DE112005000026T5

DE112005000026T5 - Gleichspannungswandler und Wandlervorrichtung

Info

Publication number: DE112005000026T5
Application number: DE112005000026T
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagaokakyo Noma
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-07-27
Also published as: WO2006003751A1; US7199561B2; JP4196995B2; JPWO2006003751A1; CN100438290C; CN1820404A; US20070013353A1

Abstract

Gleichspannungswandler, welcher umfasst:
– einen n-FET für das Ein- und Aus-Steuern einer Eingangsspannung;
– eine Glättungsschaltung für das Glätten einer von dem n-FET ausgegebenen Spannung und das Ausgeben der geglätteten Spannung; und
– eine Komparatorschaltung für das Ausgeben eines Schaltsteuersignals für das Ein- und Aus-Steuern durch Vergleichen einer von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung mit einer eingestellten Spannung,
wobei die Komparatorschaltung das Schaltsteuersignal durch Detektieren des Zeitmittelwerts der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung, Vergleichen des detektierten Zeitmittelwerts mit der eingestellten Spannung und Vergleichen einer aufgrund des Vergleichsergebnisses erhaltenen Korrektureinstellspannung mit der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung ausgibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler für das Wandeln einer Eingangsgleichspannung nach unten auf eine Gleichspannung festen Werts, d.h. insbesondere einen selbstschwingenden Welligkeitsdetektionsabwärtswandler und eine Wandlervorrichtung mit mehreren angeschlossenen eigenständigen Wandlern.
Stand der Technik
Derzeit werden aufgrund der Nachfrage nach Versorgungsstromkreisen in Rechnern, etc. Niederspannungs- und Hochstrom-Gleichspannungswandler benötigt. Es werden durch Pulsbreitenmodulation gesteuerte Wandler und Selbstschwinger mit Welligkeitsdetektion (nachstehend einfach als Welligkeitswandler bezeichnet), welche solche Gleichspannungswandler vertreten, eingesetzt. Da die Reaktion auf Laständerung ausgezeichnet ist, wird unter diesen den Welligkeitswandlern, die bereits vor den später entwickelten Wandlern mit Pulsbreitenmodulation verwendet wurden, erneut Aufmerksamkeit geschenkt.
12 ist ein Schaltbild, das die Grundschaltung eines Welligkeitswandlers zeigt.
Wie in 12 gezeigt wird, enthält der Welligkeitswandler einen PNP-Transistor Tr₁ als Schaltelement und einen zwischen einer Eingangsklemme 3, an der eine Eingangsspannung Vin eingespeist wird, und einer Ausgangsklemme 4, von der eine Ausgangsspannung Vout ausgegeben wird, in Reihe geschalteten Induktor L₀₁ und enthält ferner eine Freilaufdiode D₀₁, die zwischen Erde und der Anschlussstelle des PNP-Transistors Tr₁ und des Induktors L₀₁ angeschlossen ist. Weiterhin wird bei dem Welligkeitswandler eine Spannung gemäß der Ausgangsspannung Vout in die nicht invertierende Eingangsklemme eingespeist, eine Bezugsspannung Vo wird in die invertierende Eingangsklemme eingespeist und es ist ein Komparator 10 enthalten, der ein Schaltsteuersignal an den PNP-Transistor Tr₁ ausgibt.
Bei einem solchen Welligkeitswandler wird, wenn der PNP-Transistor Tr₁ sich im ausgeschalteten Zustand befindet und die Ausgangsspannung Vout niedriger als die Bezugsspannung Vo wird, vom Komparator ein Signal Niedrig ausgegeben und in die Basis des PNP-Transistors Tr₁ eingegeben und dann wird der PNP-Transistor Tr₁ eingeschaltet. Wenn dann der PNP-Transistor Tr₁ eingeschaltet ist, steigt die Ausgangsspannung Vout an. Wenn dagegen der PNP-Transistor Tr₁ sich im eingeschalteten Zustand befindet und die Ausgangsspannung Vout höher als die Bezugsspannung Vo wird, wird vom Komparator ein Signal Hoch ausgegeben und in die Basis des PNP-Transistors Tr₁ eingegeben, und dann wird der PNP-Transistor Tr₁ ausgeschaltet. Da der PNP-Transistor Tr₁ ausgeschaltet ist, fällt dann die Ausgangsspannung Vout ab. Durch Wiederholen dieser Steuerung geht die Ausgangsspannung Vout um eine Spannung nahe der Bezugsspannung Vo nach oben und nach unten und es wird eine Ausgangsspannung Vout erhalten, die im Wesentlichen gleich der Bezugsspannung Vo ist.
13 zeigt die Ausgangsspannungswellenform eines betreffenden Welligkeitswandlers.
Wie in 13 gezeigt wird, wird die Ausgangsspannung Vout zu einer dreieckigen Wellenform mit einer Welligkeit, bei der die Spannung (Amplitude) von einer eingestellten Spannung Vset als Bezugswert, die auf der Grundlage der Bezugsspannung Vo eingestellt wird, nach oben und unten geht. Dann liegt bei Normalbetrieb die durchschnittliche Spannung der Ausgangsspannung Vout im Wesentlichen in der Mitte zwischen der Höchstspannung und der Mindestspannung der Wellenform.
Als praktische Schaltung eines solchen Welligkeitswandlers wird in Patentschrift 1 ein Welligkeitswandler offenbart, bei dem ein Schaltelement eines FET des p-Typs und eine Drosselspule zwischen einer Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme angeschlossen sind und eine Diode zwischen dem Erdpotential und der Anschlussstelle des FET des p-Typs und der Drosselspule angeschlossen ist. Weiterhin enthält der in Patentschrift 1 beschriebene Welligkeitswandler einen Komparator, bei dem eine Spannung gemäß der Ausgangsspannung Vout in die invertierende Eingangsklemme eingespeist wird und eine Bezugsspannung in die nicht invertierende Eingangsklemme eingespeist wird, sowie eine Treiber-IC (IC kurz vom engl. Integrated Circuit = Integrierte Schaltung), die gemäß der Ausgangsspannung des Komparators ein Schaltsteuersignal an den FET des p-Typs ausgibt. Dann wird in diesem Welligkeitswandler aus einer festen Eingangsspannung eine erwünschte Ausgangsspannung so erhalten, dass die Ausgangsspannung mit der Bezugsspannung verglichen wird und der FET des p-Typs auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses geschaltet wird.
Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsschrift Nr. 9-51672
Offenbarung der Erfindung
Bei dem betreffenden Welligkeitswandler, bei dem die Ausgangsspannung Vout so gesteuert wird, dass sie konstant ist, wenn die Schaltsteuerung ständig ausgeführt wird, ist nun der Schaltungsfaktor, der das Verhältnis der Einschaltdauer zur gesamten Einschalt- und Ausschaltdauer eines Schaltelements wie eines FET, etc. ist, von der Eingangsspannung Vin abhängig. Bzw. bei einem Welligkeitswandler, bei dem die Eingangsspannung Vin konstant ist und sich die Ausgangsspannung Vout entsprechender der eingestellten Bedingung ändert, ist der Schaltungsfaktor von der Ausgangsspannung Vout abhängig.
Bei dem betreffenden Welligkeitswandler besteht das Problem, dass sich bei Änderung des Schaltungsfaktors die Ausgangsspannung verändert. Nachstehend wird das Prinzip beschrieben.
14 zeigt die Wellenform des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout, den Mittelwert Vavg, die eingestellte Spannung Vset (abhängig von der Bezugsspannung Vo) und den Ein- und Aus-Zustand des Schaltelements in dem Fall, dass die Eingangsspannung hoch ist. 15 zeigt weiterhin die Wellenform des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout, den Mittelwert Vavg, die eingestellte Spannung Vset (abhängig von der Bezugsspannung Vo) und den Ein- und Aus-Zustand des Schaltelements in dem Fall, dass die Eingangsspannung niedrig ist.
Bei dem oben beschriebenen Welligkeitswandler wird das Schaltelement ausgeschaltet, wenn der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout die eingestellte Spannung Vset überschreitet. Die Zeit ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout die eingestellte Spannung Vset überschreitet, bis zu dem Punkt, da das Schaltelement abgeschaltet wird, d.h. die Zeit (t1 in der Zeichnung) ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout die eingestellte Spannung Vset überschreitet, bis zu dem Punkt, da der Augenblickwert der Maximalwert wird, wird durch die Schaltkreiskonstruktion des Welligkeitswandlers bestimmt und nicht durch die Eingangsspannung Vin, und dementsprechend ist die Zeit im Grunde gleich.
Wenn die Eingangsspannung Vin hoch ist, wird, da die ansteigende Neigung der Ausgangsspannung Vout steil wird, daher wie in 14 gezeigt der Maximalwert der Ausgangsspannung Vout entsprechend der Eingangsspannung Vin hoch. Da hier die Geschwindigkeit, bei der die Ausgangsspannung sinkt, unabhängig von der Eingangsspannung konstant ist, wird die Zeit, in der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vo vom Maximalwert zur eingestellten Spannung Vset sinkt, länger, wenn die Eingangsspannung Vin steigt.
Die Zeit von dem Punkt an, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout unter die eingestellte Spannung Vset fällt, bis zu dem Punkt, da der Augenblickwert der Mindestwert wird, d.h. die Zeit (t2 in der Zeichnung) von dem Punkt an, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout unter die eingestellte Spannung Vset fällt, bis zu dem Punkt, da das Schaltelement eingeschaltet wird, ist dagegen unabhängig von der Eingangsspannung Vin gleich (ändert sich nicht). Dementsprechend ist der Mindestwert der Ausgangsspannung Vout unabhängig von der Eingangsspannung Vin konstant. Die Zeit ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout der Mindestwert wird, zu dem Punkt, da der Augenblickwert zu der eingestellten Spannung Vset zurückkehrt, wird aufgrund des größer werdenden Änderungsbetrags der Spannung zudem kürzer, wenn die Eingangsspannung Vin steigt. Dementsprechend wird die Zeit, in der das Schaltelement sich im Ein-Zustand befindet, gegenüber der gesamten Zeit, während der das Schaltelement im Ein-Zustand ist, und der Zeit, während der das Schaltelement im Aus-Zustand ist, kürzer. D.h. der Schaltungsfaktor des Schaltelements wird kleiner. Somit wird der Schaltungsfaktor des Schaltelements kleiner, obgleich die Ausschaltdauer des Schaltelements, d.h. die Zeit, während der sich das Schaltelement im Aus-Zustand befindet, länger wird, da die Zeit, während der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout niedriger als die eingestellte Spannung Vset während der Ausschaltdauer ist, unabhängig von der Eingangsspannung Vin konstant ist.
Wenn dementsprechend die Eingangsspannung Vin steigt, wie in 14 gezeigt wird, wird die Zeit länger, während der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout höher als die eingestellte Spannung Vset ist. Deswegen wird der Mittelwert Vavg der Ausgangsspannung, der das Zeitmittel des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout ist, höher als die eingestellte Spannung Vset.
Wenn weiterhin, wie in 15 gezeigt, die Eingangsspannung Vin niedrig ist, nachdem das Schaltelement eingeschaltet wurde, wird eine zur Ausgangsklemme Vout übertragene Spannung ebenfalls entsprechend der Eingangsspannung Vin gesenkt. Da hier die Geschwindigkeit, bei der die Ausgangsspannung Vout gesenkt wird, unabhängig von der Eingangsspannung Vin konstant ist, wird die Zeit, in der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout vom Maximalwert zur eingestellten Spannung Vset sinkt, stärker verkürzt, wenn die Eingangsspannung Vin sinkt.
Die Zeit von dem Punkt an, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout unter die eingestellte Spannung Vset fällt, bis zu dem Punkt, da der Augenblickwert der Mindestwert wird, d.h. die Zeit (t2 in der Zeichnung) von dem Punkt an, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout unter die eingestellte Spannung Vset fällt, bis zu dem Punkt, da das Schaltelement eingeschaltet wird, ist dagegen unabhängig von der Eingangsspannung Vin ebenfalls gleich. Die Zeit ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout der Mindestwert wird, zu dem Punkt, da der Augenblickwert zu der eingestellten Spannung Vset zurückkehrt, wird zudem länger, da der Änderungsbetrag der Spannung stärker reduziert wird, wenn die Eingangsspannung Vin sinkt. Dementsprechend wird die Zeit, in der das Schaltelement sich im Ein-Zustand befindet, gegenüber der gesamten Zeit, während der das Schaltelement im Ein-Zustand ist, und der Zeit, während der das Schaltelement im Aus-Zustand ist, länger. D.h. der Schaltungsfaktor des Schaltelements wird größer. Wenn der Schaltungsfaktor des Schaltelements groß wird, wird auf diese Weise die Einschaltdauer des Schaltelements lang. Da aber in der Einschaltzeit die Zeit, während der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout höher als die eingestellte Spannung Vset ist, unabhängig von der Eingangsspannung Vin konstant ist, wird, wenn die Eingangsspannung Vin sinkt, wie in 15 gezeigt, die Zeit, während der der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist, länger. Daher wird der Mittelwert Vavg der Ausgangsspannung, der das Zeitmittel des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout ist, niedriger als die eingestellte Spannung Vset.
Wenn somit der betreffende Welligkeitswandler verwendet wird, verändert sich der Mittelwert der Ausgangsspannung Vout abhängig vom Wert des Schaltungsfaktors.
Wenn weiterhin Welligkeitswandler der obigen Bauweise parallel betrieben werden, sind die Ausgangsklemmen der Welligkeitswandler im Parallelbetrieb parallel geschaltet. Wie vorstehend beschrieben ist aber die Ausgangsspannung jedes Welligkeitswandlers aufgrund des Eingangsspannungswerts und anderer Faktoren nicht konstant. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, dass ein Welligkeitswandler mit hoher Ausgangsspannung den Betrieb anderer Wandler nachteilig beeinflussen kann. Da aber die Welligkeitswandler keinen Stromdetektionsmechanismus enthalten, ist es schwierig, den Laststrom jedes Welligkeitswandlers bei Parallelbetrieb einheitlich zu machen. Daher ist es schwierig, einen stabilen Parallelbetrieb von Welligkeitswandlern auszuführen.
Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Gleichspannungswandler des Typs Welligkeitswandler an die Hand zu geben, bei dem eine feste Ausgangsspannung stabil erhalten werden kann, ohne vom Wert des Schaltungsfaktors beeinflusst zu werden bzw. ohne von der Änderung eines eingestellten Werts der Ausgangsspannung beeinflusst zu werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht weiterhin darin, eine Wandlervorrichtung an die Hand zu geben, bei der der Betrieb jedes Welligkeitswandlers stabilisiert wird, wenn mehrere Gleichspannungswandler des Typs Welligkeitswandler parallel betrieben werden.
Ein erfindungsgemäßer Gleichspannungswandler umfasst einen FET des n-Typs für das Ein- und Aus-Steuern einer Eingangsspannung, eine Glättungsschaltung für das Glätten einer ausgegebenen Spannung des FET des n-Typs und das Ausgeben der geglätteten Spannung, sowie eine Komparatorschaltung für das Ausgeben eines Schaltsteuersignals für das An- und Aus-Steuern durch Vergleichen einer Spannungsausgabe der Glättungsschaltung mit einer eingestellten Spannung. Bei dem Gleichspannungswandler gibt die Komparatorschaltung das Schaltsteuersignal durch Detektieren des Zeitmittelwerts der Spannungsausgabe der Glättungsschaltung, Vergleichen des detektierten Zeitmittelwerts mit der eingestellten Spannung und Vergleichen einer aufgrund des Vergleichsergebnisses erhaltenen Korrektureinstellspannung mit der Spannungsausgabe der Glättungsschaltung aus.
Bei der Bauweise korrigiert die Komparatorschaltung zuerst die eingestellte Spannung (Bezugsspannung) um eine Spannung entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangsspannungszeitmittel und der von einer Konstantspannungsquelle ausgegebenen eingestellten Spannung (Bezugsspannung). Wenn zu diesem Zeitpunkt zum Beispiel die Ausgangsspannung hoch ist, wird die eingestellte Spannung auf niedrig korrigiert, und wenn die Ausgangsspannung niedrig ist, wird die eingestellte Spannung auf hoch korrigiert. Dann gibt die Komparatorschaltung durch Vergleichen der Ausgangsspannung und der korrigierten Korrektureinstellspannung ein Schaltsteuersignal für das Ein- und Aus-Steuern des FET des n-Typs aus.
Weiterhin enthält die Komparatorschaltung in einem erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler eine Bezugsstromversorgung, die eine Bezugsspannung entsprechend der eingestellten Spannung erzeugt, eine Teilerschaltung, die eine Vergleichsspannung durch Teilen der Bezugsspannung erzeugt, und eine Korrekturspannungserzeugungsschaltung, die eine Korrekturspannung aus der Vergleichsspannung und dem Zeitmittelwert der Spannungsausgabe des Glättungsspannung erzeugt, und die Korrektureinstellspannung wird durch Anlegen der Ausgabe der Korrekturspannungserzeugungsschaltung an dem Erzeugungspunkt der Vergleichsspannung durch einen Widerstand erzeugt.
Bei der Bauweise wird eine Vergleichsspannung durch Verwenden einer von einer Bezugsspannungsquelle erzeugten Bezugsspannung in der Teilerschaltung gebildet und eine Korrekturspannung für das Korrigieren der Vergleichsspannung entsprechend der Bezugsspannung wird durch Vergleichen der Vergleichsspannung mit einem Spannungszeitmittelwert entsprechend der Ausgangsspannung gebildet. Dann wird eine Korrektureinstellspannung der Vergleichsspannung, die um die Korrekturspannung korrigiert wurde, mit einer Spannung entsprechend der Ausgangsspannung verglichen und ein Schaltsteuersignal entsprechend dem Vergleichsergebnis wird von der Komparatorschaltung ausgegeben.
Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Wandlervorrichtung mehrere Gleichspannungswandler nach Anspruch 1 oder 2. Bei der Wandlervorrichtung sind die Ausgangsklemmen der mehreren Gleichspannungswandler parallel geschaltet, und ein Schaltsteuersignal, das allen parallel geschalteten Gleichspannungswandlern gemein ist, wird durch Verwenden der logischen Summe oder des logischen Produkts der Ausgaben der Komparatorschaltungen der mehreren Gleichspannungswandler erzeugt.
Wenn bei der Bauweise die logische Summe oder das logische Produkt der Ausgaben der Komparatorschaltungen der parallel geschalteten Wandler verwendet wird, selbst wenn das vom Komparator aller Wandler ausgegebene Schaltsteuersignal nicht gleich ist, wird das Schaltsteuersignal zu einem von einer der Komparatorschaltungen ausgegebenen Schaltsteuersignal vereinheitlicht.
Dementsprechend wird der n-FET aller Wandler, die parallel geschaltet sind, durch das gleiche Schaltsteuersignal gesteuert.
Weiterhin ist in einer erfindungsgemäßen Wandlervorrichtung der Ausgangsteil der Komparatorschaltung jedes Gleichspannungswandlers vom Typ offener Kollektor oder offener Drain (Stromsenke) und diese Ausgangsteile sind miteinander verbunden.
Bei der Bauweise ist der Ausgang der Komparatorschaltung vom Typ offener Kollektor oder offener Drain und die Konstruktion des Gleichspannungswandlers in Parallelschaltung wird durch Parallelschalten der Ausgänge der Komparatorschaltungen einfach.
Erfindungsgemäß wird die eingestellte Spannung entsprechend dem Wert eines Schaltungsfaktors so korrigiert, dass das Ausgangsspannungszeitmittel detektiert wird und die eingestellte Spannung um eine Spannung entsprechend der Differenz zwischen dem Ausgangsspannungszeitmittel und der eingestellten Spannung korrigiert wird. Dadurch kann ein Gleichspannungswandler für das Erhalten einer stabilen Ausgangsspannung konstruiert werden, ohne vom Wert eines Schaltungsfaktors beeinflusst zu werden. Zudem kann durch Ausnutzen der Wirkung ein Gleichspannungswandler für das Erhalten einer stabilen Ausgangsspannung konstruiert werden, selbst wenn sich der eingestellte Wert der Ausgangsspannung ändert.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine von einer Bezugsstromversorgung gebildete Bezugsspannung geteilt, die geteilte Bezugsspannung wird für die Korrektur der eingestellten Spannung verwendet, die Teilerspannung der Bezugsspannung wird um das Korrekturergebnis korrigiert und die Korrekturbezugsspannung wird mit einer Spannung entsprechend der Ausgangsspannung verglichen. Dementsprechend wird die Korrektur der eingestellten Spannung stabilisiert. Dadurch kann ein Gleichspannungswandler für das Erhalten einer stabilen Ausgangsspannung konstruiert werden.
Da weiterhin erfindungsgemäß alle parallel geschalteten Wandler durch das gleiche Schaltsteuersignal gesteuert werden, wird der Ausgangsstrom aller Wandler konstant. D.h. es kann eine Wandlervorrichtung mit einem stabilen Laststrom konstruiert werden.
Da weiterhin erfindungsgemäß der Ausgang jeder Komparatorschaltung vom Typ offener Kollektor oder offener Drain ist, wird die Konstruktion der ein gemeinsames Schaltsteuersignal aufweisenden Parallelschaltung vereinfacht. Dadurch weist eine Wandlervorrichtung mit einem stabilen Laststrom einen einfachen Aufbau auf.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltbild, das die Bauweise eines Welligkeitswandlers einer ersten Ausführung zeigt.
2 ist ein detailliertes Schaltbild einer in 1 gezeigten Bezugsspannungskorrekturschaltung 20.
3 zeigt eine eingestellte Spannung Vset, die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung einer Ausgangsspannung Vout, wenn eine Schaltsteuerung an der eingestellten Spannung Vset ausgeführt wird, eine Korrektureinstellspannung Vsa und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung einer Ausgangsspannung Vout, wenn eine Schaltsteuerung an der Korrektureinstellspannung Vsa bei hoher Eingangsspannung ausgeführt wird.
4 zeigt eine eingestellte Spannung Vset, die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung einer Ausgangsspannung Vout, bevor eine Schaltsteuerung an der Korrektureinstellspannung Vsa ausgeführt wird, eine Korrektureinstellspannung Vsa und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung einer Ausgangsspannung Vout, wenn eine Schaltsteuerung an der Korrektureinstellspannung Vsa bei niedriger Eingangsspannung ausgeführt wird.
5 zeigt den Fehler des durchschnittlichen Spannungswerts der Ausgangsspannung Vout und den eingestellten Spannungswert in dem Fall, da die Eingangsspannung Vin 5,0 V beträgt, die Bezugsspannung Vo 0,8 V beträgt und der eingestellte Spannungswert geändert wird.
6 ist das Schaltbild, das die Bauweise einer Wandlervorrichtung nach einer zweiten Ausführung zeigt.
7 ist das Schaltbild einer Wandlervorrichtung, die aus Welligkeitswandlern 103 und 104 besteht, die darin keine Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 aufweisen.
8 zeigt die Ausgangsspannungswellenform und die Änderung des Zustands des FET der Welligkeitswandler 103 und 104, die in der in 7 gezeigten Wandlervorrichtung verwendet werden.
9 zeigt die Wellenform, die Betriebsfrequenz, die Ausgangsspannung und das Ausgangsstromanteilverhältnis eines Schaltsteuersignals, wenn jeder der beiden Welligkeitswandler mit verschiedenen Ausgangsspannungen und Betriebsfrequenzen allein betrieben wird, sowie die Wellenform, die Betriebsfrequenz, die Ausgangsspannung und das Ausgangsstromanteilverhältnis eines Schaltsteuersignals, wenn die beiden parallel geschalteten Welligkeitswandler betrieben werden.
10 ist ein Schaltbild, das den Ausgangsteil des Komparators des Welligkeitswandlers der in 6 gezeigten Wandlervorrichtung zeigt.
11 ist ein Schaltbild einer anderen Bauweise, das den Ausgangsteil des Komparators des Welligkeitswandlers der in 6 gezeigten Wandlervorrichtung zeigt.
12 ist ein Schaltbild, das die Grundschaltung eines Welligkeitswandlers zeigt.
13 zeigt die Ausgangsspannungswellenform eines betreffenden Welligkeitswandlers.
14 zeigt die Wellenform des Augenblickwerts und den Mittelwert Vavg der Ausgangsspannung Vout, die eingestellte Spannung Vset (Bezugsspannung Vo) und den Ein- und Aus-Zustand des Schaltelements in dem Fall, da die Eingangsspannung Vin hoch ist.
15 zeigt die Wellenform des Augenblickwerts und den Mittelwert Vavg der Ausgangsspannung Vout, die eingestellte Spannung Vset (Bezugsspannung Vo) und den Ein- und Aus-Zustand des Schaltelements in dem Fall, da die Eingangsspannung Vin niedrig ist.

1: H/S-Treiberschaltung (H/S kurz für High Side = der Spannung führende
: Anschluss)
2: L/S-Treiberschaltung (L/S kurz für Low Side = der Potential führende
: Anschluss)
3: Eingangsklemme
4: Ausgangsklemme
5: Erdungsklemme
10: Komparator
12: Wechselrichter
13: Glättungsschaltung
14: Komparatorschaltung
20: Bezugsspannungskorrekturschaltung
101, 102, 103 und 104: Welligkeitswandler

Beste Art der Ausführung der Erfindung
Ein Gleichspannungswandler des Typs Welligkeitswandler nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung wird unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
1 ist ein Schaltbild, das die Bauweise eines Welligkeitswandlers der ersten Ausführung zeigt.
2 zeigt weiterhin im Detail eine Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in dem in 1 gezeigten Welligkeitswandler.
Wie in 1 gezeigt, sind in dem Welligkeitswandler der vorliegenden Ausführung ein n-FET₁ (nachstehend einfach als FET₁ bezeichnet) und ein Induktor L₁ in der Reihenfolge von der Seite einer Eingangsklemme 3 zwischen der Eingangsklemme 3 und einer Ausgangsklemme 4 angeschlossen. Hier ist der Drain des FET₁ an der Eingangsklemme 3 angeschlossen und die Source (Stromquelle) des FET₁ ist an dem Induktor L₁ angeschlossen. Weiterhin ist die Steuerelektrode des FET₁ an der Steuersignalausgangsklemme einer H/S-Treiberschaltung 1 angeschlossen. Zudem ist eine so genannte Bootstrap-Schaltung (aktiver Schaltkreis mit Rückkopplung über einen Kondensator), in der eine Startdiode D₀ und ein Bootstrap-Kondensator C₀ in Reihe geschaltet sind, zwischen der Drain und Source des FET₁ angeschlossen. In der Bootstrap-Schaltung ist die Anode der Startdiode D₀ an dem Drain des FET₁ und der Eingangsklemme 3 angeschlossen, und der Bootstrap-Kondensator C₀ ist an der Source des FET₁ angeschlossen.
In der H/S-Treiberschaltung 1 ist die Klemme der Stromeingangsseite an dem Anschlusspunkt zwischen der Kathode der Startdiode D₀ und dem Bootstrap-Kondensator C₀ der Bootstrap-Schaltung angeschlossen, und die Klemme der Erdungsseite ist an dem Anschlusspunkt zwischen dem Bootstrap-Kondensator C₀ und der Source des FET₁ angeschlossen. Auf diese Weise wird die geladene Spannung am Bootstrap-Kondensator CO der Bootstrap-Schaltung an der H/S-Treiberschaltung 1 angelegt. Zudem ist die Ausgangsklemme eines Komparators 10 mit der Signaleingangsklemme der HIS-Treiberschaltung 1 durch einen Wechselrichter 12 verbunden und ein Signalausgang vom Komparator 10 wird umgekehrt und in die Signaleingangsklemme eingegeben.
Ein n-FET₂ (nachstehend einfach als FET₂ bezeichnet) ist zwischen der Erdungsklemme 5 und dem Anschlusspunkt des FET₁ und dem Induktors L₁ angeschlossen. Hier ist in dem FET₂ der Drain an dem Anschlusspunkt zwischen dem FET₁ und dem Induktor L₁ angeschlossen und die Source ist an der Erdungsklemme 5 angeschlossen. Weiterhin ist die Steuerelektrode des FET₂ an der Steuersignalausgangsklemme einer L/S-Treiberschaltung 2 angeschlossen.
Die Leistungsaufnahmeklemme der L/S-Treiberschaltung 2 ist mit der Eingangsklemme 3 verbunden und die masseseitige Klemme ist mit der Erdungsklemme 5 verbunden. Zudem ist die Ausgangsklemme des Komparators 10 mit der Signaleingangsklemme der L/S-Treiberschaltung 2 verbunden und ein von dem Komparator 10 eingegebenes Signal wird direkt in die Signaleingangsklemme eingegeben.
Ein Kondensator C₁ ist zwischen der Erdungsklemme und dem Anschlusspunkt zwischen dem Induktor L₁ und der Ausgangsklemme 4 angeschlossen, und eine Reihenschaltung von Widerständen R₁ und R₂ ist parallel mit dem Kondensator C₁ geschaltet.
Der Anschlusspunkt der Widerstände R₁ und R₂ ist mit der nicht invertierenden Klemme des Komparators 10 verbunden, und der Anschlusspunkt ist ferner auch mit der Eingangsseite der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 verbunden.
In dem Komparator 10 ist die nicht invertierende Eingangsklemme mit dem Anschlusspunkt zwischen dem Widerstand R₁ und dem Widerstand R₂ verbunden, und die invertierende Eingangsklemme ist mit der Ausgangsseite der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 verbunden. Weiterhin ist die positive Stromversorgungsklemme des Komparators 10 mit der Eingangsklemme 3 verbunden und die negative Stromversorgungsklemme ist geerdet. Dann wird im Komparator 10 eine in die nicht invertierende Eingangsklemme einzuspeisende Spannung, d.h. eine durch Dividieren einer Ausgangsspannung Vout durch die Widerstandswerte der Widerstände R₁ und R₂ erhaltene Spannung Vor, mit einer ausgegebenen Korrekturbezugsspannung der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 verglichen, die in die nicht invertierende Eingangsklemme einzuspeisen ist, und es wird ein Schaltsteuersignal eines Signals mit zwei Zuständen – mit einem Zustand Hoch oder einem Zustand Niedrig – ausgegeben.
Hier besteht eine Glättungsschaltung 13 aus dem Induktor L₁ und dem Kondensator C₁, und eine Komparatorschaltung 14 besteht aus dem Komparator 10, den Widerständen R₁ und R₂ und der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20.
Die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 enthält einen Operationsverstärker 100, dessen invertierende Eingangsklemme mit dem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₁ und R₂ durch einen Widerstand R₂₁ und einen Kondensator C₂₁ verbunden ist, der zwischen der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 100 und der invertierenden Eingangsklemme angeschlossen ist. Die nicht invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 100 ist mit dem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₃₃ und R₃₄ verbunden, die eine Reihenschaltung bilden, der Widerstand R₃₃ ist geerdet und der Widerstand R₃₄ ist mit der positiven Elektrode einer Bezugsstromversorgung verbunden, die eine Bezugsspannung Vo ausgibt. Die negative Elektrode der Bezugsstromversorgung ist geerdet. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 100 ist mit dem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₂₃ und R₂₄, die eine Reihenschaltung bilden, durch einen Widerstand R₂₂ verbunden, der Widerstand R₂₃ ist geerdet und der Widerstand R₂₄ ist mit der positiven Spannungsseite der Bezugsstromversorgung verbunden, die die Bezugsspannung Vo ausgibt. Weiterhin ist der Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₂₃ und R₂₄ mit der invertierenden Klemme des Komparators 10 verbunden. Zudem haben die Widerstände R₂₃ und R₃₃ hier den gleichen Widerstandswert und die Widerstände R₂₄ und R₃₄ haben den gleichen Widerstandswert. Die Reihenschaltung der Widerstände R₂₃ und R₂₄ sowie die Reihenschaltung der Widerstände R₃₃ und R₃₄ entsprechen einer erfindungsgemäßen Spannungsteilerschaltung. Weiterhin ist die Bezugsspannung Vo eine Spannung, die durch das Spannungsteilerverhältnis aufgrund der Widerstände R₃₃ und R₃₄ der Teilerspannung aufgrund der Widerstände R₁ und R₂ zu einer gewünschten Ausgangsspannung bestimmt wird, so dass die Ausgangsspannung Vout der erwünschte Spannungswert (eingestellter Spannungswert) werden kann.
Wenn eine solche Schaltung konstruiert wird, wird durch den Operationsverstärker 100, den Kondensator C₂₁ und den Widerstand R₂₁ eine Integrationsschaltung gebildet und eine Korrekturspannung gemäß der Differenz zwischen dem Zeitmittel einer Teilerspannung Vor aufgrund der Widerstände R₁ und R₂ der Ausgangsspannung Vout und eine Teilerbezugsspannung Vop, die durch Dividieren der Bezugsspannung Vo durch die Widerstandswerte der Widerstände R₃₃ und R₃₄ erhalten wird, wird von der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 100 ausgegeben. Dann gibt die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 an die invertierende Eingangsklemme des Komparators 10 eine Korrekturbezugsspannung Vref aus, d.h. die Teilerspannung (Teilerbezugsspannung Vop) aufgrund der Widerstände R₂₃ und R₂₄ der Bezugsspannung Vo, die durch die Korrekturspannung korrigiert ist. Die Teilerbezugsspannung Vop ist hier eine erfindungsgemäße Vergleichsspannung.
Der wie vorstehend beschrieben konstruierte Welligkeitswandler arbeitet in folgender Weise.
Im Anfangszustand, in dem die Ausgangsspannung Vout 0 V ist, wird eine Spannung von 0 V in die nicht invertierende Eingangsklemme des Komparators 10 eingespeist. Die Korrekturbezugsspannung Vref eines festen Spannungswerts gemäß der Bezugsspannung Vo wird dagegen in die invertierende Eingangsklemme des Komparators 10 eingespeist. Daher gibt der Komparator 10 durch Vergleichen der Spannungen ein Schaltsteuersignal von 0 V (Signal Niedrig) aus. Der Wechselrichter 12 gibt durch Invertierende des Signals Niedrig ein Signal Hoch fester Spannung an die H/S-Treiberschaltung 1 aus.
Wenn das Signal Hoch eingegeben wird, erzeugt die H/S-Treiberschaltung 1 ein Signal Steuerelektrode-Ein (nachstehend einfach als Signal Ein bezeichnet) und gibt das Signal Ein zur Steuerelektrode des FET₁ aus. Da zu diesem Zeitpunkt der Bootstrap-Kondensator C₀ durch die Eingangsspannung Vin vorab geladen wird, wird ein Signal Ein mit einem Spannungswert, der höher als die vom Bootstrap-Kondensator C₀ angehobene Eingangsspannung Vin ist, in die Steuerelektrode des FET₁ eingegeben. Ein Signal Niedrig wird dagegen direkt von dem Komparator 10 in die L/S-Treiberschaltung 2 eingegeben, und die L/S-Treiberschaltung 2 erzeugt aufgrund des Signals Niedrig ein Signal Steuerelektrode-Aus (nachstehend einfach als Signal Aus bezeichnet) und gibt das Signal Aus zur Steuerelektrode des FET₂ aus.
Da der FET₁ durch ein Signal Ein der H/S-Treiberschaltung 1 eingeschaltet wird und der FET₂ durch ein Signal Aus von der L/S-Treiberschaltung 2 ausgeschaltet wird, wird dadurch eine Spannung entsprechend einer Eingangsspannung Vin der Ausgangsklemme 4 durch die Glättungsschaltung 13 mit dem Induktor L₁ zugeführt, und die Ausgangsspannung Vout nimmt allmählich zu.
Wenn der Ausgangsklemme 4 eine Ausgangsspannung Vout gemäß einer Eingangsspannung Vin zugeführt wird, wird eine Teilerspannung Vor (= Vout R₂/(R₁ + R₂)) aufgrund der Widerstände R₁ und R₂, die zwischen der Ausgangsklemme 4 und der Erdungsklemme 5 angeschlossen sind, in die nicht invertierende Eingangsklemme des Komparators 10 eingegeben. Wenn die Teilerspannung Vor niedriger als die Korrekturbezugsspannung Vref ist, die von der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in die invertierende Eingangsklemme eingespeist wird, ändert sich die Ausgabe des Komparators 10 nicht. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Korrekturbezugsspannung Vref entsprechend der Änderung der Eingangsspannung Vout, die durch den Betrieb der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 verursacht wird, wie später beschrieben wird.
Wenn als Nächstes eine Ausgangsspannung Vout, wobei die Teilerspannung Vor größer als die Korrekturbezugsspannung Vref ist, von der Ausgangsklemme 4 ausgegeben wird, wird von dem Komparator 10 ein Schaltsteuersignal eines Signals Hoch gemäß der Stromversorgungsspannung entsprechend der Eingangsspannung Vin ausgegeben. Der Wechselrichter 12 invertiert das eingegebene Signal Hoch und gibt der H/S-Treiberschaltung 1 ein Signal Niedrig aus.
Wenn das Signal Niedrig eingegeben wird, erzeugt die H/S-Treiberschaltung 1 ein Signal Aus zur Steuerelektrode des FET₁. Ein Signal Hoch wird dagegen direkt von dem Komparator 10 in die L/S-Treiberschaltung 2 eingegeben, und wenn das Signal Hoch eingegeben wird, erzeugt die L/S-Treiberschaltung 2 ein Signal Ein und gibt das Signal Ein zur Steuerelektrode des FET₂ aus.
Auf diese Weise wird der FET₁ durch das Eingeben eines Signals Aus ausgeschaltet und der FET₂ wird durch das Eingeben eines Signal Ein eingeschaltet. Dadurch wird der Anschlusspunkt des Drain des FET₁, der Source des FET₂ und des Induktors L₁ gegenüber der Erdungsklemme 5 zwischen Drain und Source des FET₂, der sich im Zustand Ein befindet, leitend gemacht. Dadurch wird die Spannung Vds (im Wesentlichen 0 V) zwischen Drain und Source des FET₂, der sich im Zustand Ein befindet, an dem Induktor L₁ angelegt und dadurch sinkt die Eingangsspannung Vout allmählich. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung, die durch Subtrahieren der Rückwärtsspannung der Startdiode D₀ und der Spannung zwischen Drain und Source des FET₂ von der Eingangsspannung Vin erhalten wird, an dem Bootstrap-Kondensator C₀ angelegt, der mit der H/S-Treiberschaltung 1 parallel geschaltet ist, um den Bootstrap-Kondensator C₀ zu laden.
Dieser Betrieb wird fortgesetzt, bis die Teilerspannung Vor niedriger als die Korrekturbezugsspannung Vref wird, und wenn die Teilerspannung Vor niedriger als die Korrekturbezugsspannung Vref wird, wird wie oben beschrieben der FET₁ eingeschaltet und der FET₂ ausgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich auch die Korrekturbezugsspannung Vref entsprechend der Änderung der Ausgangsspannung Vout aufgrund des später zu beschreibenden Betriebs der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20.
Dann wird eine Ausgangsspannung Vout, die mit einem erwünschten Spannungswert (der einer eingestellten Spannung der vorliegenden Erfindung entspricht) im Wesentlichen übereinstimmt, der auf der Grundlage der Bezugsspannung Vo eingestellt wird, von der Ausgangsklemme 4 durch Wiederholen des obigen Vorgangs kontinuierlich ausgegeben.
Als Nächstes wird der konkrete Betrieb der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 beschrieben.
Eine Teilerbezugsspannung Vop (Vo·R₃₃/(R₃₃ + R₃₄), die durch Dividieren der in der Bezugsstromversorgung erzeugten Bezugsspannung Vo durch die Widerstandswerte der Widerstände R₃₃ und R₃₄ erhalten wird, wird in der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in die nicht invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 100 eingespeist.
Wenn die Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout durch den Widerstand R₂₁ in die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 100 eingespeist wird, erzeugt der Operationsverstärker 100 durch Vergleichen der eingespeisten Teilerspannung Vor mit der in die nicht invertierende Eingangsklemme eingespeiste Teilerbezugsspannung Vop eine Korrekturspannung. Wenn zum Beispiel die in die invertierende Eingangsklemme eingespeiste Spannung niedriger als die Teilerbezugsspannung Vop ist, ist die Korrekturspannung ein fester positiver Spannungswert, und wenn die in die invertierende Eingangsklemme eingespeiste Spannung höher als die Teilerbezugsspannung Vor ist, ist die Korrekturspannung ein fester negativer Spannungswert.
Weiterhin wird eine Spannung des gleichen Pegels wie die Teilerbezugsspannung Vop von der Bezugsstromversorgung so dem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₂₃ und R₂₄ zugeführt, dass die Bezugsspannung Vo durch die Widerstandswerte der Widerstände R₂₄ und R₂₅ dividiert wird. Hier wird die von dem Operationsverstärker 100 ausgegebene Korrekturspannung an dem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen R₂₃ und R₂₄ durch den Widerstand R₂₂ angelegt, und es wird eine Spannung, welche die durch die Korrekturspannung korrigierte Teilerbezugsspannung Vop ist, zu der invertierenden Eingangsklemme des Komparators 10 als Korrekturbezugsspannung Vref ausgegeben.
Da der Operationsverstärker 100 wie vorstehend beschrieben zusammen mit dem Kondensator C₂₁ und dem Widerstand R₂₁ eine Integrationsschaltung bildet, wird, wenn die Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout kontinuierlich eingespeist wird, der Mittelwert der Teilerspannung Vor in die invertierende Eingangsklemme eingegeben. D.h. das Zeitmittel der Teilerspannung Vor wird im zeitlichen Verlauf eingegeben. Daher wird vom Operationsverstärker 100 eine Korrekturspannung gemäß der Differenz zwischen dem Zeitmittel der Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout und der Teilerbezugsspannung Vop ausgegeben. Dann wird der invertierenden Eingangsklemme des Komparators 10 die Korrekturbezugsspannung Vref, welche die durch eine Teilerspannung aufgrund der Widerstände R₂₂ und R₂₃ der Korrekturspannung korrigierte Teilerbezugsspannung Vop ist, als Ausgabe der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 eingespeist.
Wenn hier die Eingangsspannung Vin hoch ist und der Mittelwert der Ausgangsspannung Vout höher als eine eingestellte Spannung Vset (Spannung als Bezugsspannung) ist, wird auch die Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout höher als die Korrekturbezugsspannung Vop. Wie bei dem Problem des Stands der Technik beschrieben, ist dies darauf zurückzuführen, dass der Zeitraum, in dem der Augenblickwert der Ausgangsspannung höher als die eingestellte Spannung Vset ist, lang ist. In einem solchen Fall wird in der in der vorliegenden Ausführung gezeigten Bezugsspannungskorrekturschaltung 20, da der Mittelwert der Teilerspannung Vor höher als die Teilerbezugsspannung Vop ist, vom Operationsverstärker 100 eine negative Korrekturspannung ausgegeben, und es wird eine Korrekturbezugsspannung Vref, die eine durch die negative Korrekturspannung korrigierte Teilerbezugsspannung Vop ist, d.h. die Korrekturbezugsspannung Vref, die niedriger als die Teilerbezugsspannung Vop ist, zur invertierenden Eingangsklemme des Komparators 10 ausgegeben. Der Komparator 10 gibt durch Vergleichen der Korrekturbezugsspannung Vref mit der Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout ein Schaltsteuersignal aus. Die H/S- Treiberschaltung 1 und die L/S-Treiberschaltung 2 steuern den FET₁ und FET₂ auf der Grundlage des Schaltsteuersignals jeweils ein und aus. Dann sinken die Spitzenspannungen an der Seite des Höchstwerts und der Seite des Mindestwerts des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout derart, dass der FET₁ und FET₂ durch die Korrekturbezugsspannung Vref an und aus gesteuert werden.
Der Betrieb in diesem Fall wird konkret unter Bezug auf 3 beschrieben.
3(A) zeigt eine eingestellte Spannung Vset (abhängig von der Bezugsspannung Vo) und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout, wenn im Fall einer hohen Eingangsspannung Vin eine Schaltsteuerung an der eingestellten Spannung Vset vorgenommen wird. 3(B) zeigt eine Korrektureinstellspannung Vsa (abhängig von der Korrekturbezugsspannung Vref) und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout, wenn im Fall hoher Eingangsspannung Vin eine Schaltsteuerung durch die Korrektureinstellspannung Vsa ausgeführt wird.
Da zum einen die Zeit t1 ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout gleich oder höher als die eingestellte Spannung Vset und die Korrektureinstellspannung Vsa wird, bis zu dem Punkt, da der FET₁ abgeschaltet wird (der Punkt, an dem der Augenblickwert die Höchstspannung wird), von den Übermittlungseigenschaften eines Steuersignals des Wandlers und den Schalteigenschaften des FET₁ abhängig ist, ist die Zeit t1 nicht davon abhängig, ob die eingestellte Spannung Vset korrigiert ist oder nicht. Dementsprechend ist die Zeit t1 gleich, unabhängig von, ob die eingestellte Spannung Vset korrigiert ist. Da in gleicher Weise die Zeit t2 ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout gleich oder niedriger als die eingestellte Spannung Vset und die Korrektureinstellspannung Vsa wird, bis zu dem Punkt, da der FET₁ eingeschaltet wird (der Punkt, an dem der Augenblickwert die Mindestspannung wird), von den Übermittlungseigenschaften eines Steuersignals des Wandlers und den Schalteigenschaften des FET₁ abhängig ist, ist die Zeit t2 nicht davon abhängig, ob die eingestellte Spannung Vset korrigiert ist oder nicht. Dementsprechend ist die Zeit t2 gleich, unabhängig von, ob die eingestellte Spannung Vset korrigiert ist. Da zudem die Eingangsspannung Vin gleich ist, unabhängig davon, ob die eingestellte Spannung Vset korrigiert ist, ist auch die Geschwindigkeit der zeitabhängigen Änderung der Ausgangsspannung Vout aufgrund des Schaltens des FET₁ (Neigung der Spannungswellenform) gleich.
Wenn daher, wie in 3 gezeigt, die Korrektureinstellspannung Vsa niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist, wird der Höchstwert der Ausgangsspannung Vout bis zu dem Betrag gesenkt, bei dem die Korrektureinstellspannung Vsa niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist, da wie oben beschrieben die Zeit 1 gleich ist und das Verhältnis der zeitabhängigen Änderung (Anstiegsgeschwindigkeit) gleich ist. Da gleichzeitig wie oben beschrieben die Zeit 2 gleich ist und das Verhältnis der zeitabhängigen Änderung (Abnahmegeschwindigkeit) gleich ist, wird der Mindestwert der Ausgangsspannung Vout ebenfalls bis zu dem Betrag gesenkt, bei dem die Korrektureinstellspannung niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist. Dadurch wird die Ausgangsspannung Vout als Ganzes gesenkt und dementsprechend wird die durchschnittliche Spannung Vavg gesenkt. Da zu diesem Zeitpunkt die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 eine Korrekturspannung gemäß der Differenz zwischen der durchschnittlichen Spannung der Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout und der Teilerbezugsspannung Vop ausgibt, wird, wenn die durchschnittliche Spannung Vavg der Teilerspannung Vor der Teilerbezugsspannung Vop nahe kommt, der absolute Wert der Korrekturspannung ebenfalls gesenkt. Dadurch nähert sich die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout allmählich der eingestellten Spannung Vset.
Wenn als Nächstes die Eingangsspannung Vin niedrig ist und der Mittelwert der Ausgangsspannung Vout niedriger als die eingestellte Spannung Vset (Spannung als Bezugsspannung) ist, wird auch die Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout niedriger als die Korrekturbezugsspannung Vop. Dies liegt daran, dass der Zeitraum, in dem der Augenblickwert der eingestellten Spannung Vset niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist, länger wird, wie beim Problem des Stands der Technik beschrieben wurde. In einem solchen Fall wird in der in der vorliegenden Ausführung gezeigten Bezugsspannungskorrekturschaltung 20, da der Mittelwert der Teilerspannung Vor niedriger als die Teilerbezugsspannung Vop ist, vom Operationsverstärker 100 eine positive Korrekturspannung ausgegeben, und es wird eine Korrekturbezugsspannung Vref, die eine durch die positive Korrekturspannung korrigierte Teilerbezugsspannung Vop ist, d.h. die Korrekturbezugsspannung Vref, die höher als die Teilerbezugsspannung Vop ist, zur invertierenden Eingangsklemme des Komparators 10 ausgegeben. Der Komparator 10 gibt durch Vergleichen der Korrekturbezugsspannung Vref mit der Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout ein Schaltsteuersignal aus. Die H/S-Treiberschaltung 1 und die L/S-Treiberschaltung 2 steuern den FET₁ und FET₂ auf der Grundlage des Schaltsteuersignals jeweils ein und aus. Dann steigt die Spitze an der Seite des Höchstwerts und der Seite des Mindestwerts des Augenblickwerts der Ausgangsspannung Vout und der Mittelwert der Ausgangsspannung Vout steigt derart, dass der FET₁ und FET₂ durch die Korrekturbezugsspannung Vref an und aus gesteuert werden.
Der Betrieb in diesem Fall wird konkret unter Bezug auf 4 beschrieben.
4(A) zeigt eine eingestellte Spannung Vset (abhängig von der Bezugsspannung Vo) und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout, wenn im Fall einer niedrigen Eingangsspannung Vin eine Schaltsteuerung an der eingestellten Spannung Vset vorgenommen wird. 4(B) zeigt eine Korrektureinstellspannung Vsa (abhängig von der Korrekturbezugsspannung Vref) und die Wellenform des Augenblickwerts und die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout, wenn im Fall niedriger Eingangsspannung Vin eine Schaltsteuerung durch die Korrektureinstellspannung Vsa ausgeführt wird.
Zum einen sind in gleicher Weise, wie im Fall, da die Korrektureinstellspannung Vsa niedriger als die eingestellte Spannung Vset ist, die Zeit t1 ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout gleich oder höher als die eingestellte Spannung Vset und die Korrektureinstellspannung Vsa wird, bis zu dem Punkt, da der FET₁ ausgeschaltet wird (der Punkt, da der Augenblickwert die Höchstspannung wird), die Zeit t2 ab dem Punkt, da der Augenblickwert der Ausgangsspannung Vout gleich oder niedriger als die eingestellte Spannung Vset und die Korrektureinstellspannung Vsa wird, bis zu dem Punkt, da der FET₁ eingeschaltet wird (der Punkt, da der Augenblickwert die Mindestspannung wird) und die Geschwindigkeit der zeitabhängigen Änderung der Ausgangsspannung Vout aufgrund des Schaltens des FET₁ (Neigung der Spannungswellenform) immer gleich.
Wenn daher, wie in 4 gezeigt, die Korrektureinstellspannung Vsa höher als die eingestellte Spannung Vset ist, wird der Höchstwert der Ausgangsspannung Vout bis zu dem Betrag angehoben, bei dem die Korrektureinstellspannung Vsa höher als die eingestellte Spannung Vset ist, da wie oben beschrieben die Zeit 1 gleich ist und das Verhältnis der zeitabhängigen Änderung (Anstiegsgeschwindigkeit) gleich ist. Da gleichzeitig wie oben beschrieben die Zeit 2 gleich ist und das Verhältnis der zeitabhängigen Änderung (Abnahmegeschwindigkeit) gleich ist, wird der Mindestwert der Ausgangsspannung Vout ebenfalls bis auf den Betrag angehoben, bei dem die Korrektureinstellspannung höher als die eingestellte Spannung Vset ist. Dadurch wird die Ausgangsspannung Vout als Ganzes angehoben und dementsprechend wird die durchschnittliche Spannung Vavg angehoben. Da zu diesem Zeitpunkt die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 eine Korrekturspannung gemäß der Differenz zwischen der durchschnittlichen Spannung der Teilerspannung Vor der Ausgangsspannung Vout und der Teilerbezugsspannung Vop ausgibt, wird, wenn die durchschnittliche Spannung Vavg der Teilerspannung Vor der Teilerbezugsspannung Vop nahe kommt, der absolute Wert der Korrekturspannung ebenfalls gesenkt. Dadurch nähert sich die durchschnittliche Spannung Vavg der Ausgangsspannung Vout allmählich der eingestellten Spannung Vset.
In der Beschreibung wurde bisher zwar die Änderung der Eingangsspannung Vin angenommen, selbst wenn die Eingangsspannung Vin konstant ist und selbst wenn sich der eingestellte Wert der Ausgangsspannung ändert, doch ist die Tatsache, dass sich der Schaltungsfaktor damit ändert und die Ausgangsspannung Vout von einem eingestellten Wert abweicht, gleich, und dieser Fall funktioniert ebenfalls in gleicher Weise wie vorstehend.
5 zeigt den durchschnittlichen Spannungswert der Ausgangsspannung Vout, den eingestellten Spannungswert und deren Fehler in dem Fall, da die Eingangsspannung Vin 5,0 V beträgt, die Bezugsspannung Vo 0,8 V beträgt und der eingestellte Spannungswert geändert wird. Die Figur zeigt den Fall, da der Welligkeitswandler die Bezugsspannungskorrekturschaltung enthält, sowie den Fall, da der Welligkeitswandler die Bezugsspannungskorrekturschaltung nicht enthält.
5 zeigt die Wirkung in dem Fall, da die Bezugsspannung Vo konstant ist, die eingestellte Spannung Vset durch Ändern des Teilerverhältnisses aufgrund der Widerstände R₁ und R₂ zwischen der Ausgangsklemme 4 und der Erde 5 in 1 bestimmt wird und der eingestellte Wert der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung Vin geändert wird.
Wenn, wie in 5 gezeigt, die Bezugsspannungskorrekturschaltung nicht enthalten ist, wird die eingestellte Spannung Vset gegenüber der Eingangsspannung Vin gesenkt, die Ausgangsspannung Vout wird höher als die eingestellte Spannung Vset, wenn die Differenz zwischen der eingestellten Spannung Vset und der Eingangsspannung Vin zunimmt, die eingestellte Spannung Vset nähert sich der Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung wird niedriger als die eingestellte Spannung Vset, wenn die Differenz zwischen der eingestellten Spannung Vset und der Eingangsspannung Vin abnimmt.
Wenn dagegen die Bezugsspannungskorrekturschaltung enthalten ist, wie in der vorliegenden Ausführung gezeigt wird, kann die Ausgangsspannung Vout im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der eingestellten Spannung Vset gehalten werden, ohne durch das relativ große oder kleine Verhältnis zwischen der eingestellten Spannung Vset und der Eingangsspannung Vin beeinträchtigt zu werden.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion kann ein Gleichspannungswandler des Typs Welligkeitswandler mit einfachem Aufbau, bei dem eine erwünschte Ausgangsspannung erhalten werden kann, ohne durch den Wert des Schaltungsfaktors beeinträchtigt zu werden, gebaut werden.
Als Nächstes wird eine Wandlervorrichtung nach einer zweiten Ausführung unter Bezug auf 6 beschrieben.
6 zeigt ein Schaltbild, das den Aufbau einer Wandlervorrichtung nach der vorliegenden Ausführung zeigt.
Wie in 6 gezeigt wird, sind bei der Wandlervorrichtung der vorliegenden Ausführung die Ausgangsklemmen 4 und die Erdungsklemmen 5 der Welligkeitswandler 101 und 102 miteinander verbunden, und eine Ausgangsspannung wird von der gemeinsamen Leitung ausgegeben. Der Aufbau der Welligkeitswandler 101 und 102 der Wandlervorrichtung ist der gleiche wie bei dem in 1 gezeigten Welligkeitswandler.
Weiterhin ist der Ausgang des Komparators jedes der Welligkeitswandler 101 und 102 vom Typ offener Drain oder offener Kollektor und wird durch einen Widerstand R₄₀ hochgezogen. Dann werden die Ausgangsklemmen des Komparators 10 der Welligkeitswandler 101 und 102 miteinander verbunden, um eine verdrahtete ODER-Schaltung zu bilden.
Bei einer solchen Schaltungskonstruktion werden, wenn das Ausgangssignal (Schaltsteuersignal) jedes Komparators 10 der Welligkeitswandler 101 und 102 der ODER-Logik (negative Logik) folgt, d.h. wenn das von mindestens einem Komparator 10 ausgegebene Schaltsteuersignal ein Signal Niedrig ist, die Welligkeitswandler 101 und 102 entsprechend dem Signal gesteuert. Dadurch werden die parallel geschalteten Welligkeitswandler 101 und 102 synchron gesteuert und die Ausgangsströme der Welligkeitswandler 101 und 102 werden im Wesentlichen gleich. In dem Zustand eines normalen Betriebs wird zudem einer der Welligkeitswandler, in dem die Ausgangsspannung hoch ist, auf den Zustand Niedrig geschaltet, und der Ausgang des Komparators des anderen Welligkeitswandlers wird auf den Zustand Hoch gesetzt. Wenn weiterhin die Ausgangsspannungen übereinstimmen, werden die Welligkeitswandler auf eine derselben, die eine niedrige Frequenz aufweist, synchronisiert.
Da weiterhin die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in jedem der Welligkeitswandler 101 und 102 eingestellt wird, ist die Ausgangsspannung der Welligkeitswandler 101 und 102 unabhängig von der Amplitude der Eingangsspannung im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der eingestellten Spannung Vset. Da die in jedem der Welligkeitswandler 101 und 102 eingestellte Korrekturbezugsspannung stabil ist, selbst wenn die Eigenschaften der Wandler durch die Wirkung der Außenumgebung etc. geändert werden, ändert sich dann das Verhältnis Hoch und Niedrig zwischen den Korrekturbezugsspannungen nicht und es kann ein stabiler Parallelbetrieb aufrechterhalten werden.
Dieser Punkt wird konkret beschrieben. 7 ist das Schaltbild einer Wandlervorrichtung, bei der eine verdrahtete ODER-Schaltung, wie sie in 6 gezeigt wird, durch Verwenden von Welligkeitswandlern 103 und 104, die keine eingestellte Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 aufweisen, gebildet wird.
8 zeigt weiterhin die Ausgangsspannungswellenformen der Welligkeitswandler 103 und 104, die in der in 7 gezeigten Wandlervorrichtung verwendet werden, sowie die Änderung des Zustands des FET. (A) zeigt die Ausgangsspannungswellenform des Welligkeitswandlers 103, (B) zeigt die Änderung des Zustands des FET₁ in dem Welligkeitswandler 103, (C) zeigt die Ausgangsspannungswellenform des Welligkeitswandlers 104 und (D) zeigt die Änderung des Zustands des FET₁ in dem Welligkeitswandler 104.
Wie in 7 gezeigt, ist bei der Wandlervorrichtung, die die Welligkeitswandler 103 und 104 verwendet, in denen die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 nicht verwendet wird, eine die Bezugsspannung Vo erzeugende Bezugsstromversorgung direkt mit der invertierenden Eingangsklemme des Komparators 10 verbunden, und der andere Teil der Konstruktion ist gleich wie bei der in 6 gezeigten Wandlervorrichtung.
Bei einer solchen Schaltungskonstruktion sind zwar die Welligkeitswandler 103 und 104 in gleicher Weise ausgelegt, wie in 8 gezeigt wird, doch wenn die Ausgangsspannung und die Schaltverzögerungszeit aufgrund Veränderungen der Eigenschaften der Aufbauelemente und der Schaltung unterschiedlich sind, wird der Betrieb der Wandlervorrichtung instabil.
Wie in 8 gezeigt wird, wird angenommen, dass die Bezugsspannung des Welligkeitswandlers 103 praktisch Va ist, die Verzögerungszeit t1a ist und die durchschnittliche Spannung der Welligkeitsspannung Va ist. Dann wird der Fall untersucht, da die Bezugsspannung der Welligkeitswandlers 104 aufgrund von Eigenschaftsveränderungen etc. praktisch Va + α (α > 0) ist, die Verzögerungszeit t1b (< t1a) ist und der Durchschnitt der Rückkopplungsspannung in dem Welligkeitswandler 104 aufgrund der Aufhebung zwischen den Veränderungen der Bezugsspannung und den Veränderungen der Verzögerungszeit t1b Va ist.
Wenn hier die Welligkeitswandler 103 und 104 parallel betrieben werden, arbeitet aufgrund der obigen Eigenschaften die Wandlervorrichtung zum einen synchron mit dem Ausgang des Komparators 10 des Welligkeitswandlers 103 mit einer niedrigen Betriebsfrequenz. Wenn aber die Verzögerungszeit t1b des Welligkeitswandlers 104 aufgrund von externen Faktoren etc. während des Parallelbetriebs zunimmt, steigt die Ausgabe des Welligkeitswandlers 104 an und die Wandlervorrichtung arbeitet synchron mit dem Ausgang des Komparators 10 des Welligkeitswandlers 104. D.h. der Komparator 10 als den Betrieb der Wandlervorrichtung steuernder Master wird aufgrund externer Faktoren etc. leicht zwischen den Welligkeitswandlern 103 und 104 geschaltet. D.h. der Betrieb der Wandlervorrichtung wird instabil.
Durch Verwenden des Aufbaus der vorliegenden Ausführung (des in 6 gezeigten Aufbaus), d.h. durch Vorsehen der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in jedem der Welligkeitswandler in Parallelbetrieb, wird hier, selbst wenn der in 8 gezeigte Betrieb zum Beispiel durch die Welligkeitswandler 101 und 102 in einem einfachen Parallelbetrieb in 6 ausgeführt wird, die in den Komparator eingespeiste Spannung (praktische Bezugsspannung) bei der ausgegebenen Korrekturbezugsspannung der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 stabilisiert und der Welligkeitswandler 101 wird auf den Ausgang des Komparators 10 des Welligkeitswandlers 102 mit einer hohen Ausgangsspannung synchronisiert. D.h. selbst wenn die Verzögerungszeit aufgrund externer Faktoren etc. geändert wird, wird die praktische Bezugsspannung durch die Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 korrigiert und bei der Korrekturbezugsspannung stabilisiert, und dadurch ist der Komparator 10 als Master immer auf der Seite des Welligkeitswandlers 102.
Da zu diesem Zeitpunkt in der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in dem Welligkeitswandler 101 die Teilerspannung Vor immer höher als die Teilerbezugsspannung Vop ist, geht der Ausgang des Operationsverstärkers 100 in der Bezugsspannungskorrekturschaltung 20 in den Zustand Niedrig und die Korrekturbezugsspannung Vref des Komparators 10 wird viel niedriger als die Teilerbezugsspannung Vop und die Teilerspannung Vor. Daher befindet sich ein ausgegebenes Schaltsteuersignal des Komparators 10 in dem Zustand Hoch. Auf diese Weise wird die praktische Bezugsspannung des Welligkeitswandlers 101 gegenüber dem ursprünglichen Wert stark gesenkt, und da die Spannung nicht die dreieckige Wellenform, die als Teilerspannung Vor erscheint, schneidet, selbst wenn sich die Verzögerungszeiten t1a und t1b aufgrund externer Faktoren etc. ändern, befindet sich das ausgegebene Schaltsteuersignal des Komparators 10 des Welligkeitswandlers 101 immer im Zustand Hoch. Dadurch funktioniert der Welligkeitswandler 102 immer als Master-Wandler und die Beziehung zwischen Master und Save ändert sich zwischen den Welligkeitswandlern nicht. Wenn der Aufbau der vorliegenden Ausführung verwendet wird, kann dadurch eine Wandlervorrichtung, die einen stabilen Betrieb bieten kann, zuverlässiger konstruiert werden.
Als Nächstes wird das Ergebnis eines Experiments unter Verwendung einer Wandlervorrichtung mit dem Aufbau (dem in 6 gezeigten Aufbau) der vorliegenden Ausführung gezeigt.
(A) und (B) in 9 zeigen die Wellenform, die Betriebsfrequenz, die Ausgangsspannung und das Ausgangsstromanteilverhältnis eines Schaltsteuersignals, wenn jeder der beiden Welligkeitswandler, die zum Erhalten einer festen Ausgangsspannung konstruiert wurden, allein betrieben wird. Weiterhin zeigen (C) und (D) in 9 die Wellenform, die Betriebsfrequenz, die Ausgangsspannung und das Ausgangsstromanteilverhältnis eines Schaltsteuersignals, wenn die beiden Welligkeitswandler in Parallelschaltung betrieben werden.
Zudem wurden in der vorliegenden Ausführung ein Welligkeitswandler A mit einer Betriebsfrequenz von 520 kHz und einer Ausgangsspannung von 2,562 V bei Alleinbetrieb und ein Welligkeitswandler B mit einer Betriebsfrequenz von 555 kHz und einer Ausgangsspannung von 2,504 V verwendet.
Wenn wie in (A) und (B) von 9 gezeigt jeder der Welligkeitswandler A und B allein betrieben wird, arbeiten natürlich die Welligkeitswandler A und B mit den Eigenschaften (Betriebsfrequenz und Ausgangsspannung) jeweils gemäß den Eigenschaften bei Alleinbetrieb. Wenn sie einfach parallel betrieben werden, wird dementsprechend ein durch die Differenz zwischen den Betriebsfrequenzen erzeugter Rhythmus erzeugt, die Anteilsverhältnisse des Welligkeitswandlers A und des Welligkeitswandlers B werden etwa 70% und 30%, und da die Stromteilungsleistung schlechter wird, ist der Betrieb zum Zeitpunkt der Übergangslast schwer zu stabilisieren.
Wenn dagegen, wie in (C) und (D) von 9 gezeigt, diese Welligkeitswandler A und B entsprechend dem erfindungsgemäßen Aufbau parallel betrieben werden, befinden sich die Antriebsfrequenzen der beiden Welligkeitswandler A und B bei 510 kHz in Übereinstimmung miteinander und die Ausgangsspannungen sind ebenfalls bei 2,562 V in Übereinstimmung miteinander. Da die Ausgangseigenschaften beider Welligkeitswandler A und B übereinstimmend gehalten werden und das Ausgangsstromanteilverhältnis 51% und 49% wird, d.h. im Wesentlichen gleich wird, wird dadurch der Laststrom stabilisiert und die Leistung der Stromteilung verbessert. Dadurch kann eine stabil arbeitende Wandlervorrichtung gebaut werden.
Bei den Welligkeitswandlern der in der oben beschriebenen zweiten Ausführung gezeigten Wandlervorrichtung ist zwar ferner eine verdrahtete ODER-Schaltung durch Auslegen des Ausgangs des Komparators als Typ offener Drain oder offener Kollektor konstruiert, doch kann die obige Konstruktion ohne Verwendung eines solchen Komparators angewendet werden.
10 zeigt ein Schaltbild, das den Ausgangsteil des Komparators 10 der Welligkeitswandler 101 und 102 der in 6 gezeigten Wandlervorrichtung zeigt.
Wenn wie in 10 gezeigt ein Komparator verwendet wird, der nicht vom Typ offener Drain oder offener Kollektor ist, wird der Ausgangs des Komparators 10 durch einen Widerstand R₄₀ durch eine Diode D₄₀ hochgezogen, und der Anschlusspunkt zwischen der Diode D₄₀ und dem Widerstand R₄₀ kann in Parallelschaltung verwendet werden. Durch Verwenden einer solchen Konstruktion kann der gleiche Betrieb ausgeführt werden wie in dem Fall, da ein Komparator des Typs offener Drain oder offener Kollektor in der in 6 gezeigten Schaltkonstruktion verwendet wird.
11 ist weiterhin ein Schaltbild einer anderen Konstruktion, das den Ausgangsteil des Komparators 10 der Welligkeitswandler 101 und 102 der in 6 gezeigten Wandlervorrichtung zeigt.
Wenn wie in 11 gezeigt ein Komparator verwendet wird, der nicht vom Typ offener Drain oder offener Kollektor ist, wird der Ausgangs des Komparators 10 durch den Widerstand R₄₀ durch die Diode D₄₀ nach unten gezogen, und der Anschlusspunkt zwischen der Diode D₄₀ und dem Widerstand R₄₀ kann in Parallelschaltung verwendet werden. Durch Verwenden einer solchen Konstruktion können zwei Welligkeitswandler so ausgelegt werden, dass sie synchron arbeiten, wobei ein Welligkeitswandler eine niedrigere Ausgangsspannung hat – im Gegensatz zu dem Fall, da ein Komparator des Typs offener Drain oder offener Kollektor in der in 6 gezeigten Schaltkonstruktion verwendet wird.
Weiterhin können zwei Welligkeitswandler derart synchron betrieben werden, wobei ein Welligkeitswandler eine niedrigere Ausgangsspannung hat, dass bei der Konstruktion der Parallelschaltung im Ausgang des Komparators ein Extraktionsschaltkreis für eine ODER-Logik in dem Ausgang jedes Komparators verwendet wird.
In der obigen Ausführung wird zwar eine Wandlervorrichtung gezeigt, bei der zwei Welligkeitswandler parallel geschaltet sind, doch kann ferner die oben beschriebene Konstruktion auf eine Wandlervorrichtung übertragen werden, bei der drei oder mehr Welligkeitswandler parallel geschaltet sind. Alle Welligkeitswandler können durch den Ausgang des Komparators eines beliebigen der Welligkeitswandler synchron gesteuert werden und die oben beschriebene Wirkung kann erhalten werden.
Bei der Konstruktion der obigen Ausführung wird ferner zwar ein Beispiel gezeigt, bei dem Welligkeitswandler durch Verwenden einer verdrahteten ODER-Schaltung verbunden wurden, doch werden Welligkeitswandler durch andere Konstruktionen z.B. andere Order-Schaltungen als verdrahtete Order-Schaltungen parallel geschaltet und der Ausgang kann von allen geteilt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein n-FET₁ ist zwischen einer Eingangsklemme (3) und einer Ausgangsklemme (4) in Reihe geschaltet, und ein n-FET₂ ist zwischen der Seite der Ausgangsklemme (4) des n-FET₁ und einer Erdungsklemme (5) angeschlossen. Eine Glättungsschaltung (13) und eine Komparatorschaltung (14) sind mit der Seite der Ausgangsklemme (4) der Schaltungen verbunden. Die Ausgangsseite der Komparatorschaltung (14) ist mit einer H/S-Treiberschaltung (1) verbunden, wobei sie den n-FET₁ durch einen Wechselrichter (12) steuert und direkt mit einer L/S-Treiberschaltung (2) verbunden ist, die den n-FET₂ steuert. Eine Bezugsspannungskorrekturschaltung (20) ist in der Komparatorschaltung (14) enthalten, und die Komparatorschaltung (14) gibt durch Vergleichen einer Korrekturbezugsspannung, die durch Vergleich einer Teilerspannung Vor gemäß dem Zeitmittelwert einer Ausgangsspannung Vout mit einer Bezugsspannung Vo erhalten wurde, mit der Teilerspannung Vor ein geeignetes Schaltsteuersignal aus.

Claims

Gleichspannungswandler, welcher umfasst: – einen n-FET für das Ein- und Aus-Steuern einer Eingangsspannung; – eine Glättungsschaltung für das Glätten einer von dem n-FET ausgegebenen Spannung und das Ausgeben der geglätteten Spannung; und – eine Komparatorschaltung für das Ausgeben eines Schaltsteuersignals für das Ein- und Aus-Steuern durch Vergleichen einer von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung mit einer eingestellten Spannung, wobei die Komparatorschaltung das Schaltsteuersignal durch Detektieren des Zeitmittelwerts der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung, Vergleichen des detektierten Zeitmittelwerts mit der eingestellten Spannung und Vergleichen einer aufgrund des Vergleichsergebnisses erhaltenen Korrektureinstellspannung mit der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung ausgibt.
Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatorschaltung eine Bezugsstromversorgung, die eine Bezugsspannung gemäß der eingestellten Spannung erzeugt, eine Teilerschaltung, die eine Vergleichsspannung durch Teilen der Bezugsspannung erzeugt, und eine Korrekturspannungserzeugungsschaltung, die eine Korrekturspannung aus der Vergleichsspannung und dem Zeitmittelwert der von der Glättungsschaltung ausgegebenen Spannung erzeugt, enthält und dass die Korrektureinstellspannung durch Anlegen der Ausgabe der Korrekturspannungserzeugungsschaltung durch einen Widerstand an dem Erzeugungspunkt der Vergleichsspannung erzeugt wird.
Wandlervorrichtung, welche umfasst: – mehrere Gleichspannungswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgangsklemmen der mehreren Gleichspannungswandler parallel geschaltet sind, und wobei ein allen parallel geschalteten Gleichspannungswandlern gemeines Schaltsteuersignal durch Verwenden der logischen Summe oder des logischen Produkts der Ausgänge der Komparatorschaltungen der mehreren Gleichspannungswandler erzeugt wird.
Wandlervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Komparatorschaltungen jeder der Ausgänge vom Typ offener Kollektor oder offener Drain ist und die Ausgänge miteinander verbunden sind.