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Dokumentenidentifikation DE10016535A1 16.11.2000
Titel Umformer
Anmelder Fairchild Semiconductor Corp., South Portland, Me., US
Erfinder Lenk, Ronald J., Sunnyvale, Calif., US
Vertreter Schneiders & Kollegen, 81479 München
DE-Anmeldedatum 03.04.2000
DE-Aktenzeichen 10016535
Offenlegungstag 16.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2000
IPC-Hauptklasse H02M 3/10
Zusammenfassung Es wird ein Buck-Umformer angegeben, der eine einzige Induktivität, eine Pulsbreitenmodulator-IC-Schaltung und zwei MOSFETs plus einen zusätzlichen MOSFET und eine Kapazität für jeden Spannungsausgang aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Umformer gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bisher werden nicht-getrennte Untersetzungs-Umformer für Gleichstrom, die eine Buck-Topologie verwenden, eingesetzt, weil sie nur eine einzige Induktivität als Magneteinheit und keinen Transformator enthalten. Der Einsatz einer möglichst einfachen Magneteinheit ist wichtig, weil die Kosten der Magneteinheit stark zunehmen, wenn zusätzliche Wicklungen hinzugefügt werden. Die Kosten erhöhen sich nicht nur wegen der Herstellungskosten, sondern auch wegen der Test- beziehungsweise Prüfkosten. Ferner wird durch komplexere Magneteinheiten die Gefahr erhöht, dass Konstruktionsfehler auftreten, die zu einem Versagen des Umformers führen können. Derartige Buck-Umformer können jedoch bisher nur eine einzige Ausgangsspannung erzeugen. Wenn mehr als eine Ausgangsspannung erforderlich ist, muss entweder ein linearer Regelkreis am Ausgang des Umformers oder ein zweiter Umformer an dem Ausgang des ersten Umformers oder ein paralleler Umformer vorgesehen werden. Die Verwendung eines linearen Regelkreises führt jedoch, obwohl er mit geringen Kosten zu verwirklichen ist, zu einem geringen Wirkungsgrad und auch zu Problemen durch Wärmeentwicklung. Die Verwendung eines zweiten Umformers oder eines parallelen Umformers bedeutet das Hinzufügen von einem oder mehreren zusätzlichen, vollständigen Umformern mit allen ihren zusätzlichen Magneteinheiten, Kontroller-Schaltungen und dergleichen. Ferner kann die Reihenschaltung von zwei Frequenzumformern den Wirkungsgrad des Systems halbieren.

Bei vielen Systemen sind mehrfache Niederspannungs-Strom-Busleitungen für den Betrieb erforderlich. Insbesondere benötigen Computer-Motherboards große Ströme bei beispielsweise sowohl 3,3 Volt als auch bei 2,0 Volt. Ein herkömmlicher Weg zur Erzeugung dieser beiden Spannungen besteht darin, getrennte Umformer für jede Ausgangsspannung vorzusehen. Jeder Umformer hat eine Kontroller-Schaltung als IC, zwei MOSFETS (für die synchrone Umformung), eine Induktivität, eine oder mehrere Ausgangskapazitäten und eine Vielzahl von kleinen Signalkomponenten. Diese große Anzahl von Teilen und insbesondere Induktivitäten machen die Stromumformung teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umformer, insbesondere einen Buck-Umformer, bereitzustellen, der einfacher aufgebaut ist und mit geringeren Kosten zu verwirklichen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Umformer in der in den Nebenansprüchen angegebenen Weise gekennzeichnet. Die Unteransprüche charakterisieren eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Umformers.

Der erfindungsgemäße Umformer ist ein mit geringen Kosten zu verwirklichender, mehrere Ausgangsspannungen aufweisender Umformer, der nur eine einzige Induktivität, eine einzige integrierte Schaltung als Pulsbreitenmodulator, zwei MOSFETS plus einen zusätzlichen MOSFET und einen oder mehrere Kapazitäten für jede Ausgangsspannung verwendet. Es ist insbesondere nicht notwendig für jede Ausgangsspannung jeweils eine Induktivität, einen Pulsbreitenmodulator und zwei MOSFETS plus einen zusätzlichen MOSFET zu verwenden. Der erfindungsgemäße Umformer kann immer dann eingesetzt werden, wenn mehrere Ausgangsspannungen von einer einzigen Eingangshochspannung abgeleitet werden müssen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Umformer mit einer einzigen, nur eine Windung aufweisende Induktivität bereitgestellt, um mehrere Ausgangsspannungen zu erzeugen, wobei ein einheitlicher Umformer mit mehreren Ausgangsspannungen mit jedem Ausgangsregelkreis gebildet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine grundlegende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umformers mit zwei Ausgangsspannungen;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Umformers mit zwei Ausgangsspannungen;

Fig. 3 einen Umformer mit zwei Ausgangsspannungen gemäß der vorliegenden Erfindung, der zur Darstellung seiner Betriebsweise vereinbart dargestellt ist;

Fig. 4 den Umformer von Fig. 3, wobei die Betriebskomponenten in einem ersten Zustand gezeigt sind;

Fig. 5 den Umformer von Fig. 3, wobei die Betriebskomponenten in einem zweiten Zustand dargestellt sind;

Fig. 6 den Umformer von Fig. 3, wobei die Betriebskomponenten einem dritten Zustand dargestellt sind;

Fig. 7 eine simulierte Kurve für die Umschaltung von einem Ausgang des Umformers gemäß der Erfindung; und

Fig. 8 eine andere Ausgangsspannung des Umformers gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine grundlegende Ausführungsform eines Umformers 10 mit mehreren Ausgangsspannungen und einer einzigen Induktivität in der Anordnung mit zwei Ausgangsspannungen gezeigt. Der Umformer 10 hat einen Eingang 12, der mit einem Eingangs-MOSFET 14 verbunden ist, der mit einem Regel-MOSFET 16 und einer Induktivität 18 verbunden ist.

Der MOSFET 16 ist mit der Erde 20 verbunden, und die Induktivität 18 ist mit dem ersten MOSFET 22 verbunden. Der MOSFET 22 ist durch eine Ladungsspeichereinheit, beispielsweise eine Kapazität 24, mit Erde 20 verbunden. Der MOSFET 22 ist ferner mit einem ersten Spannungsausgang 28 verbunden. Die Gate-Elektrode des MOSFET 22 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 26 verbunden, der wiederum mit den Gate-Elektroden der MOSFETS 14 und 16 verbunden ist.

Um die zweite Ausgangsspannung zu erhalten, ist ein zweiter MOSFET 30 zwischen der Induktivität 18 und dem MOSFET 22 angeschlossen. Der MOSFET 30 ist durch eine Kapazität 32 mit Erde 20 und dem zweiten Spannungsausgang 36 verbunden. Der zweite Spannungsausgang 36 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 34 verbunden, der den MOSFET steuert. Obwohl unterschiedliche Pulsbreitenmodulatoren gezeigt sind, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass diese in einer einzigen integrierten Schaltung oder auf einem einzigen Halbleiterchip zusammengefasst sein können.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Umformers 50 mit mehreren Ausgängen und einer einzigen Induktivität in der Ausführung mit zwei Ausgangsspannungen gezeigt. Der Umformer 50 hat einen Spannungseingang 52, der mit einem Eingangs- MOSFET 54 verbunden ist. Der MOSFET 54 ist mit einem Regel-MOSFET 56 verbunden, der wiederum mit Erde 58 verbunden ist. Die MOSFETs 54 und 56 sind mit einer Induktivität 60 verbunden, die mit einem ersten MOSFET 62 verbunden ist, der eine Diode 63 hat, die über eine erste Kapazität 64 mit Erde 58 verbunden ist. Der MOSFET 62 ist ferner mit einem Pulsbreitenmodulator 66 verbunden, der mit den Gate-Elektroden der MOSFETs 54 und 56 verbunden ist. Der Ausgang des ersten MOSFETs 62 ist ferner mit einem ersten Spannungsausgang 68 verbunden.

Um einen zweiten Spannungsausgang 74 zu verwirklichen, ist die Induktivität 60 mit einem zweiten MOSFET 70 verbunden, der eine Diode 69 hat und dessen Ausgang über eine zweite Kapazität 72 mit Erde 58 und mit dem zweiten Spannungsausgang 74 verbunden ist. Der zweite Spannungsausgang 74 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 71 verbunden, der mit der Gate-Elektrode des MOSFETs 70 verbunden ist.

In Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung des Umformers 100 mit einer einzigen Induktivität und zwei Ausgangsspannungen gezeigt. Ein Spannungseingang 110 ist mit einem Eingangs-MOSFET 112 verbunden, der mit einer Diode 114 verbunden ist, die wiederum mit einer Erde 116 verbunden ist. Der MOSFET 112 ist ferner mit einer Induktivität 118 verbunden, die mit einer Diode 120 verbunden ist, die über eine Kapazität 122 mit der Erde 116 und mit einem ersten Spannungsausgang 124 verbunden ist.

Zur Verwirklichung des zweiten Spannungsausgangs 132 ist die Induktivität 118 mit einem MOSFET 126 verbunden, der über eine Kapazität 128 mit der Erde 116 und mit dem zweiten Spannungsausgang 132 verbunden ist. Der zweite Spannungsausgang 132 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 130 verbunden, der mit den Gate-Elektroden der MOS-FETs 112 und 126 verbunden ist. Der Umformer 100 ist so aufgebaut, dass er eine erste Ausgangsspannung 124 liefert, deren Spannung höher ist als die des zweiten Spannungsausgangs 132.

In Fig. 4 sind die Betriebskomponenten des Umformers 100 in einem ersten Zustand I gezeigt. Dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 werden auch in Fig. 4 verwendet. So sind dort der Spannungseingang 110, der MOSFET 112, die Induktivität 118, die Diode 120 und der erste Spannungsausgang 124 gezeigt.

In Fig. 5 ist der Umformer in einem zweiten Betriebszustand gezeigt. Die Bezugszeichen sind die gleichen wie in Fig. 3 und umfassen die Diode 114, die mit der Erde 116 verbunden ist, die Induktivität 118, die Diode 120 und den ersten Spannungsausgang 124.

In Fig. 6 ist der Umformer 100 in einem dritten Betriebszustand gezeigt. Die Bezugszeichen sind die gleichen wie in Fig. 3 und umfassen die Diode 114, die mit der Erde 116 verbunden ist, die Induktivität 118, den MOSFET 126 und den zweiten Spannungsausgang 132.

In Fig. 7 ist eine Simulationskurve für die Umschaltung gezeigt, wobei eine Wellenform 150 für eine Ausgangsspannung von zwei Volt dargestellt ist. In Fig. 8 ist eine Simulationskurve für die Umschaltung dargestellt, wobei eine Ausgangswellenform 152 für einen Ausgang von 3 Volt gezeigt ist.

Im Betrieb arbeiten die Umformer 10, 50 und 100 als normale Umformer mit einer einzigen Eingangsspannung und mehreren Ausgangsspannungen.

In der Ausführungsform von Fig. 1 schaltet der Pulsbreitenmodulator 26 die MOSFETs 14 und 16 mit einem vorgegebenen Tastverhältnis ein und aus, um eine synchrone Gleichrichtung zu verwirklichen. Der MOSFET 16 wirkt als ein Richtungsschalter, um den Strom durch die Induktivität 18 aufrecht zu erhalten. Der Eingang an der Induktivität 18, der für den Augenblick als kontinuierlicher Strom angenommen wird, wird den verschiedenen Ausgangskapazitäten 24 und 32 je nach dem Zustand der MOSFETS 20 und 30 zugeführt, die zwischen der Induktivität 18 und den Ausgangskapazitäten 24 und 32 respektive angeordnet sind. Der erste Spannungsausgang 28 verwendet den MOSFET 22, um den Stromfluss von der Induktivität 18 zu der Ausgangskapazität 24 zu steuern. Der zweite Spannungsausgang 36 verwendet den Pulsbreitenmodulator 26 und dem MOSFET 30, um den Stromfluss von der Induktivität 18 zu der Ausgangskapazität 32 zu steuern.

Die Betriebsweise des Umformers 10 besteht darin, dass als erstes der MOSFET 22 eingeschaltet wird, so dass der Strom von der Induktivität zu dem ersten Spannungsausgang 24 fließen kann. Dann wird der MOSFET 22 ausgeschaltet und der MOSFET 30eingeschaltet, so dass der Strom unter der Steuerung des Pulsbreitenmodulators 34 zu dem zweiten Spannungsausgang 36 fließen kann.

Bei der Anordnung von Fig. 2 schaltet der Pulsbreitenmodulator 66 die MOSFETS 54 und 56 mit einem vorgegebenen Tastverhältnis ein und aus, um eine synchrone Gleichrichtung zu erzielen. Der MOSFET 56 wirkt als Einrichtungsschalter, um den Strom durch die Induktivität 60 aufrechtzuerhalten. Der Eingang zu der Induktivität 60, der für den Augenblick als kontinuierlicher Strom angenommen wird, wird in die verschiedenen Ausgangskapazitäten 64 und 72 je nach dem Zustand der MOSFETS 62 und 70 gespeist, die zwischen der Induktivität 60 und den Ausgangskapazitäten 64 beziehungsweise 72 angeordnet sind. Der erste Spannungsausgang 68 hat die höhere Spannung. Der Ausgang 68 mit der höheren Spannung verwendet den MOSFET 62, um den Stromfluss von der Induktivität 60 zu der Ausgangskapazität 64 zu steuern. Wenn der MOSFET 62 eingeschaltet ist, fließt der Strom zu dem Ausgang 68. Wenn der MOSFET 62 ausgeschaltet ist, fließt der Strom von der Induktivität nicht zu dem ersten Spannungsausgang 68, außer denn, wenn die Spannung an der Induktivität-Anschlussstelle höher ist als die Spannung an dem Ausgang 68 plus dem Spannungsabfall an der Diode 63 in dem MOSFET 62.

Die Wirkungsweise des Umformers 50 ist wie folgt. Zuerst wird der MOSFET 62 durch den Pulsbreitenmodulator 66 eingeschaltet, so dass ein Strom zu dem Ausgang 68 fließen kann. Dann wird der MOSFET 62 ausgeschaltet, und die Diode 63 in dem MOSFET 62 wird leitend. Dann wird der MOSFET 70, der an dem zweiten Spannungsausgang 74 angeschlossen ist, eingeschaltet und leitet den Strom von der Induktivität 60 von dem ersten Spannungsausgang 68 weg und zu dem zweiten Spannungsausgang 74. Der MOSFET 70 wird dann durch den Pulsbreitenmodulator 71 ausgeschaltet, wodurch ein Arbeitszyklus abgeschlossen wird.

Die MOSFETS 54 und 56 am Eingangsende regeln den ersten Spannungsausgang 68 durch Steuerung seines Tastverhältnisses. Der zweite Spannungsausgang 74 wird dadurch gesteuert, dass die Einschaltzeit an seinem MOSFET 70 gesteuert wird. Der Strom, der nicht zum Regeln der zweiten Ausgangsspannung bei dem Ausgang 74 benötigt wird, wird wegen des Spannungsabfalls an der Diode in den ersten Spannungsausgang 68 umgeleitet.

Es ist zunächst zu beachten, dass durch Einfügen der zusätzlichen MOSFETS ein einziger Steuerschaltkreis vorgesehen werden kann, um mehrere Ausgänge mit nur einem zusätzlichen MOSFET pro zusätzlichem Ausgang zu versorgen. Desweiteren wird nur eine einzige Induktivität mit einer einzigen Wicklung verwendet. Schließlich ist die Effektivität vergleichbar zu oder besser als die von mehreren Umformer, weil die sekundären MOSFETS von einer Stromquelle versorgt werden.

In einer ersten Ausführungsform haben die mit Dioden versehenen MOSFETS, beispielsweise die MOSFETS 62 und 70, diskrete Schottky-Dioden parallel zu den in den MOSFETs enthaltenen Dioden, um Probleme bei der Umschalt-Erholungszeit zu vermeiden. In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der MOSFET 62, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vom n-Kanaltyp ist, durch einen MOSFET vom p-Kanaltyp und eine Diode ersetzt. In einem dritten Ausführungsbeispiel können zusätzliche Ausgänge dadurch gebildet werden, dass zusätzliche MOSFETs und Kapazitäten verwendet werden, wie es mit dem MOSFET 70 und der Kapazität 72 erfolgt ist. In einem vierten Ausführungsbeispiel müssen die Eingangsumformer nicht synchron ausgebildet sein. In einer fünften Ausführungsform werden die Ausgangsspannungen entweder synchron oder asynchron mit den MOSFETs am vorderen Ende der Schaltung geschaltet.

In Fig. 3 ist ein Umformer 100 mit zwei Ausgängen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in vereinfachter Darstellung gezeigt, um die Steuerung und die Betriebsweise dieser Schaltung zu zeigen. In einem ersten Zustand, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, ist der MOSFET 112 eingeschaltet und der MOSFET 126 ist ausgeschaltet. In diesem Zustand I setzt sich die Spannung am Eingang 110 durch den MOSFET 112 in die Induktivität 18 und durch die Diode 120 zu dem Ausgang 124 fort. In dem zweiten Zustand, der in Fig. 5 gezeigt ist, ist der MOSFET 112 ausgeschaltet und der MOSFET 126 ist ausgeschaltet. In diesem Zustand IIA hält die Diode 114 den Strom durch die Induktivität 180 und durch die Diode 120 zu dem Ausgang 124.

In dem dritten Zustand IIB, der in Fig. 6 gezeigt ist, ist der MOSFET 112 ausgeschaltet und der MOSFET 126 ist eingeschaltet. Dadurch wird die Diode 120ausgeschaltet, und es wird eine Anordnung verwirklicht, so dass die Diode 114 als Ein-Richtungs- Schalter wirkt, um den Strom durch die Induktivität 118 und durch den MOSFET 126 zu dem Ausgang 132 aufrechtzuerhalten.

Das Tastverhältnis der verschiedenen Pulsbreitenmodulatoren wird auf der Basis der oben beschriebenen Zustände berechnet und basiert darauf, dass die Volt/Sekunden über der Induktivität 118 ausgeglichen sind. Unter der Annahme, dass die MOSFETs und die Induktivität 118 keinen Widerstand haben und dass die Diode 120 eine Vorwärtsspannung von Vf hat, die unabhängig von der Spannung ist, gilt:



[Vin - (VoutI + Vf)]t1 = (VoutI + 2Vf)tIIA + (VoutII + Vf)tIIB (1)



wobei

Vin = Eingangsspannung;

VoutI = erste Ausgangsspannung;

VoutII = zweite Ausgangsspannung;

Vf = Diodenvorwärtsspannung;

tI = Einschaltzeit von Zustand I;

tIIA = Einschaltzeit des Zustandes IIA;

tIIB = Einschaltzeit des Zustandes IIB.

Die zweite Gleichung drückt die Tatsache aus, dass es insgesamt drei Zustände gibt, die die Zeitperiode T ausmachen.



t1+ tIIA + tIIB = T (2)

Gleichung 3 basiert auf dem Stromfluss in der Induktivität entweder zu VoutI oder VoutII. Unter der Annahme, dass die Induktivität sehr groß ist, ist der Strom der Induktivität während der Periode konstant, so dass der gemittelte Strom, den jeder Ausgang erhält, von der Einschaltzeitdauer abhängt. Die Erhaltung der Ladung ergibt:



tIIB.IL = III.T; (tI + tIIA)IL = IIT (3)



wobei:

IL = Strom durch die Induktivität;

II = Ausgangsgleichstrom von Vout(I);

III = Gleichstromausgang von Vout(II).

Durch Umformung der Gleichung 3 wie folgt:





ergibt sich die Gleichung:





wobei DCIIB = Relativeinschaltdauer von Zustand IIB.

Diese Gleichung kann nun benutzt werden, um aus den Gleichungen 1 und 2 tIIB zu eliminieren:









Gleichung 12 kann wie folgt aufgelöst werden:





durch Substitution in Gleichung 11 ergibt sich:





die Lösung für die relative Einschaltzeitdauer ist:





es ist zu beachten, dass, wenn III sich dem Wert 0 nähert, DCIIB sich 0 nähert und DCI sich der normalen relativen Einschaltzeitdauer des Umformers nähert:





was der normalen Einschaltzeitdauer des Umformers mit einem einzigen Ausgang entspricht.

Ein anderer interessanter Grenzwert wird erhalten, wenn Vf sich 0 nähert:





Das Vorstehende ist eine Verallgemeinerung der folgenden Gleichung für einen Umformer mit einem einzigen Ausgang:





Die relative Einschaltdauer eines Umformers mit mehreren Ausgängen gemäß der Erfindung ist die relative Einschaltdauer ihres Ausgangsstromes dividiert durch den gesamten Ausgangsstrom oder:





und die relative Einschaltdauer ist dann:





wie in den Fig. 7 und 8 für zwei beziehungsweise drei Volt gezeigt ist, können stabile Ausgangsspannungen erzielt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Umformer mit einem Spannungseingang, einem ersten Spannungsausgang, einem zweiten Spannungsausgang und einer einzigen Induktivität, gekennzeichnet durch einen Eingangsschalter (14, 54), der mit dem Spannungseingang (12, 52) verbunden ist, um die Zeitdauer zu steuern, während der der Spannungseingang mit der Induktivität (18, 60) verbunden ist, einen Ein-Richtungs-Schalter (16, 56), der zwischen dem Eingangsschalter (14, 54) und der Induktivität (18, 60) angeschlossen ist, um den Strom durch die Induktivität (18) aufrechtzuerhalten, eine erste Spannungsausgangsstufe (22), die mit der Induktivität (18, 60) und dem ersten Spannungsausgang (28, 68) verbunden ist, einen Pulsbreitenmodulator (26, 66), der mit dem Eingangsschalter (14, 54), der ersten Spannungsausgangsstufe und dem zweiten Spannungsausgang verbunden ist, und eine zweite Spannungsausgangsstufe (30), die mit dem Pulsbreitenmodulator verbunden ist.
  2. 2. Umformer mit einem Spannungseingang, einem ersten Spannungsausgang, einem zweiten Spannungsausgang und einer einzigen Induktivität, gekennzeichnet durch einen Eingangsschalter (14, 54), der mit dem Spannungseingang (12, 52) verbunden ist, um die Zeitdauer zu steuern, während der der erste Spannungseingang (12, 52) mit der Induktivität (18) verbunden ist, einen Pulsbreitenmodulator (26, 66), der mit dem Eingangsschalter (14, 54) und dem zweiten Spannungsausgang verbunden ist, einen Ein- Richtungs-Schalter, der zwischen dem Eingangsschalter (14, 54) und der Induktivität (18, 60) angeschlossen ist, wobei der Ein-Richtungs-Schalter (16, 56) geerdet ist, um den Strom durch die Induktivität (18, 60) aufrechtzuerhalten, eine erste Spannungsausgangsstufe (22, 62), die mit der Induktivität (18, 60), dem ersten Spannungsausgang (28, 68) und Erde verbunden ist, und durch eine zweite Spannungsausgangsstufe (30, 70), die mit der Induktivität (18, 60), dem zweiten Spannungsausgang (36, 74) und Erde verbunden ist, wobei die zweite Spannungsausgangsstufe mit dem Pulsbreitenmodulator (34) verbunden ist.
  3. 3. Umformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsausgangsstufe einen ersten Schalter (22) aufweist, der mit dem Pulsbreitenmodulator (26) verbunden ist, um die Zeit zu steuern, während der die Induktivität (18, 60) mit dem ersten Ausgang (28, 68) verbunden ist, und eine erste Speichereinrichtung (24, 64) aufweist, die zwischen dem ersten Schalter (22, 62) und dem ersten Spannungsausgang (28, 68) angeschlossen ist, um eine Ladung zu speichern.
  4. 4. Umformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsausgangsstufe eine zweite Speichereinrichtung (32, 72), die zwischen der Induktivität (18, 60) und dem zweiten Spannungsausgang (36, 74) angeschlossen ist, um eine Ladung zu speichern, und einen zweiten Ein-Richtungs-Schalter (30, 70) aufweist, der zwischen der Induktivität (18, 60) und der zweiten Speichereinrichtung (32, 72) angeordnet ist, um die Ladung auf der zweiten Ladungspeichereinrichtung (32, 70) aufrechtzuerhalten.
  5. 5. Umformer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsausgangsstufe einen zweiten Pulsbreitenmodulator (34, 71), einen zweiten Schalter (30, 70), der mit dem zweiten Pulsbreitenmodulator (34, 71) verbunden ist, um die Zeitdauer zu steuern, während der die Induktivität (18, 60) mit dem zweiten Spannungsausgang (36, 74) verbunden ist, und eine zweite Ladungsspeichereinrichtung (32, 72) aufweist, die zwischen dem zweiten Schalter (30, 70) und dem zweiten Spannungsausgang (36, 74) angeordnet ist, um die Ladung dazwischen zu steuern.
  6. 6. Umformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsausgangsstufe einen ersten Schalter (62), der mit dem Pulsbreitenmodulator (66) verbunden ist, um die Zeitdauer zu steuern, während der die Induktivität (68) mit dem ersten Spannungsausgang (68) verbunden ist, wobei der erste Schalter einen ersten Ein-Richtungs-Schalter (62) aufweist, um einen Stromfluss durch den ersten Schalter (62) zu gestatten, und einen zweiten Schalter (63) aufweist, der einen zweiten Einrichtungsschalter (63) umfasst, um einen Stromfluss durch den zweiten Schalter (62) zu gestatten.
  7. 7. Umformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsbreitenmodulator (26, 66) bewirkt, dass der Eingangsschalter (14, 54) synchron mit der ersten Spannungsausgangsstufe (22, 62) arbeitet.
  8. 8. Umformer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsbreitenmodulator (26, 66) bewirkt, dass der Eingangsschalter (14, 54) asynchron mit der ersten Spannungsausgangsstufe (22, 62) arbeitet.
  9. 9. Wandler nach einem vorhergehenden der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsschalter (14, 54) und die ersten und zweiten Schalter (16, 56; 22, 62) und die Schalter (30, 70) in der zweiten Ausgangsstufe Transistoren aufweisen.
  10. 10. Umformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-Richtungs-Schalter Dioden (63, 69) aufweisen.
  11. 11. Umformer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsspeichereinrichtungen Kapazitäten (24, 32, 64, 72) aufweisen.
  12. 12. Umformer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren MOSFETs sind.






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