DE2244988A1

DE2244988A1 - Geschaltetes netzteil zur erzeugung einer negativen spannung aus einer positiven versorgungsspannung

Info

Publication number: DE2244988A1
Application number: DE19722244988
Authority: DE
Inventors: Werner Grimm
Original assignee: DIETER BARTH DIGITALELEKTRONIK
Current assignee: DIETER BARTH DIGITALELEKTRONIK
Priority date: 1972-09-14
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1974-03-21

Description

Geschaltetes Netzteil zur Erzeugung einer negativen Spannung aus einer positiven Versorgungsspannung Die Erfindung betrifft ein geschaltetes Netzteil, das speziell für die Versorgung von Op-Verstärkern sowie für andere Stromverbraucher einsetzbar ist. Geräte, die über eine positive Spannung von einer getrennten Einheit versorgt werden, benötigen teilweise auch negative.Spannungen - denkt man nur an die Verwendung von Oper.ationsverstärkungen. Als bekannt gelten Netzteile, die über einen Trafo oder direkt aus einer Wechsel spannung eine positive und eine negative Spannung über Gleichrichter gewinnen. Diese Netzteile sind mit großen Nachteilen behaftet.
Der Wirkungsgrad und somit auch die Wirtschaftlichkeit solcher Netzteile liegt besonders im Bereich von kleinen Strömen kaum über 70 %. Weiterhin bedingt die Verwendung eines Trafos viel Platzbedarf und relativ hohe Kosten.
Durch die niedrige Frequenz der Wechselspannung werden große Lade- und Siebkondensatoren benötigt, wobei durch diesen großen Aufwand an größeren Bauteilen die Herstellungs- und Fertigungskosten erheblich steigen.
Diese aufgetiihrten Nachteile können von einem geschalteten Netzteil bedingt oder ganz beseitigt werden.
Als solches sind Netzteile bekannt, die über Transistorschalter die Gleichspannung zunächst in eine geschaltete Gleichspannung und dann mittels einem Trafo - meist Topfkern - e; Hoch- oder Niedertransformation erreicht, die dann galvanisch vom übrigen Stromkreis getrennt ist.
Diese primärseitige Wechselspannung meist hoher Frequenz wird dann durch Gleichrichtung in eine positive oder negative Spannung umgewandelt. Nachteil dieser Netzteile ist die Verwendung eines Transformators, der Platz einnimmt und die Kosten hochtreibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Netzteil zu schaffen, das mit sehr kleinem Aufwand, toleranzunabhängig, mit großem Wirkungsgrad behaftet und integrierbar ist.
Das geschaltete Netzteil nach der Erfindung, das diese Vielzahl von Bedingungen erfüllt, besteht aus einer Einrichtung von 3 Schaltern, zwei Kondensatoren und zwei richtungsabhängigen Schaltern, die derart geschaltet werden, daß ein Kondensator aufgeladen und dann über einen weiteren Schalter mit umgekehrter Polarität diese Ladung- auf einen Ladekondensator entladen wird, so daß an diesem Kondensator eine negative Spannung steht, die um den Betrag der Verluste, die in den Schaltern entstehen, kleiner ist als die Versorgungsspannung. Eine zweckmäßige Bauform für ein solches Netzteil besteht in der Verwendung von Halbleiterschaltern und einem Taktgenerator, der die Umschaltung autom tisch synchron durchführt.
Erfindungsgemäß wird ein Transistor - vorzugsweise PNP (Pos. 5) - einen Kondensator mit einer positiven Spannung aufladen, wobei als Bedingung Transistor 3 und 8 ebenfalls im stromleitenden Zustand sind. Der Kondensator wird nun derart geladen sein, daß die dem Kollektor von Pos. 5 zugekehrte Elektrode positiv und dessen Gegenseite negativ erscheint, wobei die negative Seite über eine Diode mit einem weiteren Kondensator verbunden ist, dessen positive Elektrode mit Masse verbunden ist. Transistor Pos. 4 verbindet als nachfolgende Schaltfolge die positive Elektrode des Kondensators (Pos. 6), wobei die gesamte Energie bei R1 6 O in den Ladekondensator (Pos. 10) mit 1 negativer Polarität fließt.
Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Schaltung.
Bild 2 zeigt eine der möglichen Schaltungsvariationen des Erfindungsgedankens.
Bild 3 zeigt den Signal ablauf sowie die Auf- und Umladezeiten.

Claims

Patentansprüche

Einrichtung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung aus einer positiven Betriebsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung von 3-Schaltern, 2 richtungsabhängigen Schaltern und 2 Kondensatoren so miteinander verschaltet sind, daß durch das Schließen von 2 Schaltern ein Kondensator mit einer positiven Spannung aufgeladen wird und durch ein weiteres Schliessen von einem dritten Schalter - wobei die ersten beiden Schalter wieder öffnen müssen - der Kondensator mit umgekehrt er Polarität auf einen weiteren Kondensator umgeladen wird und somit am Ausgang eine gegen Masse bezogene negative Spannung von ungefähr der Größe UB steht.
2. Einrichtung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung aus einer positiven Betriebsspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter Halbleiterbauelemente Verwendung finden und so eine Umschaltfrequen - zwischen 1 und. 1QO kllz zulassen
3. Einrichtung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung aus einer positiven Betriebsspannung nach den Ansprüchen 2 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Taktgenerator vorzugweise ein RC-Generator oder A Multivibrator benutzt wird.
4. Einrichtung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung aus einer positiven Betriebsspannung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede beliebige negative Betriebs spannung bis zur Höhe der positiven Spannung mit dem Tastverhältnis eingestellt werden kann.
5. Einrichtung zur Erzeugung einer negativen Versorgungsspannung aus einer positiven Betriebs spannung nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einheit voll integrierbar ist.