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DE102006050581B3 - Direct current voltage converter, has measuring transistor e.g. self-conducting FET, with control circuit to control supply transistor, and resistor forming voltage divider that delivers gate voltage of measuring transistor - Google Patents

Direct current voltage converter, has measuring transistor e.g. self-conducting FET, with control circuit to control supply transistor, and resistor forming voltage divider that delivers gate voltage of measuring transistor Download PDF

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DE102006050581B3
DE102006050581B3 DE200610050581 DE102006050581A DE102006050581B3 DE 102006050581 B3 DE102006050581 B3 DE 102006050581B3 DE 200610050581 DE200610050581 DE 200610050581 DE 102006050581 A DE102006050581 A DE 102006050581A DE 102006050581 B3 DE102006050581 B3 DE 102006050581B3
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Wolfgang Voss
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Werner Turck GmbH and Co KG
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Werner Turck GmbH and Co KG
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Abstract

The converter has a supply transistor (ST) for periodic power supply, and an output capacitor (C) with a memory circuit connected in series with an inductor (L). A measuring transistor (MT) e.g. self-conducting FET, has a control circuit to control the supply transistor based on amount of the output voltage. The inductor is loaded in a conducting phase of the supply transistor, and is unloaded in a disabled phase of the supply transistor over a free wheeling diode (D) and a resistor (R1) forming a voltage divider that delivers gate voltage of the measuring transistor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsumsetzer gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a DC voltage converter according to the generic term of claim 1.

Ein Gleichspannungsumsetzer wandelt eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung um. Ist die Eingangsspannung niedriger als die Ausgangsspannung, so spricht man von einem Aufwärtswandler oder einem Hochsetzsteller. Ist die Eingangsspannung höher als die Ausgangsspannung, spricht man von einem Abwärtswandler oder einem Tiefsetzsteller. Beide Schaltungskonzepte besitzen eine Speicherschaltung, die im Wesentlichen eine Induktivität, eine Freilaufdiode und einen Ausgangskondensator besitzt, und dadurch in der Lage ist, kurzzeitig elektrische Energie zwischenzuspeichern. In der Versorgungsspannung für die Induktivität liegt ein Speiseschalter, der in der Regel von einem Transistor, insbesondere einem Feldeffekttransistor ausgebildet wird. In der leitenden Phase des Speisetransistors wird die Induktivität mit Strom versorgt. Der Strom steigt mit der Zeit linear an. Die Induktivität wird dabei mit Energie geladen. In der Sperrphase des Speiseschalters fließt durch die Freilaufdiode ein Strom ab, der die Folge der Energieentladung der Induktivität ist. Der Ausgangskondensator wirkt als Tiefpass.One DC-DC converter converts an input voltage into an output voltage around. If the input voltage is lower than the output voltage, this is called an up-converter or a boost converter. Is the input voltage higher than the output voltage is called a down-converter or a buck converter. Both circuit concepts have a memory circuit in the Essentially an inductance, has a freewheeling diode and an output capacitor, and thereby is able to temporarily store electrical energy. In the supply voltage for the inductance is a power switch, which is usually a transistor, in particular a field effect transistor is formed. In the conducting phase of the power transistor, the inductor is powered provided. The current increases linearly with time. The inductance is thereby charged with energy. In the blocking phase of the supply switch flows through the freewheeling diode from a current, which is the result of the energy discharge the inductance is. The output capacitor acts as a low pass.

Bei einem Tiefsetzsteller, wie er auch von der DE 100 65 421 A1 beschrieben wird, sind in einem Längszweig der Speiseschalter und die Induktivität in Serie geschaltet. In einem Querzweig zwischen Speiseschalter und Induktivität befindet sich die in Sperrrichtung geschaltete Freilaufdiode, durch welche in der Sperrphase des Speisetransistors der Strom fließen kann. Ausgangsseitig der Induktivität befindet sich ein Glättungskondensator. Der Schalter wird von einer Ansteuerschaltung periodisch geöffnet und geschlossen. Dort ist der Speiseschalter als selbstleitender Schalttransistor ausgebildet, welcher von einem Steuertransistor angesteuert ist, der ab Erreichen eines durch einen Stromfühler erfassten Maximalwert des Längsstroms dem Schalttransistor eine an einer im Längszweig geschalteten ZENER-Diode abfallende Sperrspannung zuführt.In a buck converter, as he also from the DE 100 65 421 A1 is described, in a longitudinal branch of the supply switch and the inductance are connected in series. In a shunt branch between the feed switch and the inductance is the freewheeling diode connected in the blocking direction, through which the current can flow in the blocking phase of the feed transistor. On the output side of the inductance is a smoothing capacitor. The switch is periodically opened and closed by a drive circuit. There, the supply switch is designed as a normally-on switching transistor, which is controlled by a control transistor which supplies the switching transistor with a blocking voltage dropping across a ZENER diode connected in the longitudinal branch from reaching a maximum value of the longitudinal current detected by a current sensor.

Einen gattungsgemäßen Gleichspannungsumsetzer beschreibt die DE 103 49 196 A1 . Es handelt sich hier um einen Tiefsetzsteller mit einem Schalter, der in Reihe zu der Induktivität und zum Ausgangskondensator geschaltet ist. Die Freilaufdiode liegt hier zwischen Schalter und Primärseite der Induktivität und ist über einen Widerstand mit Masse verbunden. Am Knoten der von der Diode und dem Widerstand gebildeten Spannungsteiler liegt der Emitter eines Messtransistors. Nachteilig an dieser Schaltung ist, dass permanent ein Strom aus der Einspeisung durch die Ansteuerschaltung fließen muss.A generic DC-DC converter describes the DE 103 49 196 A1 , This is a buck converter with a switch connected in series with the inductor and the output capacitor. The freewheeling diode is here between the switch and the primary side of the inductor and is connected via a resistor to ground. At the node of the voltage divider formed by the diode and the resistor is the emitter of a measuring transistor. A disadvantage of this circuit is that a current from the feed must flow through the drive circuit permanently.

Die DE 25 52 417 A beschreibt einen Spannungswandler nach dem Sperrschwingerprinzip. Bei diesem Prinzip wird eine kleine Menge elektrischer Energie im Magnetfeld einer Spule gespeichert. Bei geschlossenem Speiseschalter wird diese Spule geladen. Nach Öffnung des Speiseschalters entlädt sich die Spule über eine sekundärseitig der Spule angeordnete Freilaufdiode in einen parallel zur Spule geschalteten Ausgangskondensator. Diese Schaltung liefert eine negative Ausgangsschaltung. Bei der in der DE 25 52 417 A beschriebenen Schaltung wird ein Feldeffekttransistor vom selbstleitenden Typ als regelndes Element verwendet. Das Gate dieses Feldeffekttransistors liegt unmittelbar an dem Ausgangskondensator an.The DE 25 52 417 A describes a voltage converter according to the Sperrschwingerprinzip. In this principle, a small amount of electrical energy is stored in the magnetic field of a coil. When the power switch is closed, this coil is charged. After opening the supply switch, the coil discharges via a secondary side of the coil arranged freewheeling diode in a parallel to the coil output capacitor. This circuit provides a negative output circuit. When in the DE 25 52 417 A As described, a self-conductive type field effect transistor is used as the regulating element. The gate of this field effect transistor is connected directly to the output capacitor.

Aus der DE 3241 086 A1 ist eine Anordnung zur verlustmindernden Nutzung der in einem Entlastungsnetzwerk gespeicherten Energie bekannt, wobei das Entlastungsnetzwerk aus der Parallelschaltung von einem Widerstand und einer Diode und diese in Reihe zu einem Kondensator besteht.From the DE 3241 086 A1 There is known an arrangement for the loss-reducing use of the energy stored in a relief network, wherein the relief network consists of the parallel connection of a resistor and a diode and these in series with a capacitor.

Aus der DE 103 03 435 A1 ist ein Schaltwandler bekannt, wobei die Laststrecke des Halbleiterschalters in Reihe zu einer Induktivität als Energiespeicherelement in dem Schaltwandler geschaltet ist. Auch hier wird aus einer Eingangsspannung eine kleinere Ausgangsspannung erzeugt. Dies erfolgt wie oben beschrieben mittels eines eine Folge von Ansteuerimpulsen aufweisenden Ansteuersignals. Dort sind zwei MOSFETs als Speiseschalter vorgesehen. Als Referenzspannungsgeber dient auch hier eine ZENER-Diode.From the DE 103 03 435 A1 a switching converter is known, wherein the load path of the semiconductor switch is connected in series with an inductance as an energy storage element in the switching converter. Again, a smaller output voltage is generated from an input voltage. This is done as described above by means of a drive signal having a sequence of drive pulses. There two MOSFETs are provided as a supply switch. As a reference voltage generator here is a ZENER diode.

Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Schaltungsvarianten für Tiefsetzsteller bekannt. Die Basisspannung des Messtransistors wird in der Regel aus einer Spannungsteileanordnung gewonnen, an der die Eingangsspannung anliegt. Diese Spannungsteileanordnung besitzt eine ZENER-Diode. Der Emitter eines Messtransistors ist mit der Ausgangsklemme der Induktivität verbunden. Der Messtransistor schaltet durch, wenn die Ausgangsspannung niedriger ist als die ZENER-Spannung. Der mit dem Kollektor des Messtransistors gekoppelte Speisetransistor ist dann leitend geschaltet. Überschreitet die Ausgangsspannung der Induktivität die ZENER-Spannung, so sperrt der Speisetransistor. Die Induktivität zieht dann ihren Strom durch die Freilaufdiode, wobei sie sich entlädt. Diese Transistorschaltung ist zwar einfach aufgebaut und damit preisgünstig. Nachteilhaft an dieser Schaltung sind aber die Verluste durch die oben erwähnte Eingangs-Spannungsteilerschaltung zur Erzeugung der Basisspannung des Messtransistors. Der Eingangsspannungsbereich ist bei einer derartigen Schaltung eng begrenzt. Bei hohen Primärspannungen wird die Schaltung auch instabil.Furthermore is a variety of circuit variants known for buck converter. The base voltage of the measuring transistor is usually from a Voltage divider arrangement obtained at which the input voltage is applied. This voltage divider arrangement has a ZENER diode. The emitter of a Measuring transistor is connected to the output terminal of the inductor. The sense transistor turns on when the output voltage is lower is as the ZENER tension. The with the collector of the measuring transistor coupled feed transistor is then turned on. exceeds the output voltage of the inductor the ZENER voltage, so locks the Feed transistor. The inductance then pulls its current through the freewheeling diode, where it discharges. These Although transistor circuit is simple and thus inexpensive. disadvantageous but at this circuit are the losses through the above-mentioned input voltage divider circuit for generating the base voltage of the measuring transistor. The input voltage range is narrow in such a circuit. At high primary voltages the circuit will also be unstable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Gleichspannungsumsetzer der gattungsgemäßen Art anzugeben, der bei einem weiten Eingangsspannungsbereich einen hohen Wirkungsgrad besitzt.The invention is based on the object ei NEN simply constructed DC voltage converter of the generic type specify that has a high efficiency at a wide input voltage range.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.Is solved the object by the invention specified in the claims.

Zunächst und im Wesentlichen ist vorgesehen, dass der Messtransistor ein selbstleitender Feldeffekttransistor ist. Seine Gate-Spannung liefert die von der Freilaufdiode und dem Widerstand gebildete Spannungsteilerschaltung. Die Ansteuerspannung für den Speisetransistor ist bevorzugt die Ausgangsspannung eines Spannungsteilers, dessen Eingangsspannung im Wesentlichen die Eingangsspannung des Gleichspannungsumsetzers ist. Durch den Messtransistor wird die aus zwei Widerständen bestehende Spannungsteileranordnung ein- oder ausgeschaltet. Im eingeschalteten Zustand teilt die Spannungsteilerschaltung die Eingangsspannung, so dass der Speiseschalter leitend gesteuert ist. Der Messtransistor ist so in der Spannungsteileranordnung angeordnet, dass er im sperrenden Zustand die Wirkung der Spannungsteileranordnung derart aufhebt, dass der Speiseschalter sperrt. Der bevorzugt als selbstleitender Feldeffekttransistor ausgebildete Messtransistor kann somit bevorzugt zwischen zwei Widerständen angeordnet sein. Im leitenden Zustand bilden diese beiden Widerstände eine einfache Spannungsteilerschaltung, deren Ausgangsspannung die Gate-Spannung für den bevorzugt als Feldeffekttransistor ausgebildeten Speiseschalter bildet. Der Messtransistor ist ein selbstleitender Feldeffekttransistor. Die Drain dieses Feldeffekttransistors ist mit dem Gate des Speisetransistors verbunden. Das Gate des Messtransistors liegt an dem Knoten der Spannungsteilerschaltung, die von einem Widerstand und der Freilaufdiode gebildet ist, wobei die Freilaufdiode einseitig, bevorzugt mit ihrer Kathode mit der Induktivität verbunden ist. Die Anode der Freilaufdiode ist dann mit dem Gate des Messtransistors verbunden. Die Source des Messtransistors ist darüber hinaus über eine ZENER-Diode mit der anderen Seite der Induktivität verbunden. Diese ZENER-Diode bildet mit einem weiteren Widerstand ebenfalls eine Spannungsteilerschaltung. Die Source des Messtransistors liegt am Knoten dieses Spannungsteilers. Die zuletzt genannte Spannungsteilerschaltung ist parallel zum Ausgangskondensator geschaltet. Optional kann der Ausgangskondensator in Reihe mit einem Schutzwiderstand geschaltet sein.First and It is essentially provided that the measuring transistor is a self-conducting field-effect transistor is. Its gate voltage supplies that of the freewheeling diode and the Resistor formed voltage divider circuit. The drive voltage for the Feed transistor is preferably the output voltage of a voltage divider, its input voltage is essentially the input voltage of the DC converter is. Through the measuring transistor is the consisting of two resistors Voltage divider arrangement switched on or off. In the switched on State, the voltage divider circuit divides the input voltage, so that the supply switch is conductively controlled. The measuring transistor is arranged in the voltage divider arrangement so that it is in the blocking State cancel the effect of the voltage divider arrangement in such a way that the supply switch locks. The preferred as a self-conducting Field effect transistor formed measuring transistor may thus be preferred between two resistances be arranged. In the conducting state, these two resistors form one simple voltage divider circuit whose output voltage is the gate voltage for the preferably designed as a field effect transistor feeder switch forms. The measuring transistor is a self-conducting field effect transistor. The drain of this field effect transistor is connected to the gate of the supply transistor connected. The gate of the sense transistor is connected to the node of the voltage divider circuit, which is formed by a resistor and the freewheeling diode, wherein the freewheeling diode on one side, preferably with its cathode with the inductance connected is. The anode of the freewheeling diode is then connected to the gate the measuring transistor connected. The source of the sense transistor is about that beyond a ZENER diode connected to the other side of the inductor. This ZENER diode also forms one with another resistor Voltage divider circuit. The source of the measuring transistor is located at Node of this voltage divider. The latter voltage divider circuit is connected in parallel to the output capacitor. Optionally, the output capacitor be connected in series with a protective resistor.

In seiner Leitphase fließt durch den Speisetransistor ein Strom. Dies führt zu einer Energieaufladung der Induktivität. Der Strom durch die Induktivität steigt langsam an und lädt den Ausgangskondensator. Erreicht die Spannung des Ausgangskondensators einen Wert, der höher ist als die ZENER-Spannung der ZENER-Diode, so wird die Source des Messtransistors angehoben. Sie liegt dann über der Abschnürspannung des Gates des Messtransistors. Dies hat zur Folge, dass der Messtransistor sperrt. Einhergehend damit sperrt auch der Speisetransistor. In dieser Sperrphase entlädt sich die Energie der Induktivität als sich kontinuierlich abbauender Strom durch die Freilaufdiode. Dies führt zu einer weiteren Absenkung der Gate-Spannung am Gate des Messtransistors. Dies bewirkt ein rechteckförmiges Schaltungsverhalten, das einen Wirkungsgrad von 80 % und mehr bringen kann. Sobald die Source-Spannung des Messtransistors wieder abgesunken ist und die Gate-Spannung unter der Abschnürspannung des Gates des Messtransistors liegt, wird letzterer wieder selbstleitend mit der Folge, dass der Speisetransistor auf seine Leitphase umschaltet. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung können Primärspannungen zwischen 15 und 150 Volt auf Sekundärspannungen von 15 Volt herabgesetzt werden.In his lead phase flows a current through the feed transistor. This leads to an energy charge the inductance. The current through the inductance increases slowly and loads the output capacitor. Reaches the voltage of the output capacitor a value higher is considered the ZENER voltage of the ZENER diode, so will the source of the Messtransistors raised. It then lies above the pinch-off tension the gate of the sense transistor. This has the consequence that the measuring transistor locks. Along with it also locks the feed transistor. In unloads this lock phase the energy of the inductance as a continuously degrading current through the freewheeling diode. this leads to to a further lowering of the gate voltage at the gate of the sense transistor. This causes a rectangular Circuit behavior that bring an efficiency of 80% and more can. As soon as the source voltage of the measuring transistor has dropped again is and the gate voltage below the pinch-off voltage of the gate of the sense transistor the latter becomes self - guiding again with the consequence that the Supply transistor switches to its conduction phase. With the circuit according to the invention can primary voltages between 15 and 150 volts reduced to secondary voltages of 15 volts become.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer beigefügten Figur erläutert. Es zeigt:One embodiment The invention will be described below with reference to an accompanying FIGURE explained. It shows:

1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels. 1 a circuit diagram of an embodiment.

Das Ausführungsbeispiel besitzt eine aus einer Induktivität L, einem Kondensator C und einer Freilaufdiode D bestehende Energie-Speicherschaltung. Diese Speicherschaltung wird periodisch mit einem Versorgungsstrom bestromt. Hierzu dient der Speisetransistor ST. Dieser ist mit der Induktivität L und einem Schutzwiderstand R4 in Reihe zwischen Eingang und Ausgang geschaltet. Am Eingang liegt eine Gleichspannung UE an, deren Wert zwischen 15 und 150 Volt betragen kann. Am Ausgang wird eine unglatte Gleichspannung UA erzeugt, deren Wert im Wesentlichen von der ZENER-Spannung einer ZENER-Diode DZ abhängt. Die ZENER-Diode DZ verbindet sekundärseitig die Induktivität L über einen Widerstand R3 mit Masse. Parallel dazu ist jenseits des Schutzwiderstandes R4 der Ausgangskondensator C geschaltet, der als Tiefpassfilter wirkt.The exemplary embodiment has an energy storage circuit consisting of an inductance L, a capacitor C and a freewheeling diode D. This memory circuit is energized periodically with a supply current. For this purpose, the feed transistor ST. This is connected in series with the inductance L and a protective resistor R 4 between input and output. At the input is a DC voltage U E , whose value can be between 15 and 150 volts. At the output, a non-stable DC voltage U A is generated, the value of which essentially depends on the ZENER voltage of a ZENER diode DZ. The ZENER diode DZ connects the secondary side, the inductance L via a resistor R 3 to ground. In parallel, beyond the protective resistor R 4, the output capacitor C is connected, which acts as a low-pass filter.

Primärseitig ist die Induktivität L mit einer Freilaufdiode D über einen weiteren Widerstand R1 mit Masse verbunden. Diese Speicherschaltung ist in der Lage, bei einem periodischen Sperren und Schließen des Speisetransistors ST eine im Wesentlichen gleichgerichtete Ausgangsspannung UA zu erzeugen, die niedriger ist als die Eingangsspannung UE. Bei leitendem Speisetransistor ST, bei dem es sich bevorzugt um einen Feldeffekttransistor handelt, wird die Induktivität aufgeladen. Die Freilaufdiode D sperrt. Der mit der Zeit ansteigende Strom durch die Induktivität L lädt den Ausgangskondensator C auf. Sobald die Ausgangsspannung UA die ZENER-Spannung der ZENER-Diode DZ überschritten hat, sorgt die im Folgenden noch zu beschreibende Ansteuerschaltung dafür, dass der Speisetransistor sperrt. Sobald dies erfolgt ist, kann die in der Induktivität gespeicherte Energie als Strom durch die Freilaufdiode D und den Vorwiderstand R1 abfließen. Auch dieser Strom führt zu einem weiteren Aufladen des Ausgangskondensators C. Unterschreitet die Ausgangsspannung UA einen Minimalwert, so wird der Speisetransistor ST wieder leitend geschaltet.On the primary side, the inductance L is connected to a freewheeling diode D via a further resistor R 1 to ground. This memory circuit is capable of generating a substantially rectified output voltage U A , which is lower than the input voltage U E when the supply transistor ST is periodically blocked and closed. When the feed transistor ST is conductive, which is preferably a field-effect transistor, the inductance is charged. The free-wheeling diode D locks. The rising current over time by the inductance L charges the output capacitor C. As soon as the output voltage U A has exceeded the ZENER voltage of the Zener diode DZ, the drive to be described below takes care of this circuit that locks the supply transistor. Once this is done, the stored energy in the inductance can flow as a current through the freewheeling diode D and the series resistor R 1 . This current also leads to a further charging of the output capacitor C. If the output voltage U A falls below a minimum value, the supply transistor ST is again turned on.

Die Ansteuerschaltung besitzt einen selbstleitenden Feldeffektransistor MT. Dieser Messtransistor ist mit seiner Source über einen Widerstand R3 mit Masse und mit seinem Drain über einen Widerstand R2 mit der Eingangsklemme verbunden. Die Widerstände R2, R3 bilden somit mit dem Messtransistor MT eine schaltbare Spannungsteilerschaltung, deren Ausgangsspannung die Gate-Spannung des Speisetransistors ST ist. Die Drain des Speisetransistors ST ist mit der Induktivität L und die Source des Speisetransistors ST mit der Eingangsklemme verbunden.The drive circuit has a self-conducting field effect transistor MT. This measuring transistor is connected to its source via a resistor R 3 to ground and its drain via a resistor R 2 to the input terminal. The resistors R 2 , R 3 thus form with the sense transistor MT a switchable voltage divider circuit whose output voltage is the gate voltage of the feed transistor ST. The drain of the feeding transistor ST is connected to the inductance L and the source of the feeding transistor ST is connected to the input terminal.

Die ZENER-Diode DZ bildet mit dem Widerstand R3 ebenfalls eine Spannungsteilerschaltung. Die Anode der ZENER-Diode DZ ist somit mit der Source des Messtransistors MT verbunden.The ZENER diode DZ also forms a voltage divider circuit with the resistor R 3 . The anode of the ZENER diode DZ is thus connected to the source of the sense transistor MT.

Auch die Freilaufdiode D bildet mit dem Widerstand R1 eine Spannungsteilerschaltung. Der Knoten der Spannungsteilerschaltung, der mit der Anode der Freilaufdiode verbunden ist, bildet die Gate-Spannung für den Messtransistor MT.The free-wheeling diode D forms a voltage divider circuit with the resistor R 1 . The node of the voltage divider circuit, which is connected to the anode of the freewheeling diode, forms the gate voltage for the measuring transistor MT.

Die Funktionsweise der Schaltung ist die Folgende:
In der Ausgangsstellung ist der Messtransistor MT leitend. Die Gate-Spannung des Messtransistors MT liegt unter der Abschnürspannung des Gates. Infolgedessen liegt am Gate des Speisetransistors ST eine Spannung an, die durch die Widerstände R3 und R2 definiert ist. Diese Spannung führt dazu, dass der Speisetransistor ST leitet. Durch ihn fließt ein Strom. Letzterer fließt durch die zum Speisetransistor ST in Serie geschaltete Induktivität L. Der Strom durch die Induktivität steigt linear an und lädt den Ausgangskondensator C auf. Überschreitet die Sekundärspannung der Induktivität, welche im Wesentlichen der Ausgangsspannung UA entspricht, die ZENER-Spannung der ZENER-Diode DZ, so wird die Source des Messtransistors MT auf ein Potential angehoben, welches über der Gate-Spannung liegt. Sie liegt dann über der Abschnürspannung des Gates des Messtransistors MT. Dies hat zur Folge, dass der Messtransistor MT sperrt. Durch R2 fließt dann kein Strom mehr. Dies hat unmittelbar darauf zur Folge, dass der Speisetransistor ST sperrt. Durch die beim Sperren des Speisetransistors ST erzeugte Induktionsspannung wird die Gate-Spannung des Messtransistors MT weiter ins Negative gezogen. Der sich kontinuierlich abbauende, von der Induktivität erzeugte Strom fließt über R1, D, L, R4 und C bzw. über die am Ausgang angeschlossene Last. Dieser Strom hat an R1 einen Spannungsabfall zur Folge, der das Gate des Messtransistors MT ins Negative zieht, wodurch der Speisetransistor ST vollständig sperrt. Dies bewirkt ein rechteckförmiges Schaltungsverhalten. Erst wenn die Source-Spannung des Messtransistors einen Wert unterhalb der Abschnürspannung des Gates des Messtransistors MT erreicht, kann letzterer wieder seine selbstleitende Betriebsstellung einnehmen. Dann wird auch der Speisetransistor ST wieder leitend.The operation of the circuit is the following:
In the initial position of the measuring transistor MT is conductive. The gate voltage of the sense transistor MT is below the pinch-off voltage of the gate. As a result, at the gate of the feed transistor ST is a voltage which is defined by the resistors R 3 and R 2 . This voltage causes the feed transistor ST to conduct. A current flows through him. The latter flows through the inductance L connected in series with the feed transistor ST. The current through the inductance increases linearly and charges the output capacitor C. If the secondary voltage of the inductance, which essentially corresponds to the output voltage U A , exceeds the ZENER voltage of the ZENER diode DZ, the source of the measuring transistor MT is raised to a potential which is above the gate voltage. It then lies above the pinch-off voltage of the gate of the measuring transistor MT. This has the consequence that the measuring transistor MT blocks. By R 2 then no more electricity flows. This has the immediate result that the supply transistor ST blocks. As a result of the induction voltage generated when the supply transistor ST is blocked, the gate voltage of the measuring transistor MT is pulled further into negative. The continuously dissipating current generated by the inductor flows via R 1 , D, L, R 4 and C or via the load connected to the output. This current results in a voltage drop across R 1 which pulls the gate of the sense transistor MT into negative, completely blocking the feed transistor ST. This causes a rectangular circuit behavior. Only when the source voltage of the measuring transistor reaches a value below the pinch-off voltage of the gate of the measuring transistor MT, the latter can again assume its self-conducting operating position. Then also the feed transistor ST becomes conductive again.

Claims (5)

Gleichspannungsumsetzer zur Umwandlung einer Eingangsgleichspannung (UE) in eine Ausgangsgleichspannung (UA), mit einem Speiseschalter (ST) zur periodischen Stromversorgung einer eine Induktivität (L), eine Freilaufdiode (D) und einen mit der Induktivität (L) in Reihe geschalteten Ausgangskondensator (C) aufweisenden Speicherschaltung, und mit einer einen Messtransistor (MT) aufweisenden Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Speiseschalters (ST) abhängig von der Höhe der Ausgangsspannung (UE), wobei die Induktivität (L) in der Leitphase des Speisetransistors (ST) "geladen" wird und sich in der Sperrphase des Speisetransistors (ST) über eine von der Freilaufdiode (D) und einem Widerstand (R1) gebildeten Spannungsteilerschaltung "entlädt", dadurch gekennzeichnet, dass der Messtransistor (MT) ein selbstleitender Feldeffekttransistor ist und die Spannungsteilerschaltung die Gate-Spannung des Messtransistors (MT) liefert.DC converter for converting a DC input voltage (U E ) into a DC output voltage (U A ), with a supply switch (ST) for the periodic power supply of an inductance (L), a freewheeling diode (D) and an output capacitor connected in series with the inductance (L) (C) having memory circuit, and with a measuring transistor (MT) having drive circuit for driving the supply switch (ST) depending on the level of the output voltage (U E ), wherein the inductance (L) in the conducting phase of the feed transistor (ST) "loaded is "and discharges" in the blocking phase of the supply transistor (ST) via a voltage divider circuit formed by the freewheeling diode (D) and a resistor (R1), characterized in that the measuring transistor (MT) is a self-conducting field-effect transistor and the voltage divider circuit is the gate Voltage of the measuring transistor (MT) supplies. Gleichspannungsumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtransistor (MT) Teil einer Spannungsteilerschaltung (R2, MT, R3) zum Erzeugen einer Gate-Spannung für den Speisetransistor (ST) ist, an welcher die Eingangsspannung (UE) anliegt.DC converter according to claim 1, characterized in that the sense transistor (MT) is part of a voltage divider circuit (R 2 , MT, R 3 ) for generating a gate voltage for the supply transistor (ST), to which the input voltage (U E ) is applied. Gleichspannungsumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Wesentlichen parallel zum Ausgangskondensator (C) geschaltete, aus einem Widerstand (R3) und einer ZENER-Diode (DZ) bestehende Spannungsteilerschaltung, deren Knoten die Source-Spannung des Messtransistors (MT) liefert.DC converter according to one of the preceding claims, characterized by a substantially parallel to the output capacitor (C) connected, consisting of a resistor (R 3 ) and a ZENER diode (DZ) voltage divider circuit whose node provides the source voltage of the sense transistor (MT) , Gleichspannungsumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drain des Messtransistors (MT) die Gate-Spannung für den Speisetransistor (T) liefert.DC-DC converter according to one of the preceding Claims, characterized in that the drain of the sense transistor (MT) the gate voltage for supplies the supply transistor (T). Gleichspannungsumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen Ausgangskondensator (C) und Induktivität (L) geschalteten Schutzwiderstand (R4).DC converter according to one of the preceding claims, characterized by a between the output capacitor (C) and inductance (L) connected protective resistor (R 4 ).
DE200610050581 2006-10-26 2006-10-26 Direct current voltage converter, has measuring transistor e.g. self-conducting FET, with control circuit to control supply transistor, and resistor forming voltage divider that delivers gate voltage of measuring transistor Expired - Fee Related DE102006050581B3 (en)

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