsversorgungsanordnung gelegt.

Es ist ein Vorteil dieses Verfahrens, dass die erste elektrische Last mit einer Versorgung mit unterschiedlichen Leistungsberei chen verknüpft werden kann. Bei dem zweiten Leistungsbereich treten nur geringe Energieverluste auf, da Schalter, Leitungen, Anschlüsse und Ansteuerschaltung verlustarm ausgelegt werden können.

Bei dem ersten Leistungsbereich treten Verluste vor allem bei der Spannungswandlung auf. Da der Spannungswandler nur in einem eingeschränkten Leistungsbereich eine Spannung bereitzustellen hat, kann er speziell für diesen Leistungsbereich und damit besonders energieeffizient ausgebildet werden.

In einer Weiterbildung kann ein Leistungsverstärker mit einer an dem Spannungsausgang bereitgestellten Ausgangsspannung versorgt werden.

In einem Ausführungsbeispiel werden bei einer Anwendung in einem drahtlosen Kommunikationsgerät mit Vorteil die beiden Schalter so angesteuert, dass der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter offen ist, um den Leistungsverstärker für eine Übertragung gemäß GSM-Verfahren mit dem Spannungseingang der Spannungsversorgungsanordnung zu koppeln, und der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter offen ist, um den Leistungsverstärker für eine Übertragung im W-CDMA-Verfahren mit dem Spannungswandlerausgang zu koppeln.

In einer anderen Ausführungsform wird die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert in einem zeitlich exakt vorgegebenen Verfahren verändert, dadurch dass der erste und/oder der zweite Schalter, der als geregelter Widerstand ausgelegt ist, so angesteuert wird, dass die Leistung, mit welcher der Leistungsverstärker versorgt wird, entsprechend ansteigt. Diese Ausführungsform ist mit Vorteil bevorzugt in einer für das GSM-Verfahren ausgelegten Sendeanordnung.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann mittels einer Batterie am Spannungseingang eine Batteriespannung bereitgestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der erste Schalter für eine Abgabe von elektrischer Leistung an die erste elektrische Last in einem niedrigen Leistungsbereich und der zweite Schalter für eine Abgabe von elektrischer Leistung in einem hohen Leistungsbereich geschlossen sowie der jeweils andere Schalter geöffnet werden.

Mit Vorteil kann das Erkennen einer Überlast der ersten elektrischen Last zu einem Öffnen des Schalters führen, mittels dem zu diesem Zeitpunkt die erste elektrische Last mit Spannung versorgt.

Mit Vorteil können zum Erkennen einer überspannung die Eingangsspannung und/oder die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung abgetastet werden und es kann der Widerstand des als steuerbaren Widerstand ausgeführten zweiten und/oder ersten Schalters derart eingestellt werden, dass die Ausgangsspannung nur in einem zulässigen Bereich ist und somit keine Überspannung an dem Spannungsausgang auftritt.

In einer Ausführungsform wird eines oder werden mehrere Steuersignale der Ansteuerschaltung eingangsseitig zugeführt und der erste und der zweite Schalter derart von der Ansteuerschaltung angesteuert, dass die erste elektrische Last entsprechend dem Steuersignal beziehungsweise den Steuersignalen mit elektrischer Leistung versorgt wird.

Mit Vorteil werden Nichtüberlappzeiten eingestellt, um zu verhindern, dass einer der beiden Schalter bereits geschlossen wird, während der andere Schalter noch nicht geöffnet worden ist.

Zusammenfassend hat das vorgeschlagene Prinzip als Vorteile:

– eine bessere Effizienz der Energieausnutzung verglichen mit einer Spannungsversorgungsanordnung mit einem Spannungswandler und ohne Schalter,
– eine kostengünstige Lösung für eine Spannungsversorgung,
– eine Auslegung des Spannungswandlers für ausschließlich einen Leistungsbereich, die eine chipflächen- und damit kostensparende Realisierung ermöglicht,
– eine insgesamt volumensparende Realisierung,
– die Möglichkeit, die erste elektrische Last vor Überlast zu schützen,
– die Möglichkeit, weitere elektrische Lasten von dem Spannungswandler zu versorgen und damit eine sehr flexible Spannungsversorgungsanordnung zu realisieren.

Bezüglich anderer Weiterbildungen des Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugszeichen.
1 zeigt eine beispielhafte Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung einer ersten elektrischen Last.
2 zeigt eine beispielhafte Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung einer ersten elektrischen Last und weiterer Lasten.
3A und 3B zeigt eine beispielhafte Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung eines Sendepfades einer Sendeanordnung.
4A bis 4D zeigen beispielhafte Ausführungsformen eines elektronischen Schalters.
5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Spannungswandlers.
1 zeigt eine Spannungsversorgungsanordnung 11 zur Versorgung einer ersten elektrischen Last 1. Ein Spannungswandler 2 ist an einem Eingang mit einem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 verbunden. Der Spannungswandler 2 wandelt die an dem Spannungseingang 3 vorliegende Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung 11 in eine am Spannungswandlerausgang 20 vorliegende Spannungswandlerausgangsspannung um.
Ein Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 ist mittels eines ersten Schalters 4 mit dem Spannungswandlerausgang 20 des Spannungswandlers 2 und mittels eines zweiten Schalters 5 mit dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 verbunden. Die erste elektrische Last 1 ist mit dem Spannungsausgang 6 verbunden. Eine Ansteuerschaltung 7 dient dem Einstellen des ersten und des zweiten Schalters 4, 5.
Der Spannungswandler 2, die Ansteuerschaltung 7 und die erste elektrische Last 1 sind mit einem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden. Die Ansteuerschaltung 7 ist über eine erste Schaltersteuerleitung 14 mit einem Steuereingang des ersten Schalters 4 und über eine zweite Schaltersteuerleitung 15 mit einem Steuereingang des zweiten Schalters 5 verbunden. Die Ansteuerschaltung 7 ist mit dem Spannungseingang 3 zur Energieversorgung verbunden. Ihr wird an ihrem Ansteuerschaltungseingang 34 mittels ei ner Signalleitung 13 ein Steuersignal zur Vorgabe der Einstellung der beiden Schalter 4, 5 zugeführt.
Entsprechend dem Steuersignal schaltet die Ansteuerschaltung 7 den ersten oder den zweiten Schalter 4, 5 in einen geschlossenen Zustand und den jeweils anderen Schalter 4, 5 in einen offenen Zustand. Beim Schließen des ersten Schalter 4 wird die erste elektrische Last 1 vom Spannungswandler 2 versorgt. Beim Schließen des zweiten Schalters 5 erfolgt die Versorgung der ersten elektrischen Last durch die Eingangsspannung.
Damit wird mit Vorteil energieeffizient die Ausgangsspannung in zwei unterschiedlichen Leistungsbereichen für die erste elektrische Last 1 bereitgestellt. Der Spannungswandler kann speziell für die Erfordernisse der Spannungsversorgung in nur einem Leistungsbereich realisiert werden und beansprucht somit eine kleinere Fläche verglichen mit einem Spannungswandler zur Versorgung im ersten und zweiten Leistungsbereich.
2 zeigt eine Spannungsversorgungsanordnung 11 zur Versorgung einer ersten, einer zweiten und einer dritten elektrischen Last 1, 9, 10.
Eine Spannungsversorgungsanordnung 11 dient zur Abgabe einer Spannung in einem ersten Betriebszustand aus einem ersten Leistungsbereich und in einem zweiten Betriebszustand aus einem zweiten Leistungsbereich an eine erste elektrische Last 1. Die Spannungsversorgungsanordnung 11 umfasst einen Spannungswandler 2, der eingangsseitig mit einem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 und ausgangsseitig mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters 4, der an einem zweiten Anschluss mit einem Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 zum Anschluss einer ersten elektrischen Last 1 angeschlossen ist, gekoppelt ist. Weiter umfasst die Spannungsver sorgungsanordnung 11 einen zweiten Schalter 5, der an einem ersten Anschluss mit dem Spannungseingang 3 und an einem zweiten Anschluss mit dem Spannungsausgang 6 gekoppelt ist, und eine Ansteuerschaltung 7, die zum Einstellen des ersten und des zweiten Schalters 4, 5 in den ersten oder den zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit von einem Steuersignal ausgelegt ist.
Der Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 ist mittels des zweiten elektrischen Schalters 5 mit dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 gekoppelt. Der Spannungsausgang 6 ist mittels des ersten Schalters 4 mit dem Spannungswandlerausgang 20 eines Spannungswandlers 2 verknüpft. Der Spannungswandler 2 wandelt eine an seinem Eingang anliegende Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung 11 in eine Spannungswandlerausgangspannung, welche am Spannungswandlerausgang 20 vorliegt.
Die zweite elektrische Last 9 ist mittels eines weiteren Spannungsausganges 21 der Spannungsversorgungsanordnung 11 mit dem Spannungswandlerausgang 20 des Spannungswandlers 2 verbunden.
Die dritte elektrische Last 10 ist mittels eines zusätzlichen Spannungsausganges 23 der Spannungsversorgungsanordnung 11 mit einem zusätzlichen Spannungswandlerausgang 22 des Spannungswandlers 2 gekoppelt. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform versorgt der Spannungswandler 2 somit die zweite elektrische Last 9 und die dritte elektrische Last 10 mit zwei verschiedenen Spannungen.
Die Ansteuerschaltung 7 ist über eine erste Schaltersteuerleitung 14 mit dem ersten Schalter 4 und über eine zweite Schaltersteuerleitung 15 mit dem zweiten Schalter 5 verknüpft.
Mehrere Signalleitungen 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel an einem Ansteuerschaltungseingang 34 der Ansteuerschaltung 7 angeschlossen. Die Signalleitungen 13 dienen zur Zuführung eines Signals an die Ansteuerschaltung 7, so dass die Ansteuerschaltung 7 in Abhängigkeit des Signals den Betriebszustand der Spannungsversorgungsanordnung 11 einstellt und den ersten Schalter 4 und den zweiten Schalter 5 steuert.
Die Ansteuerschaltung 7 ist ausgelegt, mit einer ersten Spannungsabgriffsleitung 16 die Eingangsspannung zu erfassen. Dies kann durch Abtasten der Leitung an einer Stelle zwischen dem Spannungseingang 3 und dem ersten Anschluss des zweiten Schalters 5 erfolgen. Die Ansteuerschaltung 7 ist mittels einer zweiten Spannungsabgriffsleitung 17 dazu ausgelegt, die Ausgangsspannung zu erfassen. Dazu weist sie eine zweite Spannungsabgriffsleitung 17 auf, welche die Ausgangsspannung an einer Stelle der Leitung zwischen dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters 5 und dem Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 erfasst. Der Spannungsabgriff kann auch an den Anschlüssen der Leitungen erfolgen. Falls die Ausgangssspannung einen für den Betrieb der ersten elektrischen Last 1 zugelassenen Spannungsbereich überschreitet, ist mit Vorteil der Widerstand des als steuerbarer Widerstand ausgeführten zweiten Schalters 5 so geregelt, dass dadurch der zugelassene Spannungsbereich nicht überschritten ist.
Ein dritter Schalter 18 ist zwischen dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 und dem Eingang des Spannungswandlers 2 vorgesehen. Als Alternative zum Schließen und Öffnen des ersten Schalters 4 kann daher auch der dritte Schalter 18 geöffnet und geschlossen werden, falls die zweite elektrische Last 9 und die dritte elektrische Last 10 ausschließlich dann elektrische Leistung benötigen, wenn der Betrieb der ersten elektrischen Last 1 eine Leistung im zweiten Leistungsbereich er fordert. Zum Steuern des dritten Schalters 18 ist eine dritte Schaltersteuerleitung 27 vorhanden.
Die vom Spannungswandler abgegebene elektrische Leistung kann einstellbar sein. Auch eine Leistung 0, das heißt ein Ausschalten des Spannungswandlers, kann einstellbar sein. Eine Spannungswandlersteuerleitung 35 verbindet dazu den Spannungswandler 2 und die Ansteuerschaltung 7.
Die erste elektrische Last 1 wird somit mit der Eingangsspannung durch das Schließen des Schalters 5 oder mit der Ausgangsspannung des Spannungswandlers 2 durch das Schließen des ersten Schalters 4 elektrisch mit Energie im gewünschten Leistungsbereich versorgt. Die Versorgung der ersten elektrischen Last 1 geschieht daher mit Vorteil sehr energieeffizient. Ein weiterer Vorteil der Spannungsversorgungsanordnung 11 ist der Schutz der ersten elektrischen Last 1 vor Überspannungen.
3A zeigt ein Anwendungsbeispiel der vorgeschlagenen Spannungsversorgungsanordnung 11 zur Versorgung einer Sendeanordnung. Die Sendeanordnung weist die Spannungsversorgungsanordnung 11 zur Versorgung des Sendeverstärkers 25 auf. Der Sendeverstärker 25 umfasst einen Leistungsverstärker 19. Ein Modulator 24 ist an seinem Ausgang mit einem Eingang des Sendeverstärker 25 verbunden, der wiederum mit einer Antenne 26 gekoppelt ist.
Der Modulator 24 ist mit einem weiteren Spannungsausgang 21 und einem zusätzlichen Spannungsausgang 23 der Spannungsversorgungsanordnung 11 verbunden. Der Spannungsausgang 21 ist mit einem Spannungswandlerausgang 20 und der Spannungszusatzausgang 23 mit einem Spannungswandlerzusatzausgang 22 eines Spannungswandlers 2 verbunden.
Der Spannungswandler 2 ist an seinem Eingang mit dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 verknüpft und dient zur Wandlung einer Eingangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung 11. Der Spannungswandlerausgang 20 ist über einen ersten Schalter 4 mit einem Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 gekoppelt. Der Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 ist wiederum über einen zweiten Schalter 5 mit dem Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung 11 gekoppelt. Der Sendeverstärker ist mit dem Spannungsausgang 6 derart verbunden, dass dem Leistungsverstärker 19 an einem Versorgungseingang die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsanordnung 11 zugeführt ist.
Eine Ansteuerschaltung 7 ist mittels einer ersten Schaltersteuerleitung 14 mit dem ersten Schalter 4 und mittels einer zweiten Schaltersteuerleitung 15 mit dem zweiten Schalter 5 verbunden. Die Ansteuerschaltung 7 erhält an ihrem Steuereingang beziehungsweise Steuereingängen 34 mittels den Signalleitungen 13 ein Steuersignal, das die Ansteuerschaltung 7 befähigt, den gewünschten Leistungsbereich durch Schließen des Schalters 4 beziehungsweise des Schalter 5 einzustellen.
Der erste Schalter 4 ist geschlossen zur Zuführung einer Spannung im ersten Leistungsbereich an den Sendeverstärker 25. Der zweite Schalter 5 ist geschlossen zur Zuführung einer Spannung im zweiten Leistungsbereich an den Sendeverstärker 25. Der jeweils andere Schalter ist offen.
Eine Batterie 12 ist an den Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 angeschlossen.
Der Modulator 24 wandelt ein zu sendendes Nutzsignal U_{IN_MOD}, das an einem Eingang anliegt, in ein moduliertes Ausgangssignal um. Dieses Ausgangssignal des Modulators 24 wird vom Sendever stärker 25 in ein von der Antenne 26 zu sendendes Signal U_{OUT_PA} umgewandelt.
Der Spannungswandler 2 wandelt die Eingangsspannung, welche am Spannungseingang 3 vorliegt, in eine Spannung um, die am Spannungswandlerausgang 20 vorliegt, und in eine weitere Spannung, die an einem zusätzlichen Spannungswandlerausgang 22 vorliegt. Der Spannungswandler 2 liefert somit zwei verschiedene Versorgungsspannungen für die Versorgung des Modulators 24.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Leistungsbereich niedriger als der zweite Leistungsbereich. In diesem Falle wird bei einem niedrigen Leistungsbedarf des Sendeverstärkers 25 der Sendeverstärker 25 aufgrund des Schließens des ersten Schalters 4 mit der Ausgangsspannung des Spannungswandlers 2 versorgt.
Im zweiten Leistungsbereich, also dem Bereich höherer Leistung, wird der Sendeverstärker 25 durch Schließen des Schalters 5 direkt mit der Batteriespannung gekoppelt. Der Sendeverstärker 25 erfährt dadurch die maximal mögliche Leistung, die bei einigen Modulationsarten und bei gewissen räumlichen Gegebenheiten zwischen Mobilfunkgerät und Sendestation erforderlich ist.
Mit Vorteil ist daher der Spannungswandler 2 ausschließlich ausgelegt, Spannung in einem Leistungsbereich mit niedrigen Spannungswerten zu liefern. In einem Leistungsbereich mit hohen Spannungswerten erhält der Sendeverstärker 25 die elektrische Spannung direkt von der Eingangsspannung, die mit der Batterie 12 verknüpft ist.
Der erste Schalter 4 ist an einem weiteren Steuereingang mittels einer vierten Schaltersteuerleitung 36 und in Analogie ist der zweite Schalter 5 an seinem weiteren Steuereingang mittels einer fünften Schaltersteuerleitung 37 mit dem Modulator 24 verbunden.
Bei dieser Annordnung ist somit eine hohe Effizienz der Ausnutzung der in der Batterie 12 gespeicherten Energie erreicht.
3B zeigt eine Weiterbildung der Spannungsversorgungsanordnung zur Versorgung eines Sendepfades einer Sendeanordnung gemäß 3A. Insoweit beide Schaltungen in Bauteilen, Verschaltung und Funktion übereinstimmen, wird deren Beschreibung an dieser Stelle nicht wiederholt. Zusätzlich weist 3B einen Bipolartransistor 47, eine Widerstandssteuerleitung 46, einen steuerbaren Widerstand 45 und einen festen Widerstand 53 auf. Der Bipolartransistor 47 ist ein verstärkendes Bauelement des Leistungsverstärker 19 und stellt das zentrale Verstärkerelement des Leistungsverstärkers 19 dar.
Der steuerbare Widerstand 45 ist mit einer Basis des Bipolartransistors 47 gekoppelt. Die Basis ist mittels des festen Widerstandes 53 mit dem Bezugspotentialanschluss 8 verbunden. Ein Emitter des Bipolartransistors 47 ist mit dem Bezugspotentialanschluss 8 gekoppelt. Ein Widerstandsteiler, umfassend den steuerbaren Widerstand 45 und den festen Widerstand 53, dient zum Einstellen eines Basisstroms und damit eines Arbeitspunktes des Bipolartransistors 47. Die den steuerbaren Widerstand 45 steuernde Widerstandssteuerleitung 46 ist an einen weiteren Ausgang der Ansteuerschaltung 7 angeschlossen.
Das Einstellen des steuerbaren Widerstandes 45 bewirkt eine Einstellung des Arbeitsstromes des Bipolartransistors 47 im Leistungsverstärkers 19 und damit der vom Leistungsverstärker 19 abgegebenen Leistung. Damit ist der Energieverbrauch der Sendeanordnung mit Vorteil weiter reduziert.
4A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Schalters 29. Dieser kann als der erste, der zweite und/oder der dritte Schalters 4, 5, 18 in den 1, 2, 3A bis 3B eingesetzt sein.
Der erste, zweite und/oder dritte Schalter 4, 5, 18 in den 1, 2, 3A bis 3B kann ein elektronischer Schalter 29 mit den Zuständen offen und geschlossen sein. Er kann jedoch auch ein einstellbarer Widerstand sein.
Beide Alternativen sind mit einem Bipolartransistor oder einer Schaltung umfassend Bipolartransistoren realisierbar. Mit Vorteil, weil eine Steuerung des Schalters mit geringerer Leistung durchführbar, ist ein Schalter als ein p-Kanal Metall Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor MOSFET ausgeführt. Mit Vorteil, weil ein Innenwiderstand wegen der höheren Beweglichkeit von Elektronen gegenüber Löcher in Halbleitermaterialien wie Silizium, Germanium und Galliumarsenid geringer ist, ist ein Schalter als ein n-Kanal MOSFET realisiert.
Ein MOSFET kann als Verarmungstyp MOSFET ausgebildet sein. Mit Vorteil, weil bei einer Spannung von 0 Volt zwischen einem Steueranschluss und einem Quellenanschluss des MOSFETs nicht mehr leitend, ist ein MOSFET als Anreicherungstyp MOSFET realisiert. Anstelle eines einzelnen MOSFET kann auch eine Schaltungsanordnung umfassend MOSFETs vorgesehen sein.
In 4A ist als Beispiel für den ersten, zweiten und/oder dritten Schalter 4, 5, 18 ohne Beschränkung der Allgemeinheit der elektronische Schalter 29, umfassend einen n-Kanal Anreicherungstyp MOSFET 30, gezeigt. Der elektronische Schalter 29 ist an einem Steueranschluss 31 mit einer Halbleiterschaltersteuerleitung 28 verbunden. Er weist einen ersten und einen zweiten Anschluss 32, 33 auf, zwischen denen sich eine gesteuerte Strecke befindet. Die Halbleiterschaltersteuerleitung 28 kann die erste, die zweite, die dritte, die vierte oder die fünfte Schal tersteuerleitung 14, 15, 27, 36, 37 in den 1, 2, 3A und 3B sein.
4B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen Schalters 69. Dieser kann als der erste, der zweite und/oder der dritte Schalter 4, 5, 18 in den 1, 2, 3A bis 3B eingesetzt sein. Der elektronische Schalter 69 umfasst in 4B einen Feldeffekttransistor 48. Der Feldeffekttransistor 48 weist einen Quellenanschluss, einen Senkenanschluss und einen Steueranschluss auf. Der Feldeffekttransistor 48 ist mit seinem Steueranschluss mit einem Steueranschluss 61 des elektronischen Schalters 69 verbunden, an den die Halbleiterschaltersteuerleitung 68 angeschlossen ist.
Der Feldeffekttransistor 48 gemäß 4B kann ein Sperrschichtfeldeffekttransistor sein. Mit Vorteil ist der Sperrschichtfeldeffekttransistor als n-Kanal Sperrschichtfeldeffekttransistor ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist der Feldeffekttransistor 48 mit seinem Quellenanschluss mit dem zweiten Anschluss 63 des elektronischen Schalters 69 und mit seinem Senkenanschluss mit dem ersten Anschluss 62 des elektronischen Schalters 69 verbunden.
Ist eine Spannung zwischen dem Steueranschluss und dem Quellenanschluss des Feldeffekttransistors 48 gleich einer Spannung zwischen dem Senkenanschluss und dem Quellenanschluss des Feldeffekttransistors 48 und damit am ersten Anschluss 62 des elektronischen Schalters 69, dann ist der elektronische Schalter 69 in einem geschlossenen Zustand. Ist die Spannung zwischen dem Steueranschluss und dem Quellenanschluss kleiner als eine Schwellspannung U_P, auch Abschnürspannung genannt, so ist der elektronische Schalter 69 in einem offenen Zustand. Ist die Spannung zwischen dem Steueranschluss und dem Quellenanschluss zwischen der Schwellspannung U_P und der Spannung zwischen dem Sen kenanschluss und dem Quellenanschluss, so wirkt der Feldeffekttransistor 48 als steuerbarer Widerstand.
4C zeigt eine Kennlinie des n-Kanal Sperrschichtfeldeffekttransistors. Es ist eine Ausgangskennlinie gezeigt, bei der ein Senkenstrom I_D, der durch den Senkenanschluss des n-Kanal Sperrschichtfeldeffekttransistors fließt, in Abhängigkeit von einer Spannung U_DS, die zwischen dem Senkenanschluss und dem Quellenanschluss des Feldeffekttransistors anliegt, dargestellt ist. Der Scharparameter für die verschiedenen Kurven ist eine Spannung U_GS zwischen dem Steueranschluss und dem Quellenanschluss des Feldeffekttransistors. Weiter ist eine Kurve U_K eingezeichnet, die den Übergang von einer parabolischer Abhängigkeit des Senkenstromes I_D von der Spannung U_DS zwischen dem Senkenanschluss und dem Quellenanschluss zum Sättigungsbereich zeigt.
4D zeigt eine Ausführungsform eines elektronischen Schalters 79 mit Linearreglerfunktion. Der elektronische Schalter 79 umfasst einen p-Kanal MOSFET 49 und einen Komparator 50. Der elektronische Schalter 79 kann eine Ausführungsform des zweiten Schalters 5 von 1, 2, 3A oder 3B sein.
Der p-Kanal MOSFET 49 weist einen Senkenanschluss, einen Quellenanschluss, einen Substratanschluss und einen Steueranschluss auf. Der p-Kanal MOSFET 49 ist an seinem Quellen- und seinem Substratanschluss mit dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgung verbunden. An diesem Spannungseingang 3 kann eine Batterie angeschlossen sein. Der p-Kanal MOSFET 49 ist mit seinem Senkenanschluss mit einem zweiten Anschluss 73 des elektronischen Schalters 79 verbunden. Der zweite Anschluss 73 ist mit dem nicht gezeigten Spannungsausgang 6 der Spannungsversorgungsanordnung verbunden. An diesem Spannungsausgang 6 ist ein Leistungsverstärker anschließbar. Die Spannung am dem Spannungsaus gang 6 dient bei dieser Ausführung als Betriebsspannung des Leistungsverstärkers.
Der Steueranschluss des Feldeffekttransistors 49 ist an einen Ausgang des Komparators 50 angeschlossen. In dieser Ausführungsform ist eine Spannung, die an dem Steueranschluss 71 des elektronischen Schalters 79 anliegt, mit einem Minuseingang des Komparators 50 verbunden. Der Senkenanschluss des Feldeffekttransistors 49 ist über einen Widerstandsteiler, bestehend aus einem ersten Widerstand 51 und einem zweiten Widerstand 52, mit dem Bezugspotentialanschluss 8 verbunden. Eine Spannung an einem Knoten zwischen dem ersten Widerstand 51 und dem zweiten Widerstand 52 ist mit einem Pluseingang des Komparators 50 verbunden. Zum Betrieb des Komparators 50 ist dieser an den Spannungseingang 3 der Spannungsversorgung und an den Bezugspotentialsanschluss 8 angeschlossen.
Sinkt die Spannung U_A an dem zweiten Anschluss 73 des elektronischen Schalters 79, dann wird der Ausgang des Komparators 50 negativ. Dadurch kann in dieser Ausführungsform der Strom durch den Feldeffekttransistor 49 steigen, so dass die Spannung U_A an dem zweiten Anschluss 73 ansteigt und den vorgegebenen Wert erreicht.
Somit kann mit Vorteil in Abhängigkeit von der Steuerspannung U_ST die Ausgangsspannung des zweiten Anschlusses 73 des elektronischen Schalters 79, welcher der zweite Schalter 5 in 1, 2, 3a und 3B sein kann, eingestellt werden.
5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Spannungswandlers 2, der in den Ausführungsformen gemäß den 1, 2, 3A bis 3B einsetzbar ist.
Der Spannungswandler 2 in 5 ist als Abwärtswandler ausgeführt, der eine Eingangsspannung U_E in eine Ausgangsspannung U_A umwandelt.
Der Spannungswandler 2 ist an seinem Eingang mit dem Spannungseingang 3 der Spannungsversorgungsanordnung 11 gekoppelt. Der Eingang des Spannungswandlers 2 ist mit einem ersten Anschluss eines Spannungswandlerschalters 40 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Spannungswandlerschalters 40 ist mit einem ersten Anschluss einer Spannungswandlerdiode 42 und einem ersten Anschluss einer Spannungswandlerinduktivität 43 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Spannungswandlerdiode 42 ist mit dem Bezugspotentialanschluss 8 verknüpft.
Die Spannungswandlerdiode 42 ist so geschaltet, dass bei einer positiven Spannung U_E am Eingang des Spannungswandlers 2 der zweite Anschluss zu einem p-dotierten Gebiet und der erste Anschluss zu einem n-dotierten Gebiet der Spannungswandlerdiode 42 führt.
Ein zweiter Anschluss der Spannungswandlerinduktivität 43 ist mit einem ersten Anschluss eines Spannungswandlerkondensators 44 verbunden und mit dem Spannungswandlerausgang 20 des Spannungswandlers 2 gekoppelt. Der Spannungswandlerkondensator 44 ist an seinem zweiten Anschluss mit dem Bezugspotentialanschluss 8 verbunden.
Der Spannungswandlerschalter 40 wird von einer Spannungswandlersteuerung 41 zum Einstellen der Ausgangsspannung U_A getaktet.
Bei einem Zustand geschlossen des Spannungswandlerschalters 40 steigt der Strom durch die Spannungswandlerinduktivität 43 an und wird der Spannungswandlerkondensators 44 aufgeladen. Die Spannung U_D über der Spannungswandlerdiode 42 ist gleich der Eingangsspannung U_E. Die Spannungswandlerdiode 42 ist in Sperrrichtung gepolt.
Bei einem Zustand offen des Spannungswandlerschalters 40 nimmt der Strom durch die Spannungswandlerinduktivität 43 von seinem Höchstwert, den er zum Umschaltzeitpunkt erreicht, ab. Der Strom lädt jedoch weiter den Spannungswandlerkondensator 44 auf. Die Spannung U_D über der Spannungswandlerdiode 42 nimmt ab. Wird Spannung U_D negativ, so fließt durch die Spannungswandlerdiode 42 ein Strom.
Die Ausgangsspannung U_A ist vor allem eine Funktion einer Ein- und einer Ausschaltzeit des Spannungswandlerschalters 40, eines durch den Spannungswandlerausgang 20 fließenden Stromes, der Eingangsspannung U_E und eines Induktivitätswertes der Spannungswandlerinduktivität 43. Eine Welligkeit der Ausgangsspannung U_A ist vor allem eine Funktion eines Kapazitätswertes des Spannungswandlerkondensators 44.

1: erste elektrische Last
2: Spannungswandler
3: Spannungseingang
4: erster Schalter
5: zweiter Schalter
6: Spannungsausgang
7: Ansteuerschaltung
8: Bezugspotentialanschluss
9: zweite elektrische Last
10: dritte elektrische Last
11: Spannungsversorgungsanordnung
12: Batterie
13: Signalleitung
14: erste Schaltersteuerleitung
15: zweite Schaltersteuerleitung
16: erste Spannungsabgriffsleitung
17: zweite Spannungsabgriffsleitung
18: dritter Schalter
19: Leistungsverstärker
20: Spannungswandlerausgang
21: weiterer Spannungsausgang
22: zusätzlicher Spannungswandlerausgang
23: zusätzlicher Spannungsausgang
24: Modulator
25: Sendeverstärker
26: Antenne
27: dritte Schaltersteuerleitung
28, 68, 78: Halbleiterschaltersteuerleitung
29, 69, 79: elektronischer Schalter
30: MOSFET
31, 61, 71: Steueranschluss
32, 62, 72: erster Anschluss
33, 63, 73: zweiter Anschluss
34: Ansteuerschaltungseingang
35: Spannungswandlersteuerleitung
36: vierte Schaltersteuerleitung
37: fünfte Schaltersteuerleitung
40: Spannungswandlerschalter
41: Spannungswandlersteuerung
42: Spannungswandlerdiode
43: Spannungswandlerinduktivität
44: Spannungswandlerkondensator
45: steuerbarer Widerstand
46: Widerstandssteuerleitung
47: Bipolartransistor
48: Feldeffekttransistor
49: p-Kanal MOSFET
50: Komparator
51: erster Widerstand
52: zweiter Widerstand
53: fester Widerstand

Claims

Spannungsversorgungsanordnung (11), die in einem ersten oder in einem zweiten Betriebszustand betreibbar ist und zur Abgabe einer Spannung in dem ersten Betriebszustand aus einem ersten Leistungsbereich und in dem zweiten Betriebszustand aus einem zweiten Leistungsbereich an eine erste elektrische Last (1) ausgelegt ist, umfassend – einen Spannungswandler (2), der eingangsseitig mit einem Spannungseingang (3) der Spannungsversorgungsanordnung (11) zur Zuführung einer Eingangsspannung und an einem Spannungswandlerausgang (20) mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters (4) gekoppelt ist, – den ersten Schalter (4), der an einem zweiten Anschluss mit einem Spannungsausgang (6) der Spannungsversorgungsanordnung (11) zum Anschluss einer ersten elektrischen Last (1) gekoppelt ist, – einen zweiten Schalter (5), der an einem ersten Anschluss mit dem Spannungseingang (3) der Spannungsversorgungsanordnung (11) und an einem zweiten Anschluss mit dem Spannungsausgang (6) der Spannungsversorgungsanordnung (11) gekoppelt ist, und – eine Ansteuerschaltung (7), die mindestens einen Ansteuerschaltungseingang (34) zur Zuführung mindestens eines Steuersignals aufweist, die an einem ersten Ausgang mit einem Steuereingang des ersten Schalters (4) und an einem zweiten Ausgang mit einem Steuereingang des zweiten Schalters (5) gekoppelt ist, und zum Ansteuern des ersten und des zweiten Schalters (4, 5) in Abhängigkeit von dem mindestens einen Steuersignal ausgelegt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (2) als getakteter Gleichspannungswandler ausgeführt und zur Abgabe einer vorgebbaren konstanten Ausgangsspannung an dem Spannungswandlerausgang (20) ausgelegt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (7) derart ausgelegt ist, dass zur Abgabe von elektrischer Leistung an die erste elektrische Last (1) – in dem ersten Betriebszustand der erste Schalter (4) geschlossen und der zweite Schalter (5) offen und – in dem zweiten Betriebszustand der erste Schalter (4) offen und der zweite Schalter (5) geschlossen ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leistungsbereich niedrigere Spannungen als die Eingangsspannung umfasst und der Spannungswandler (2) zur Abgabe der vorgebbaren konstanten Ausgangsspannung, die kleiner als die Eingangsspannung ist, an dem Spannungswandlerausgang (20) ausgelegt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungseingang (3) der Spannungsversorgungsanordnung (11) mit einer Batterie (12) zur Zuführung einer Batteriespannung gekoppelt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Schalter (4, 5) als steuerbarer Widerstand ausgeführt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Schalter (4, 5) einen unipolaren Transistor, einen bipolaren Transistor oder eine positiv-intrinsisch-negativ Diode umfasst.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Schalter (4, 5) als Linearregler ausgeführt sind.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (7) an dem ersten Ausgang mittels einer ersten Schaltersteuerleitung (14) mit dem Steuereingang des ersten Schalters (4) und an dem zweiten Ausgang mittels einer zweiten Schaltersteuerleitung (15) mit dem Steuereingang des zweiten Schalters (5) verbunden ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Last (1) einen Leistungsverstärker (19) umfasst, der an dem Spannungsausgang (6) angeschlossen ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungsanordnung (11) ausgelegt ist, den Leistungsverstärker (19) im dem zweiten Betriebszustand für hohe Sendeleistungen und in dem ersten Betriebszustand für verglichen mit dem zweiten Betriebszustand niedrige Sendeleistungen zu versorgen.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (2) an dem Spannungswandlerausgang (20) mit einem weiteren Spannungsausgang (21) der Spannungsversorgungsanordnung (11) zum Anschluss einer zweiten elektrischen Last (9) gekoppelt ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (2) an mindestens einem zusätzlichen Spannungswandlerausgang (22) mit mindestens einem zusätzlichen Spannungsausgang (23) der Spannungsversorgungsanordnung (11) zum Anschluss mindestens einer dritten elektrischen Last (10) gekoppelt ist und eine Höhe der Spannung an dem mindestens einen zusätzlichen Spannungswandlerausgang (22) sich von einer Höhe der Spannung an dem Spannungswandlerausgang (20) unterscheidet.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (7) derart ausgelegt ist, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (5) nicht gleichzeitig geschlossen sind.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (7) ein Mittel zum Erkennen einer Überlast der ersten elektrischen Last (1) umfasst, so dass im Falle der erkannten Überlast der erste und/oder der zweite Schalter (4, 5) offen ist.
Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (7) – mittels einer zweiten Spannungsabgriffsleitung (17) mit dem Spannungsausgang (6) zum Abtasten der Ausgangsspannung sowie – mit dem ersten und/oder dem zweiten Schalter (4, 5) zum Ansteuern des ersten und/oder des zweiten Schalters (4, 5) derart gekoppelt ist und ausgelegt ist derart, dass die Spannungsversorgungsanordnung (11) die Ausgangspannung nur in einem zulässigen Bereich an dem Spannungsausgang (6) abgibt.
Sendeanordnung mit einer Spannungsversorgungsanordnung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend: – einen Modulator (24), der einen Eingang zur Zuführung eines zu übermittelndes Nutzsignals und einen Ausgang zur Abgabe eines modulierten Signals aufweist; – einen Sendeverstärker (25), der an einem Eingang mit dem Ausgang des Modulators (24) verbunden ist und den Leistungsverstärker (19) sowie einen Ausgang zur Abgabe eines zu sendenden Signals aufweist; – eine Antenne (26), die an einem Eingang mit dem Ausgang des Sendeverstärkers (25) gekoppelt ist und zum Senden des zu sendenden Signals ausgelegt ist; – die Spannungsversorgungsanordnung (11), die an dem Spannungsausgang (6) mit dem Sendeverstärker (25) zu dessen Spannungsversorgung verbunden ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungsanordnung (11) an dem weiteren Spannungsausgang (21) sowie an dem mindestens einen zusätzlichen Spannungsausgang (23) mit dem Modulator (24) verbunden ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (24) zur Verarbeitung des zu übermittelnden Nutzsignals und der Sendeverstärker (25) zur Verstärkung des modulierten Signals gemäß einem Polar Transmitter Prinzip ausgelegt ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das die Sendeanordnung mit dem Steuereingang des ersten Schalters und/oder mit dem Steuereingang des zweiten Schalters (4, 5) gekoppelt ist, sodass der erste und/oder der zweite Schalter (4, 5) in Abhängigkeit von dem Nutzsignal die Amplitude des zusendenden Signals modulieren.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverstärker (19) einen Bipolartransistor (47), welcher ein verstärkendes Bauelement des Leistungsverstärker (19) ist, und einen steuerbaren Widerstand (45) umfasst, der mit einer Basis des Bipolartransistors (47) und mittels einer Widerstandsteuerleitung (46) mit der Ansteuerschaltung (7) gekoppelt ist und zum Einstellen eines Basisstroms des Bipolartransistors (47) ausgelegt ist, so dass damit ein Arbeitspunkt des Bipolartransistors (47) und damit eine von dem Leistungsverstärker (19) abgegebenen Leistung einstellbar ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für eine erste elektrische Last (1) in einem ersten oder in einem zweiten Leistungsbereich, umfassend folgende Schritte: – Bereitstellen einer Eingangsspannung an einem Spannungseingang (3), der mit einem Eingang eines getakteten Gleichspannungswandlers (2) und mit einem ersten Anschluss eines zweiten Schalters (5) gekoppelt ist; – Wandeln einer Spannung an dem Eingang des Spannungswandlers (2) in eine Spannung an einem Spannungswandlerausgang (20) mittels des Spannungswandlers (2), der an dem Spannungswandlerausgang (20) mit einem ersten Anschluss eines ersten Schalters (4) gekoppelt ist; – Ansteuern des ersten und des zweiten Schalters (4, 5) in Abhängigkeit von mindestens einem Steuersignal so, dass zum Bereitstellen einer Spannung in dem ersten Leistungsbereich der zweite Schalter (5) geöffnet und der erste Schalter (4) geschlossen ist und zum Bereitstellen einer Spannung in dem zweiten Leistungsbereich der erste Schalter (4) geöffnet und der zweite Schalter (5) geschlossen ist derart, dass an einem Spannungsausgang (6), der mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (4) und mit einem zweiten Anschluss des zweiten Schalters (5) gekoppelt ist und zum Anschluss der ersten elektrischen Last (1) dient, die erste elektrische Last (1) mit einer Ausgangsspannung versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Versorgen eines Leistungsverstärkers (19) mit der an dem Spannungsausgang (6) bereitgestellten Ausgangsspannung.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch Bereitstellen einer Batteriespannung mittels einer Batterie (12) und Zuführen an den Spannungseingang (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch Steuern des ersten und des zweiten Schalters (4, 5) so, dass der erste und der zweite Schalter (4, 5) nicht gleichzeitig geschlossen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet durch – Öffnen des ersten Schalters (4) und Schließen des zweiten Schalters (5) für eine Abgabe der Eingangspannung an die erste elektrische Last (1) in dem zweiten Leistungsbereich – Öffnen des zweiten Schalters (5) und Schließen des ersten Schalters (4) für eine Abgabe einer Spannung an die erste elektrische Last (1) in dem ersten Leistungsbereich, wobei der erste Leistungsbereich niedrigere Spannungen als die Eingangsspannung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, gekennzeichnet durch – Erkennen einer Überlast der elektrischen Last (1), und – Öffnen des ersten und/oder des zweiten Schalters (4, 5) im Falle einer erkannten Überlast.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, gekennzeichnet durch – Abtasten der an dem Spannungsausgang (6) der Spannungsversorgungsanordnung (11) vorliegenden Ausgangsspannung und – Steuern eines Widerstandes des zweiten und/oder ersten Schalters (5) derart, dass die Ausgangsspannung nur in einem zulässigen Spannungsbereich auftritt.