DE102011108091A1

DE102011108091A1 - Supply circuit and method for supplying an electrical load

Info

Publication number: DE102011108091A1
Application number: DE102011108091A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jessenig; Peter Bliem
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams AG
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-24
Also published as: WO2013010739A2; WO2013010739A3

Abstract

Eine Versorgungsschaltung (1) für eine elektrische Last (LD) dient zur Zuführung einer Ausgangsspannung (VOUT) in Abhängigkeit eines pulsförmigen Laststeuersignals (PWM1). Die Versorgungsschaltung (1) umfasst einen geschalteten Gleichspannungswandler (DCC) zum Erzeugen der Ausgangsspannung (VOUT) aus einer Eingangsspannung (VIN) auf der Basis einesnen Rückführungspfad zum Erzeugen einer Rückführungsspannung (VFB) auf der Basis der Ausgangsspannung (VOUT). Ein Vergleicher (DA) ist eingerichtet, auf der Basis eines Vergleichs der Rückführungsspannung (VFB) mit einer Vergleichsspannung (VREF) eine Kompensationsspannung (VCOMP) an einen Vergleicherausgang (VO) des Vergleichers (DA) zu erzeugen. Die Versorgungsschaltung (1) umfasst ferner eine Signalerzeugungseinheit (PG) zum Erzeugen des Schaltsignals (S_SW1, S_SW2) auf der Basis der Kompensationsspannung (VCOMP), und eine Puffereinheit (PU1), die eingerichtet ist, während eines Zeitabschnitts einer Lastphase des Laststeuersignals (PWM1) die Kompensationsspannung (VCOMP) zu Puffern und während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des Laststeuersignals (PWM1) diese gepufferte Kompensationsspannung an einen mit dem Vergleicherausgang (VO) gekoppelten Anschluss (TC1, TR1) abzugeben.A supply circuit (1) for an electrical load (LD) serves to supply an output voltage (VOUT) as a function of a pulse-shaped load control signal (PWM1). The supply circuit (1) comprises a switched DC-DC converter (DCC) for generating the output voltage (VOUT) from an input voltage (VIN) based on a feedback path for generating a feedback voltage (VFB) based on the output voltage (VOUT). A comparator (DA) is arranged to generate a compensation voltage (VCOMP) to a comparator output (VO) of the comparator (DA) on the basis of a comparison of the feedback voltage (VFB) with a comparison voltage (VREF). The supply circuit (1) further comprises a signal generation unit (PG) for generating the switching signal (S_SW1, S_SW2) on the basis of the compensation voltage (VCOMP), and a buffer unit (PU1) arranged during a period of a load phase of the load control signal (PWM1 ) buffering the compensation voltage (VCOMP) and outputting this buffered compensation voltage to a terminal (TC1, TR1) coupled to the comparator output (VO) during a period of a subsequent load phase of the load control signal (PWM1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Versorgungsschaltung für eine elektrische Last sowie ein Verfahren zur Versorgung einer elektrischen Last.The invention relates to a supply circuit for an electrical load and a method for supplying an electrical load.

Gleichspannungswandler, insbesondere getaktet betriebene Gleichspannungswandler werden beispielsweise zur Energieversorgung einer Last mit einem periodisch gepulsten Strom verwendet. Beispielsweise kann ein solcher Spannungswandler in einem Treiber für Leuchtdioden, LEDs, eingesetzt werden, bei denen der Strom durch die LED an- und ausgeschaltet wird, um die Helligkeit einzustellen. Das An- und Ausschalten erfolgt beispielsweise periodisch mit einem pulsweiten-modulierten, PWM, Signal.DC-DC converters, in particular clocked DC-DC converters are used, for example, to supply power to a load with a periodically pulsed current. For example, such a voltage converter can be used in a driver for light-emitting diodes, LEDs, in which the current is switched on and off by the LED in order to adjust the brightness. The switching on and off, for example, periodically with a pulse width-modulated, PWM, signal.

Getaktete Gleichspannungswandler weisen beispielsweise eine Regelung auf, um in Abhängigkeit der ausgangsseitig anliegenden Spannung entsprechende Schaltsignale zu generieren. Dazu wird beispielsweise eine Regelungsspannung erzeugt, die in ein pulsmoduliertes Signal umgesetzt wird. Eine solche Regelung weist üblicherweise eine deutliche Einschwingzeit auf, die auf dem Vorhandensein entsprechender Kapazitäten bei der Erzeugung der Kompensationsspannung beruht, welche bei der Regelung aufgeladen werden. Durch den langsam ablaufenden Regelungsvorgang kann es an einem Ausgangskondensator des Gleichspannungswandlers zu transienten Spannungsverläufen kommen, welche sich ungünstig auf das Betriebsverhalten des Gleichspannungswandlers beziehungsweise der daran angeschlossenen Last auswirken können.Clocked DC-DC converters have, for example, a control in order to generate corresponding switching signals as a function of the voltage applied on the output side. For this purpose, for example, a control voltage is generated, which is converted into a pulse-modulated signal. Such a control usually has a significant settling time, which is based on the presence of corresponding capacitances in the generation of the compensation voltage, which are charged in the control. As a result of the slowly proceeding regulation process, transient voltage curves can occur at an output capacitor of the DC-DC converter, which can have an unfavorable effect on the operating behavior of the DC-DC converter or the load connected thereto.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Konzept zur Versorgung einer elektrischen Last anzugeben, wobei die Versorgung der Last pulsförmig erfolgt.An object to be solved is to provide an improved concept for supplying an electrical load, wherein the supply of the load is pulsed.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with the subject matter of the independent claims. Embodiments and developments are the subject of the dependent claims.

Beispielsweise wird eine Ausgangsspannung erzeugt, die in Abhängigkeit eines pulsförmigen Laststeuersignals einer elektrischen Last geschaltet zugeführt wird. Die Ausgangsspannung wird dabei auf der Basis eines pulsförmigen Schaltsignals erzeugt. Zur Regelung der Ausgangsspannung wird diese zurückgeführt, um eine Kompensationsspannung zu erzeugen, welche Basis für das pulsförmige Schaltsignal ist. Während eines Zeitabschnitts einer Lastphase des Laststeuersignals wird die Kompensationsspannung gepuffert, um sie während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des Laststeuersignals als gepufferte Kompensationsspannung abgeben und dadurch den Regelungsvorgang beschleunigen zu können.For example, an output voltage is generated, which is supplied switched in response to a pulse-shaped load control signal of an electrical load. The output voltage is generated on the basis of a pulse-shaped switching signal. To regulate the output voltage, this is fed back to generate a compensation voltage, which is the basis for the pulse-shaped switching signal. During a period of a load phase of the load control signal, the compensation voltage is buffered to supply it as a buffered compensation voltage during a period of a subsequent load phase of the load control signal and thereby speed up the control operation.

Eine Ausführungsform einer Versorgungsschaltung für eine elektrische Last, der eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit eines pulsförmigen Laststeuersignals geschaltet zugeführt wird, umfasst einen geschalteten Gleichspannungswandler zum Erzeugen der Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung auf der Basis eines pulsförmigen Schaltsignals. Ferner ist ein Rückführungspfad zum Erzeugen einer Rückführungsspannung auf der Basis der Ausgangsspannung vorgesehen. Ein Vergleicher der Versorgungsschaltung ist eingerichtet, auf der Basis eines Vergleichs der Rückführungsspannung mit einer Vergleichsspannung eine Kompensationsspannung an einem Vergleicherausgang des Vergleichers zu erzeugen. Eine Signalerzeugungseinheit dient zum Erzeugen des Schaltsignals auf der Basis der Kompensationsspannung. Die Versorgungsschaltung umfasst zudem eine Puffereinheit, die eingerichtet ist, während eines Zeitabschnitts einer Lastphase des Laststeuersignals die Kompensationsspannung zu puffern und während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des Laststeuersignals diese gepufferte Kompensationsspannung an einem mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss abzugeben.An embodiment of a supply circuit for an electrical load, to which an output voltage is supplied in response to a pulse-shaped load control signal, comprises a switched DC-DC converter for generating the output voltage from an input voltage on the basis of a pulse-shaped switching signal. Further, a feedback path for generating a feedback voltage based on the output voltage is provided. A comparator of the supply circuit is arranged to generate a compensation voltage at a comparator output of the comparator based on a comparison of the return voltage with a comparison voltage. A signal generating unit is for generating the switching signal on the basis of the compensation voltage. The supply circuit further comprises a buffer unit configured to buffer the compensation voltage during a period of a load phase of the load control signal and to output that buffered compensation voltage to a terminal coupled to the comparator output during a period of a subsequent load phase of the load control signal.

Die Ausgangsspannung wird an die Last insbesondere während der Lastphase des Laststeuersignals abgegeben. Vorwiegend während dieser Zeit erfolgt auch eine Regelung der Ausgangsspannung über die Kompensationsspannung und das daraus resultierende Schaltsignal. Beispielsweise wird während einer Lastphase die Kompensationsspannung gepuffert, insbesondere zum Ende der Lastphase hin. Nach der Lastphase erfolgt üblicherweise eine Ruhephase im Laststeuersignal. In der darauf folgenden Lastphase des Laststeuersignals kann die gepufferte Kompensationsspannung am Vergleicherausgang abgegeben werden, insbesondere am Beginn der folgenden Lastphase, um einen Initialwert für die Regelung während dieser Lastphase einzustellen. Insbesondere bei gleichbleibender oder sich wenig ändernder Belastung in der Lastphase kann so eine Regelung auf den endgültigen Wert der Kompensationsspannung schneller erfolgen. Dadurch entstehen in der Ausgangsspannung am Ausgang des geschalteten Gleichspannungswandlers weniger transiente Vorgänge als bei einer herkömmlichen Regelung, bei der in jeder Lastphase ein vollständiger Einschwingvorgang von einem gleichbleibenden Ausgangswert erfolgt.The output voltage is delivered to the load, in particular during the load phase of the load control signal. Mainly during this time also takes place a regulation of the output voltage on the compensation voltage and the resulting switching signal. For example, the compensation voltage is buffered during a load phase, in particular towards the end of the load phase. After the load phase usually takes a rest phase in the load control signal. In the subsequent load phase of the load control signal, the buffered compensation voltage can be output at the comparator output, in particular at the beginning of the following load phase, to set an initial value for the regulation during this load phase. In particular, with constant or little changing load in the load phase can be done faster to a regulation on the final value of the compensation voltage. As a result, fewer transient processes occur in the output voltage at the output of the switched DC-DC converter than in the case of a conventional control in which a complete transient of a constant output value takes place in each load phase.

Beispielsweise wird die Ausgangsspannung am Ausgang des Gleichspannungswandlers über einen Kondensator gepuffert.For example, the output voltage is buffered at the output of the DC-DC converter via a capacitor.

Wenn ein solcher Kondensator als keramischer Kondensator ausgeführt ist, werden durch die Pufferung der Kompensationsspannung hörbare Piezoeffekte vermieden beziehungsweise reduziert, die ansonsten auftreten würden. Wegen der geringeren Spannungseinbrüche zu Beginn der Lastphasen sind auch die Eigenschaften bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit, EMV, verbessert. Weiterhin kann verbessert eine gleichbleibende Helligkeit beim Einsatz von LEDs als Last erreicht werden, welche auf dem geringeren Spannungseinbruch beruht. If such a capacitor is designed as a ceramic capacitor, the buffering of the compensation voltage avoids or reduces audible piezoelectric effects which would otherwise occur. Because of the lower voltage drops at the beginning of the load phases, the properties with regard to electromagnetic compatibility, EMC, are also improved. Furthermore, a constant brightness can be improved when using LEDs as a load, which is based on the lower voltage dip.

Das Laststeuersignal ist beispielsweise ein pulsmoduliertes Signal, insbesondere ein pulsweiten moduliertes Signal, welches von einer externen Einheit, beispielsweise einem Steuergerät geliefert wird. Das Schaltsignal ist beispielsweise ebenfalls ein PWM-Signal, welches aus der Kompensationsspannung abgeleitet wird. Beispielsweise ist die Signalerzeugungseinheit eingerichtet, das Schaltsignal auf der Basis eines Vergleichs der Kompensationsspannung mit einem periodischen Signal, insbesondere einem Dreiecksignal oder einem Sägezähnensignal, zu erzeugen. Das Vergleichssignal der Signalerzeugungseinheit kann zur Erzeugung des Schaltsignals auch weiter verarbeitet werden.The load control signal is for example a pulse-modulated signal, in particular a pulse-width modulated signal which is supplied by an external unit, for example a control unit. The switching signal is, for example, also a PWM signal, which is derived from the compensation voltage. For example, the signal generation unit is set up to generate the switching signal on the basis of a comparison of the compensation voltage with a periodic signal, in particular a triangular signal or a sawtooth signal. The comparison signal of the signal generation unit can also be further processed to generate the switching signal.

In einer Ausführungsform weist die Puffereinheit einen ersten Kondensator auf, der schaltbar mit dem Vergleicherausgang gekoppelt ist, und einen ersten Pufferverstärker, der eingangsseitig mit dem ersten Kondensator verbunden und ausgangsseitig schaltbar mit dem Vergleicherausgang gekoppelt ist. Durch entsprechende Steuersignale angesteuert wird somit der erste Kondensator während einer Lastphase auf die Kompensationsspannung aufgeladen, wobei die schaltbare Verbindung in einer darauffolgenden Ruhephase geöffnet ist. In einer nachfolgenden Lastphase, insbesondere zu Beginn der Lastphase, wird wiederum gesteuert durch ein entsprechendes Steuersignal die auf den ersten Kondensator gespeicherte Kompensationsspannung über den ersten Pufferverstärker gepuffert an den Vergleicherausgang abgegeben.In one embodiment, the buffer unit has a first capacitor which is switchably coupled to the comparator output, and a first buffer amplifier, which is connected on the input side to the first capacitor and the output side is switchably coupled to the comparator output. Controlled by appropriate control signals thus the first capacitor is charged during a load phase to the compensation voltage, wherein the switchable connection is open in a subsequent rest phase. In a subsequent load phase, in particular at the beginning of the load phase, in turn, controlled by a corresponding control signal, the compensation voltage stored on the first capacitor is buffered to the comparator output via the first buffer amplifier.

Beispielsweise weist die Puffereinheit zudem einen zweiten Pufferverstärker auf, der eingangsseitig mit dem Vergleicherausgang und ausgangsseitig schaltbar mit dem ersten Kondensator gekoppelt ist. Dementsprechend kann die am Vergleicherausgang anliegende Kompensationsspannung gepuffert an den ersten Kondensator abgegeben werden, um diesen aufzuladen. Durch den zweiten Pufferverstärker wird der Vergleicherausgang nicht oder nur unwesentlich belastet.For example, the buffer unit also has a second buffer amplifier which is coupled on the input side with the comparator output and on the output side switchably connected to the first capacitor. Accordingly, the compensation voltage applied to the comparator output can be buffered to the first capacitor to charge it. Due to the second buffer amplifier, the comparator output is not or only insignificantly loaded.

Die Puffereinheit weist beispielsweise weiterhin einen zweiten Kondensator und einen dritten Pufferverstärker auf, der eingangsseitig mit dem zweiten Kondensator und schaltbar mit einem Ausgang des zweiten Pufferverstärkers verbunden und ausgangsseitig schaltbar mit dem ersten Kondensator verbunden ist. Beispielsweise wird während der Lastphase die Kompensationsspannung gepuffert durch den zweiten Pufferverstärker den zweiten Kondensator zur Aufladung zugeführt. Die auf dem zweiten Kondensator gespeicherte Spannung wird gepuffert durch den dritten Pufferverstärker während einer Abtastphase dem ersten Kondensator zur Aufladung zugeführt. Die auf dem ersten Kondensator gespeicherte Spannung wird wiederum während einer Vorladephase während der Lastphase, insbesondere zu Beginn der Lastphase gepuffert über den ersten Pufferverstärker an den Vergleicherausgang zugeführt. Die Abtastphase beginnt beispielsweise mit dem Ende der Vorladephase, so dass ein entsprechendes Steuersignal für die Abtastphase sich aus einem invertierten Steuersignal für die Vorladephase ergibt.The buffer unit further comprises, for example, a second capacitor and a third buffer amplifier, which is connected on the input side to the second capacitor and switchably connected to an output of the second buffer amplifier and the output side switchably connected to the first capacitor. For example, during the load phase, the compensation voltage buffered by the second buffer amplifier is supplied to the second capacitor for charging. The voltage stored on the second capacitor is buffered by the third buffer amplifier during a sampling phase supplied to the first capacitor for charging. The voltage stored on the first capacitor is in turn supplied buffered during a precharge phase during the load phase, in particular at the beginning of the load phase via the first buffer amplifier to the comparator output. The sampling phase begins, for example, with the end of the precharge phase, so that a corresponding control signal for the sampling phase results from an inverted control signal for the precharge phase.

Eine Dauer der Vorladephase beziehungsweise der Abtastphase während der Lastphase ist vorzugsweise vorab definiert. Insbesondere ist die Vorladephase zu Beginn der Lastphase vorzugsweise kürzer als die Abtastphase am Ende der Lastphase. Beispielsweise weist die Versorgungsschaltung eine entsprechende Steuerschaltung auf, welche die notwendigen Steuersignale für die Vorladephase und die Abtastphase zur Ansteuerung entsprechender geschalteter Verbindungen aus dem Laststeuersignal erzeugt.A duration of the precharge phase or the sampling phase during the load phase is preferably defined in advance. In particular, the precharge phase at the beginning of the load phase is preferably shorter than the sampling phase at the end of the load phase. For example, the supply circuit has a corresponding control circuit which generates the necessary control signals for the precharge phase and the sampling phase for driving corresponding switched connections from the load control signal.

In einer Ausführungsform ist die Versorgungsschaltung zudem zur geschalteten Zuführung der Ausgangsspannung an eine weitere elektrische Last in Abhängigkeit eines weiteren pulsförmigen Laststeuersignals ausgeführt. Beispielsweise sind die elektrische Last und die weitere elektrische Last parallel zueinander an einen Ausgang des Gleichspannungswandlers geschaltet. Die Versorgungsschaltung weist hierbei ferner eine zweite Puffereinheit auf, die eingerichtet ist, während eines Zeitabschnitts einer Lastphase des weiteren Laststeuersignals die Kompensationsspannung zu puffern und während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des weiteren Laststeuersignals diese gepufferte Kompensationsspannung an einen mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss abzugeben. Dementsprechend können die Kompensationsspannungen am Vergleicherausgang für verschiedene Lastfälle, also die Versorgung unterschiedlicher Lasten, jeweils gepuffert werden und insbesondere zu Beginn der nächsten Lastphase für die entsprechende Last wieder hergestellt werden, um so jeweils einen möglichst schnellen Einriegelvorgang für die entsprechende Lastphase zu ermöglichen.In one embodiment, the supply circuit is also designed for the switched supply of the output voltage to a further electrical load in response to a further pulse-shaped load control signal. For example, the electrical load and the further electrical load are connected in parallel to one another to an output of the DC-DC converter. The supply circuit further has a second buffer unit which is set up during a time period of a load phase of the another buffer load control signal to buffer the compensation voltage and to deliver this buffered compensation voltage to a coupled to the comparator output port during a period of a subsequent load phase of the further load control signal. Accordingly, the compensation voltages at the comparator output for different load cases, ie the supply of different loads, each buffered and especially at the beginning of the next load phase for the corresponding load to be restored, so as to allow the fastest possible Einriegelvorgang for the corresponding load phase.

Beispielsweise weist die Versorgungsschaltung ferner eine dritte Puffereinheit, die eingerichtet ist während eines Zeitabschnitts einer gemeinsamen Lastphase des Laststeuersignals und des weiteren Laststeuersignals die Kompensationsspannung zu puffern und während eines Zeitabschnitts einer folgenden gemeinsamen Lastphase des Laststeuersignals und des weiteren Laststeuersignals diese gepufferte Kompensationsspannung an einem mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss abzugeben. Bei der gemeinsamen Lastphase weisen sowohl das Laststeuersignal als auch das weitere Laststeuersignal eine Lastphase auf, so dass die gemeinsame Lastphase beispielsweise aus einer Und-Verknüpfung der beiden Lastphasen resultiert. Die gemeinsame Lastphase stellt somit beispielsweise einen weiteren Lastfall dar, der in einer individuellen Kompensationsspannung am Vergleicherausgang resultiert.For example, the supply circuit further includes a third buffer unit configured to buffer the compensation voltage during a period of a common load phase of the load control signal and the further load control signal, and during a time period of a subsequent common load phase of the load control signal and the further load control signal, this buffered compensation voltage at one with the comparator output coupled connection. In the common load phase, both the load control signal and the further load control signal have a load phase, so that the common load phase results, for example, from an AND connection of the two load phases. The common load phase thus represents, for example, a further load case which results in an individual compensation voltage at the comparator output.

In weiteren Ausführungsformen können auch weitere individuell durch entsprechende Laststeuersignale gesteuerte Lasten mit der Ausgangsspannung versorgt werden, wobei in der Versorgungsschaltung weitere Puffereinheiten vorgesehen werden, welche die Kompensationsspannung zu jeweiligen Lastphasen beziehungsweise kombinierten Lastphasen mehrerer Lasten puffern und wieder abgeben.In further embodiments, other individually controlled by appropriate load control signals loads can be supplied with the output voltage, wherein in the supply circuit further buffer units are provided which buffer the compensation voltage to respective load phases or combined load phases of multiple loads and release again.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Vergleicher einen am Vergleicherausgang angeschlossenen Pufferkondensator auf und ist eingerichtet, während eines Zeitabschnitts einer Ruhephase des Laststeuersignals, insbesondere am Beginn der Ruhephase, den Pufferkondensator zu entladen. Wenn mehrere Lasten angeschlossen sind kann eine Entladung beispielsweise in einer gemeinsamen Ruhephase erfolgen, in der die entsprechenden Laststeuersignale jeweils gemeinsam eine Ruhephase aufweisen. Die Entladung des Pufferkondensators kann durch Überbrücken des Pufferkondensators erfolgen, so dass eine vollständige Entladung in der Ruhephase erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Entladung auf eine vorgegebene Entladespannung erfolgt, so dass der Pufferkondensator nicht vollständig entladen wird. Beispielsweise kann eine Entladung auf eine gepufferte Spannung aus einer der Puffereinheiten erfolgen, die zum nächstfolgenden Lastfall zugehörig ist. Dadurch kann ein Abgeben der entsprechenden gepufferten Kompensationsspannung schneller und mit weniger Umladestrom erfolgen.In a further embodiment, the comparator has a buffer capacitor connected to the comparator output and is set up to discharge the buffer capacitor during a period of a quiescent phase of the load control signal, in particular at the beginning of the quiescent phase. If a plurality of loads are connected, a discharge can take place, for example, in a common idle phase in which the corresponding load control signals jointly have a rest phase in each case. The discharge of the buffer capacitor can be done by bypassing the buffer capacitor, so that a complete discharge takes place in the rest phase. However, it is also possible that a discharge takes place to a predetermined discharge voltage, so that the buffer capacitor is not completely discharged. For example, a discharge to a buffered voltage from one of the buffer units, which is associated with the next load case. As a result, the corresponding buffered compensation voltage can be output more quickly and with less charge current.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Vergleicher einen Transkonduktanzverstärker, OTA, mit einem ausgangsseitig angeschlossenen Widerstandselement auf. Während der Regelphase gibt der Transkonduktanzverstärker einen jeweiligen Regelstrom ab, der über das Widerstandselement in die Kompensationsspannung umgesetzt wird. Im eingeschwungenen Zustand, also bei gleichbleibender Kompensationsspannung während der Regelphase, fließt kein Strom über das Widerstandselement.In a further embodiment, the comparator has a transconductance amplifier, OTA, with a resistor element connected on the output side. During the control phase, the transconductance amplifier outputs a respective control current which is converted into the compensation voltage via the resistance element. In the steady state, ie at a constant compensation voltage during the control phase, no current flows through the resistance element.

In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Vergleicherausgang ein erster Pufferkondensator direkt und ein zweiter Pufferkondensator über ein Widerstandselement angeschlossen. Vorzugsweise weist der erste Pufferkondensator einen kleineren Kapazitätswert auf als der zweite Pufferkondensator.In a further embodiment, a first buffer capacitor is connected directly to the comparator output and a second buffer capacitor is connected via a resistance element. Preferably, the first buffer capacitor has a smaller capacitance value than the second buffer capacitor.

Beispielsweise ist die Puffereinheit zum Puffern der Kompensationsspannung direkt oder über ein Widerstandselement mit dem Vergleicherausgang verbunden und zum Abgeben der gepufferten Kompensationsspannung direkt oder über ein Widerstandselement mit dem Vergleicherausgang verbunden. Vorzugsweise erfolgt ein Abgriff der Kompensationsspannung zum Puffern direkt am Vergleicherausgang, während die gepufferte Kompensationsspannung an einem Verbindungsknoten zwischen dem Widerstandselement und einem Pufferkondensator erfolgt.For example, the buffer unit for buffering the compensation voltage is connected directly or via a resistance element to the comparator output and connected to output the buffered compensation voltage directly or via a resistive element to the comparator output. Preferably, a tap of the compensation voltage for buffering takes place directly at the comparator output, while the buffered compensation voltage takes place at a connection node between the resistance element and a buffer capacitor.

Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Versorgung einer elektrischen Last wird eine Ausgangsspannung aus einer Eingangsspannung auf der Basis eines pulsförmigen Schaltsignals erzeugt. Die Ausgangsspannung wird geschaltet an die elektrische Last in Abhängigkeit eines pulsförmigen Laststeuersignals zugeführt. Auf der Basis der Ausgangsspannung wird eine Rückführungsspannung erzeugt. Auf der Basis eines Vergleichs der Rückführungsspannung mit einer Vergleichsspannung wird eine Kompensationsspannung an einem Vergleicherausgang erzeugt. Das Schaltsignal wird auf der Basis der Kompensationsspannung erzeugt. Während eines Zeitabschnitts einer Lastphase des Laststeuersignals wird die Kompensationsspannung gepuffert. Die bezüglich des Laststeuersignals gepufferte Kompensationsspannung wird an einem mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des Laststeuersignals abgegeben.In one embodiment of a method for supplying an electrical load, an output voltage is generated from an input voltage on the basis of a pulse-shaped switching signal. The output voltage is switched to the electrical load in response to a pulse-shaped load control signal. Based on the output voltage, a feedback voltage is generated. On the basis of a comparison of the feedback voltage with a comparison voltage, a compensation voltage is generated at a comparator output. The switching signal is generated based on the compensation voltage. During a period of a load phase of the load control signal, the compensation voltage is buffered. The buffered with respect to the load control signal compensation voltage is connected to a with the Output comparator coupled output during a period of a subsequent load phase of the load control signal.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein geschaltetes Zuführen der Ausgangsspannung an eine weitere elektrische Last in Abhängigkeit eines weiteren pulsförmigen Laststeuersignals. Die Kompensationsspannung wird eines Zeitabschnitts einer Lastphase des weiteren Laststeuersignals gepuffert und die bezüglich des weiteren Laststeuersignals gepufferte Kompensationsspannung wird an dem mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss während eines Zeitabschnitts einer folgenden Lastphase des weiteren Laststeuersignals abgegeben. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Kompensationsspannung während eines Zeitabschnitts einer gemeinsamen Lastphase des Laststeuersignals und des weiteren Laststeuersignals gepuffert. Die bezüglich der gemeinsamen Lastphase des Laststeuersignals und des weiteren Laststeuersignals gepufferte Kompensationsspannung wird an dem mit dem Vergleicherausgang gekoppelten Anschluss während eines Zeitabschnitts einer folgenden gemeinsamen Lastphase des Laststeuersignals und des weiteren Laststeuersignals abgegeben.In a further embodiment of the method, a switched supply of the output voltage to a further electrical load takes place as a function of a further pulse-shaped load control signal. The compensation voltage is buffered for a time period of a load phase of the further load control signal, and the compensation voltage buffered with respect to the further load control signal is output at the terminal coupled to the comparator output during a time period of a subsequent load phase of the further load control signal. In a further embodiment of the method, the compensation voltage is buffered during a period of a common load phase of the load control signal and of the further load control signal. The compensating voltage buffered with respect to the common load phase of the load control signal and the further load control signal is output at the terminal coupled to the comparator output during a period of a following common load phase of the load control signal and the further load control signal.

Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Versorgungsschaltung.Further embodiments of the method emerge from the previously described embodiments of the supply circuit.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen hierbei gleiche Bezugszeichen. Erläuterungen und Erklärungen für Elemente einer Figur gelten auch für Elemente mit gleichen Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren.The invention will be explained in more detail below with reference to several embodiments with reference to FIGS. Functionally or functionally identical elements carry the same reference numerals. Explanations and explanations for elements of a figure also apply to elements with the same reference numerals in subsequent figures.

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung mit angeschlossener Last, 1 an embodiment of a supply circuit with a connected load,

2 ein Signal-Zeit-Diagramm für Steuersignale einer Versorgungsschaltung, 2 a signal-time diagram for control signals of a supply circuit,

3 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm eines Laststeuersignals und einer Ausgangsspannung, 3 an exemplary signal-time diagram of a load control signal and an output voltage,

4 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm mit Spannungen und Steuersignalen einer Versorgungsschaltung, 4 an exemplary signal-time diagram with voltages and control signals of a supply circuit,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, 5 another embodiment of a supply circuit,

6 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm mit Signalen der Versorgungsschaltung aus 5, 6 an exemplary signal-time diagram with signals of the supply circuit 5 .

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, 7 another embodiment of a supply circuit,

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, 8th another embodiment of a supply circuit,

9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, 9 another embodiment of a supply circuit,

10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, 10 another embodiment of a supply circuit,

11 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, und 11 Another embodiment of a supply circuit, and

12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung. 12 a further embodiment of a supply circuit.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung 1, mit der eine Ausgangsspannung VOUT einer elektrischen Last LD in Abhängigkeit eines pulsförmigen Laststeuersignals PWM1 geschaltet zugeführt wird. Die Versorgungsschaltung 1 weist einen geschaltet betriebenen Gleichspannungswandler DCC auf, welcher eine Spule L aufweist, die mit einem Ende an einem Spannungseingang zur Zuführung einer Eingangsspannung VIN angeschlossen ist und an ihrem anderen Ende über einen ersten Schalter SW1 mit einem Bezugspotenzialanschluss GND und über einen zweiten Schalter SW2 mit einem Ausgangsanschluss zur Abgabe der Ausgangsspannung VOUT verbunden ist. An den Ausgangsanschluss ist ein Ausgangskondensator COUT angeschlossen. Ferner ist zwischen dem Ausgangsanschluss und dem Bezugspotenzialanschluss GND eine Serienschaltung des durch das Laststeuersignal PWM1 gesteuerten Schalters und einer als Stromquelle dargestellten Last LD angeschlossen. Der Ausgangsanschluss ist zudem über einen Rückführungspfad FB, der eine Rückführungsschaltung FBC umfasst, mit einem nicht invertierenden Eingang eines Vergleichers DA verbunden. An diesem nicht invertierenden Eingang des Vergleichers liegt eine vom Rückführungspfad FB erzeugte Rückführungsspannung VFB an. Am invertierenden Eingang des Vergleichers DA wird eine Vergleichsspannung VREF zugeführt. Ein Vergleicherausgang VO des Vergleichers DA, an dem eine Kompensationsspannung VCOMP anliegt, ist mit einem Eingang einer Signalerzeugungseinheit PG verbunden. Ein weiterer Eingang der Signalerzeugungseinheit PG ist an einen Signalgenerator SG angeschlossen, welcher ein periodisches Signal, beispielsweise ein Dreiecksignal oder ein Sägezahnsignal erzeugt. Ausgangsseitig liefert die Signalerzeugungseinheit PG Schaltsignale S_SW1 und S_SW2 zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters SW1, SW2 des Gleichspannungswandlers DCC. 1 shows an embodiment of a supply circuit 1 with which an output voltage VOUT is supplied to an electrical load LD in response to a pulse-shaped load control signal PWM1. The supply circuit 1 has a switched DC-DC converter DCC, which has a coil L which is connected at one end to a voltage input for supplying an input voltage VIN and at its other end via a first switch SW1 to a reference potential terminal GND and via a second switch SW2 with a Output terminal for outputting the output voltage VOUT is connected. An output capacitor COUT is connected to the output terminal. Further, connected between the output terminal and the reference potential terminal GND is a series circuit of the switch controlled by the load control signal PWM1 and a load LD shown as a power source. The output terminal is also connected to a non-inverting input of a comparator DA via a feedback path FB, which comprises a feedback circuit FBC. At this non-inverting input of the comparator, there is a feedback voltage VFB generated by the feedback path FB. At the inverting input of the comparator DA, a comparison voltage VREF is supplied. A comparator output VO of the comparator DA, to which a compensation voltage VCOMP is applied, is connected to an input of a signal generating unit PG. Another input of the signal generation unit PG is connected to a signal generator SG which generates a periodic signal, for example a triangular signal or a sawtooth signal. On the output side, the signal generation unit PG supplies switching signals S_SW1 and S_SW2 for driving the first and second switches SW1, SW2 of the DC-DC converter DCC.

Der Vergleicher DA ist beispielsweise als Transkonduktanzverstärker, englisch Operational Transconductance Amplifier, OTA, ausgeführt, der einen Ausgangsstrom in Abhängigkeit der eingangsseitig anliegenden Spannung VFB, VREF abgibt, welcher über das Widerstandselement R1 in die Kompensationsspannung VCOMP umgesetzt wird.The comparator DA is embodied, for example, as a transconductance amplifier, English Operational Transconductance Amplifier, OTA, which outputs an output current as a function of the voltage VFB, VREF applied on the input side, which is converted into the compensation voltage VCOMP via the resistor element R1.

Die Versorgungsschaltung 1 umfasst ferner eine Puffereinheit PU1 mit einem ersten Kondensator K11, der über einen Schalter SMP1 und einem Anschlusspunkt TR1 beziehungsweise dem Vergleicherausgang VO verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des Kondensators K11 ist mit dem Bezugspotenzialanschluss GND verbunden. An den Kondensator K11 ist ein Pufferverstärker PV11 angeschlossen, der ausgangsseitig über einen Schalter SP1 mit einem Verbindungsknoten TC1 zwischen einem ersten Widerstandselement R1 und einem Pufferkondensator C1 angeschlossen ist. Das Widerstandselement R1 ist ferner an den Anschlusspunkt TR1 angeschlossen, und der Pufferkondensator C1 ist ferner mit dem Bezugspotenzialanschluss GND verbunden. Weiterhin ist der Pufferkondensator C1 über einen Schalter SD schaltbar überbrückt. Die Versorgungsschaltung 1 weist ferner eine Steuerschaltung CTRL auf, welche aus dem Laststeuersignal PWM1 ein Steuersignal S_SMP1 für den Schalter SMP1, ein Steuersignal S_SP1 für den Schalter SP1 und ein Steuersignal S_SD für den Schalter SD erzeugt.The supply circuit 1 further comprises a buffer unit PU1 with a first capacitor K11, which is connected via a switch SMP1 and a connection point TR1 or the comparator output VO. A second terminal of the capacitor K11 is connected to the reference potential terminal GND. Connected to the capacitor K11 is a buffer amplifier PV11, which is connected on the output side via a switch SP1 to a connection node TC1 between a first resistance element R1 and a buffer capacitor C1. The resistance element R1 is also at the connection point TR1 is connected, and the buffer capacitor C1 is further connected to the reference potential terminal GND. Furthermore, the buffer capacitor C1 is bridged via a switch SD switchable. The supply circuit 1 further comprises a control circuit CTRL, which generates from the load control signal PWM1 a control signal S_SMP1 for the switch SMP1, a control signal S_SP1 for the switch SP1 and a control signal S_SD for the switch SD.

Eine beispielhafte Ausgestaltung der Steuersignale ist in dem Signal-Zeit-Diagramm in 2 dargestellt. Das Laststeuersignal PWM1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein pulsweiten moduliertes, PWM-Signal, welches bewirkt, dass die Ausgangsspannung VOUT der Last LD nur während der Lastphasen, entsprechend einer logischen 1 beziehungsweise einer geschlossenen Schalterstellung zugeführt wird. Durch das Steuersignal S_SMP1, dessen aktive Phase einem abschließenden Zeitabschnitt der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 entspricht, wird der Schalter SMP1 in der aktiven Phase, die als Abtastphase bezeichnet werden kann, in einem geschlossenen Zustand versetzt, wodurch der Kondensator K11 auf die Kompensationsspannung VCOMP aufgeladen wird. Durch den Pufferverstärker PV11 wird die am Kondensator K11 anliegende Spannung in gepufferter Form, insbesondere ohne Ladungstransfer vom Kondensator K11, abgegeben und in Abhängigkeit des Steuersignals S_SP1 über den Schalter SP1 an den Knoten TC1 zugeführt. Dies geschieht insbesondere am Anfang der Lastphase des Laststeuersignals PWM1. Der Pufferverstärker PV11 ist beispielsweise als rückgekoppelter Operationsverstärker ausgeführt.An exemplary embodiment of the control signals is in the signal-time diagram in 2 shown. The load control signal PWM1 is in this embodiment, a pulse width modulated, PWM signal, which causes the output voltage VOUT of the load LD is supplied only during the load phases, corresponding to a logical 1 and a closed switch position. By the control signal S_SMP1 whose active phase corresponds to a final period of the load phase of the load control signal PWM1, the switch SMP1 in the active phase, which can be referred to as a sampling phase, is placed in a closed state, whereby the capacitor K11 is charged to the compensation voltage VCOMP , By the buffer amplifier PV11 the voltage applied to the capacitor K11 voltage in buffered form, in particular without charge transfer from the capacitor K11, delivered and fed in response to the control signal S_SP1 via the switch SP1 to the node TC1. This happens in particular at the beginning of the load phase of the load control signal PWM1. The buffer amplifier PV11 is designed, for example, as a feedback operational amplifier.

Durch das Beaufschlagen des Pufferkondensators C1 mit der gepufferten Kompensationsspannung wird dieser während der aktiven Phase des Steuersignals S_SP1, die auch als Vorladephase bezeichnet werden kann, auf den wert der gepufferten Kompensationsspannung vorgeladen. Dadurch kann ein Regelwert der Kompensationsspannung VCOMP schneller eingestellt werden, da nur Spannungsunterschiede zwischen der gepufferten Kompensationsspannung und der neu einzustellenden Kompensationsspannung ausgeglichen werden müssen.By applying the buffered compensation voltage to the buffer capacitor C1, it is precharged to the value of the buffered compensation voltage during the active phase of the control signal S_SP1, which may also be referred to as the precharging phase. As a result, a control value of the compensation voltage VCOMP can be set faster, since only voltage differences between the buffered compensation voltage and the compensation voltage to be newly set must be compensated.

In einer Ruhephase des Lastsignals PWM1 zwischen zwei Lastphasen kann der Pufferkondensator C1 über den Schalter SD und das entsprechende Steuersignal S_SD als Entladephase während der Ruhephase entladen werden. Dadurch wird zusätzliches Schalten nach der Lastphase verhindert, was zu einem Anstieg der Ausgangsspannung VOUT führen würde.In a rest phase of the load signal PWM1 between two load phases, the buffer capacitor C1 can be discharged via the switch SD and the corresponding control signal S_SD as a discharge phase during the rest phase. This prevents additional switching after the load phase, which would lead to an increase in the output voltage VOUT.

Wie aus 3 ersichtlich, wird durch die Pufferung eine gleichmäßigere und schneller eingeschwungene Kompensationsspannung VCDMP erreicht, so dass die Schaltsignal S_SW1, S_SW1 den Gleichspannungswandler DCC, der in diesem Ausführungsbeispiel als Boostkonverter dargestellt ist, schneller auf die gewünschte Ausgangsspannung VOUT einstellen können. Dadurch kommt es zu geringeren Spannungseinbrüchen bei ansteigenden Flanken. Dabei ist zu erkennen, dass bei der positiven Flanke des Laststeuersignals PWM1 zum Zeitpunkt tr ein geringerer Spannungseinbruch und eine nachfolgende geringe Spannungsüberhöhung beim Einschwingen der Ausgangsspannung VOUT erfolgen. Bei einem herkömmlichen Spannungswandler ohne Pufferung der Kompensationsspannung erfolgt üblicherweise ein Einbruch der Ausgangsspannung VOUT. Ferner ist aus dem Diagramm in 3 zu erkennen, dass bei abfallenden Flanken des Laststeuersignals PWM1 zu den Zeitpunkten tf ein geringer Anstieg der Ausgangsspannung VOUT zu beobachten ist, während bei Gleichspannungswandlern ohne gepufferte Kompensationsspannung üblicherweise ein deutliches Überschwingen zu erkennen ist.How out 3 As can be seen, a more uniform and faster stabilized compensation voltage VCDMP is achieved by the buffering, so that the switching signal S_SW1, S_SW1 the DC-DC converter DCC, which is shown in this embodiment as a boost converter, can set faster to the desired output voltage VOUT. This leads to lower voltage drops on rising edges. It can be seen that at the positive edge of the load control signal PWM1 at time tr, a lower voltage dip and a subsequent small voltage increase occur when settling the output voltage VOUT. In a conventional voltage converter without buffering the compensation voltage is usually a collapse of the output voltage VOUT. Further, from the diagram in FIG 3 to recognize that at falling edges of the load control signal PWM1 at the times tf, a slight increase in the output voltage VOUT is observed, while in DC-DC converters without buffered compensation voltage usually a significant overshoot can be seen.

Durch die geringe Welligkeit ΔOUT kommt es folglich auch zu geringeren Spannungsunterschieden am Ausgangskondensator COUT, der beispielsweise als Keramikkondensator ausgeführt ist. Dementsprechend werden hörbare Piezoeffekte bei einem solchen Keramikkondensator verringert. Weiterhin wird der Last LD eine gleichmäßigere Ausgangsspannung zugeführt, was sich insbesondere bei Leuchtmitteln als Last, beispielsweise LEDs, positiv auf das Helligkeitsempfinden auswirkt. Weiterhin ist durch die geringe Welligkeit der Spannung am Ausgangskondensator die elektromagnetische Verträglichkeit der Anordnung verbessert.Due to the low ripple ΔOUT, consequently, there are also lower voltage differences at the output capacitor COUT, which is designed, for example, as a ceramic capacitor. Accordingly, audible piezoelectric effects are reduced in such a ceramic capacitor. Furthermore, the load LD is supplied with a more uniform output voltage, which has a positive effect on the brightness sensation, in particular in the case of light-emitting means as a load, for example LEDs. Furthermore, the electromagnetic compatibility of the arrangement is improved by the low ripple of the voltage at the output capacitor.

4 zeigt ein weiteres Signal-Zeit-Diagramm mit Signalen in der Versorgungsschaltung aus 1, bei dem insbesondere ein Einschwingvorgang der Signale über die ersten Perioden eines Laststeuersignals PWM1 dargestellt ist. Dabei ist zu erkennen, dass jeweils der Endwert der Kompensationsspannung VCOMP zu Beginn der nächsten Lastphase des Laststeuersignals PWM1 wiederhergestellt wird und von dort auf den jeweiligen Endwert der Kompensationsspannung hin geregelt wird. In der vierten Periode des Laststeuersignals PWM1 entspricht beispielsweise der Regelwert der Kompensationsspannung VCOMP dem gepufferten Endwert der vorhergehenden Periode, so dass die gewünschte Ausgangsspannung VOUT nahezu sofort eingestellt werden kann. Die Lastspannung VLOAD über der Last LD erreicht bereits in der zweiten Periode einen gewünschten Wert. 4 shows another signal-time diagram with signals in the supply circuit 1 in which in particular a transient of the signals over the first periods of a load control signal PWM1 is shown. It can be seen that in each case the final value of the compensation voltage VCOMP is restored at the beginning of the next load phase of the load control signal PWM1 and is regulated from there to the respective end value of the compensation voltage. For example, in the fourth period of the load control signal PWM1, the control value of the compensation voltage VCOMP corresponds to the buffered end value of the previous period, so that the desired output voltage VOUT can be set almost instantaneously. The load voltage VLOAD across the load LD already reaches a desired value in the second period.

5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung dar, welches eine Weiterentwicklung der in 1 dargestellten Ausführungsform ist. Die in 5 dargestellte Ausführungsform ist zur Versorgung zweier elektrischen Lasten LD, LD2 ausgelegt, die jeweils in Serie mit einem Schalter an den Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC angeschlossen sind. Die beiden Schalter werden unabhängig voneinander durch ein erstes und ein zweites Laststeuersignal PWM1, PWM2 angesteuert, um die Lasten LD, LD2 jeweils geschaltet mit der Ausgangsspannung VOUT zu versorgen. 5 represents a further embodiment of a supply circuit, which is a further development of in 1 illustrated embodiment. In the 5 illustrated Embodiment is designed to supply two electrical loads LD, LD2, which are connected in series with a switch to the output terminal of the DC-DC converter DCC. The two switches are controlled independently of one another by a first and a second load control signal PWM1, PWM2 in order to supply the loads LD, LD2 in each case connected to the output voltage VOUT.

An den Vergleicherausgang VO sind neben der ersten Puffereinheit PU1 wenigstens zwei weitere Puffereinheiten PU2, PU3 angeschlossen, die vom Aufbau her jeweils der ersten Puffereinheit PU1 entsprechen. Beispielsweise sind die erste, die zweite und die dritte Puffereinheit PU1, PU2, PU3 identisch oder nahezu identisch aufgebaut. Dementsprechend umfasst die zweite Puffereinheit PU2 einen Kondensator K12 der über einen Schalter SMP2 an dem Knoten TR1 beziehungsweise den Vergleicherausgang VO direkt angeschlossen ist. Ferner ist an den Kondensator K12 ein Pufferverstärker PV12 angeschlossen, und ausgangsseitig über einen Schalter SP2 mit dem Knoten TC1 verbunden. In ähnlicher Weise weist die dritte Puffereinheit PU 3 einen Kondensator K13, der über einen Schalter SMP3 mit dem Knoten TR1 verbunden ist und an den ein weiterer Pufferverstärker PV13 angeschlossen ist. Ein Ausgang des Pufferverstärkers PV13 ist über einen Schalter P3 wiederum mit dem Knoten TC1 verbunden. Der Ausgang des ersten Pufferverstärkers PV11 ist zudem über einen Schalter SD1 und den Schalter SD mit dem Knoten TC1 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Pufferverstärkers PV12 über die Schalter SD2 und SD sowie der Ausgang des Pufferverstärkers PV13 über die Schalter SD3 und SD jeweils mit dem Knoten TC1 verbunden. Zudem ist der Knoten TC1 über den Schalter SD und einen Schalter SD0 mit dem Bezugspotenzialanschluss GND verbunden.At the comparator output VO, at least two further buffer units PU2, PU3 are connected in addition to the first buffer unit PU1, each of which corresponds structurally to the first buffer unit PU1. For example, the first, the second and the third buffer unit PU1, PU2, PU3 are identical or almost identical. Accordingly, the second buffer unit PU2 comprises a capacitor K12 which is directly connected via a switch SMP2 to the node TR1 or the comparator output VO. Furthermore, a buffer amplifier PV12 is connected to the capacitor K12, and connected on the output side via a switch SP2 to the node TC1. Similarly, the third buffer unit PU 3 has a capacitor K13, which is connected via a switch SMP3 to the node TR1 and to which a further buffer amplifier PV13 is connected. An output of the buffer amplifier PV13 is in turn connected to the node TC1 via a switch P3. The output of the first buffer amplifier PV11 is also connected via a switch SD1 and the switch SD to the node TC1. Furthermore, the output of the buffer amplifier PV12 is connected via the switches SD2 and SD and the output of the buffer amplifier PV13 via the switches SD3 and SD respectively to the node TC1. In addition, the node TC1 is connected to the reference potential terminal GND via the switch SD and a switch SD0.

Durch die zwei unabhängig schaltbaren Lasten LD, LD1 können bei der vorliegend dargestellten Ausführungsform vier unterschiedliche Lastfälle auftreten: Ein erster Lastfall, bei dem nur die erste Last LD mit der Ausgangsspannung VOUT versorgt wird, ein zweiter Lastfall, bei dem nur die zweite Last LD2 mit der Ausgangsspannung VOUT versorgt wird, ein dritter Lastfall, bei dem sowohl die erste als auch die zweite Last LD, LD2 mit der Ausgangsspannung VOUT versorgt werden, und ein vierter Lastfall, bei dem keine der Lasten LD, LD2 versorgt wird. Für jeden dieser Lastfälle ergibt sich grundsätzlich jeweils eine unterschiedliche eingeregelte Kompensationsspannung VCOMP am Vergleicherausgang VO, wobei bei dem vierten Lastfall, bei dem keine Versorgung erfolgt, eine Regelung auch unterbleiben kann. Für die anderen Lastfälle mit Versorgung kann mit den verschiedenen Puffereinheiten PU1, PU2, PU3 jeweils die für den Lastfall zugehörige Kompensationsspannung gepuffert werden, insbesondere am Ende einer jeweiligen Lastphase, und zu Beginn des nächsten Auftretens dieser Lastphase durch Vorladung des Kondensators C1 mit der gepufferten Kompensationsspannung wiederhergestellt werden.Due to the two independently switchable loads LD, LD1 four different load cases can occur in the presently illustrated embodiment: A first load case in which only the first load LD is supplied with the output voltage VOUT, a second load case, in which only the second load LD2 with a third load case in which both the first and the second load LD, LD2 are supplied with the output voltage VOUT, and a fourth load case in which none of the loads LD, LD2 is supplied. For each of these load cases, in principle, a different adjusted compensation voltage VCOMP results at the comparator output VO, wherein in the fourth load case in which no supply takes place, a control can also be omitted. For the other load cases with supply can be buffered with the various buffer units PU1, PU2, PU3 each associated with the load compensation case voltage, especially at the end of each load phase, and at the beginning of the next occurrence of this load phase by precharging the capacitor C1 with the buffered compensation voltage be restored.

6 zeigt ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm mit Laststeuersignalen PWM1, PWM2 und beispielhaften Schaltsignalen für die Schalter in den Puffereinheiten PU1, PU2, PU3. Hierbei ist zu beachten, dass in dem vorliegenden Signal-Zeit-Diagramm auf die Beschaltung der zweiten Puffereinheit verzichtet ist, eine solche Beschaltung aber in anderen Ausgestaltungsformen in entsprechender Weise möglich ist. 6 shows an exemplary signal-time diagram with load control signals PWM1, PWM2 and exemplary switching signals for the switches in the buffer units PU1, PU2, PU3. It should be noted that in the present signal-time diagram is dispensed with the wiring of the second buffer unit, such a circuit is possible but in other embodiments in a corresponding manner.

Die Laststeuersignale PWM1, PWM2 sind pulsmodulierte Signale, welche vorliegend die gleiche Periodendauer aber unterschiedliche Flankenzeitpunkte aufweisen. Aus der Überlagerung der Laststeuersignale PWM1, PWM2 ergeben sich die zuvor beschriebenen vier unterschiedlichen Lastfälle ST, wobei der Lastfall 0 keiner Last entspricht, der Lastfall 1 einer Belastung der zweiten Last LD2, der Lastfall 2 einer Belastung der ersten Last LD und der Lastfall 3 der gemeinsamen Belastung der Lasten LD, LD2. Aus den verschiedenen Lastfällen ST ergeben sich jeweils unterschiedliche Lastströme ILORD. Ähnlich wie bei dem in 2 dargestellten Signal-Zeit-Diagramm bestimmen die Steuersignale S_SMP1, S_SP1, S_SMP3, S_SP3 und S_SD entsprechende Schalterstellungen in den Puffereinheiten PU1 und PU3. Beispielsweise wird am Anfang der Lastphase 1 der Schalter SP1 durch das Steuersignal S_SP1 geschlossen, um die auf dem Kondensator K11 gepufferte Kompensationsspannung auf den Pufferkondensator C1 zu übertragen und so eine schnelle Regelung auf eine erforderlich Kompensationsspannung VCOMP zu erreichen. Am Ende dieser Lastphase ist der Schalter SP1 entsprechend geöffnet und der Schalter SMP1 wird in der entsprechenden Abtastphase durch das Steuersignal S_SMP1 geschlossen, um die eingeregelte Kompensationsspannung VCOMP auf den Kondensator K11 zu puffern. Insbesondere wird die im Lastfall 1 gepufferte Kompensationsspannung VCOMP auch während anderer dazwischen liegender Lastphasen, vorliegend beispielsweise in der Reihenfolge 3, 2, 0 gepuffert.The load control signals PWM1, PWM2 are pulse-modulated signals, which in the present case have the same period duration but different edge instants. The overlaying of the load control signals PWM1, PWM2 results in the four different load cases ST described above, the load case 0 corresponding to no load, the load case 1 loading the second load LD2, the load case 2 loading the first load LD and the load case 3 common load on the loads LD, LD2. Different load currents ILORD result from the different load cases ST. Similar to the in 2 represented signal-time diagram determine the control signals S_SMP1, S_SP1, S_SMP3, S_SP3 and S_SD corresponding switch positions in the buffer units PU1 and PU3. For example, at the beginning of the load phase 1, the switch SP1 is closed by the control signal S_SP1 in order to transfer the compensation voltage buffered on the capacitor K11 to the buffer capacitor C1 and thus to achieve rapid regulation to a required compensation voltage VCOMP. At the end of this load phase, the switch SP1 is correspondingly opened and the switch SMP1 is closed in the corresponding sampling phase by the control signal S_SMP1 to buffer the adjusted compensation voltage VCOMP to the capacitor K11. In particular, the buffered in the load case 1 compensation voltage VCOMP is also buffered during other intermediate load phases, in the present example, in the order 3, 2, 0.

Im anschließend folgenden Lastfall 3 erfolgt wiederum in einer entsprechenden Vorladephase durch das Steuersignal S_SP3 ein Schließen des Schalters SP3, um die auf dem Kondensator K13 gepufferte Kompensationsspannung auf den Pufferkondensator C1 zu übertragen. Wiederum wird die eingeregelte Spannung VCOMP am Ende der Lastphase des Lastfalls 3 über den Schalter SMP3 auf den Kondensator K13 gepuffert, gesteuert durch das Steuersignal S_SMP3.In the following load case 3, the control signal S_SP3 closes the switch SP3 once again in a corresponding precharge phase in order to transfer the compensation voltage buffered on the capacitor K13 to the buffer capacitor C1. Again, the regulated voltage VCOMP is buffered at the end of the load phase of the load case 3 via the switch SMP3 to the capacitor K13, controlled by the control signal S_SMP3.

Auf eine entsprechende Pufferung der Kompensationsspannung VCOMP für den Lastfall 2 wird vorliegend verzichtet, beispielsweise aufgrund der geringeren Last beziehungsweise dem geringeren Laststrom Iload während der Lastphase 2. Jedoch können in anderen Ausführungsformen auch entsprechende Steuersignale für eine Vorladephase und eine Abtastphase während der Lastphase 2 vorgesehen werden. In the present case, a corresponding buffering of the compensation voltage VCOMP for the load case 2 is dispensed with, for example due to the lower load or the lower load current Iload during the load phase 2. However, in other embodiments, corresponding control signals for a precharge phase and a sampling phase during the load phase 2 can be provided ,

In der Lastphase 0, dem unbelasteten Fall, kann der Pufferkondensator C1 über den Schalter SD, gesteuert durch das Steuersignal S_SD entladen werden. Eine solche Entladung kann beispielsweise durch gleichzeitige Ansteuerung des Schalters SD0 erfolgen, so dass der Pufferkondensator C1 vollständig entladen ist. Alternativ kann eine Entladung auch definiert auf die gepufferte Kompensationsspannung des nächstfolgenden Lastfalls erfolgen, der vorliegenden der Lastfall 1 ist. Dementsprechend kann gleichzeitig mit dem Schalter SD auch der Schalter SD1 geschlossen werden, wodurch im folgenden Lastfall eine Einregelung beispielsweise schneller erfolgen kann.In the load phase 0, the unloaded case, the buffer capacitor C1 can be discharged via the switch SD, controlled by the control signal S_SD. Such a discharge can take place, for example, by simultaneous activation of the switch SD0, so that the buffer capacitor C1 is completely discharged. Alternatively, a discharge can also be defined to the buffered compensation voltage of the next load case, which is the load case of the present case. Accordingly, the switch SD1 can also be closed simultaneously with the switch SD, as a result of which, in the following load case, for example, a regulation can take place more quickly.

Die in Zusammenhang mit 5 und 6 beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft gewählt. Insbesondere können auch eine größere Anzahl an parallel geschalteten, insbesondere unabhängig geschalteten Lasten am Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC vorgesehen werden. Mit dem erläuterten Prinzip der Lastfälle erhöht sich durch die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten jeweils angesteuerter Lasten die Anzahl der auftretenden Lastfälle. Dementsprechend können in der Versorgungsschaltung auch weitere Puffereinheiten mit gleichem Aufbau vorgesehen werden, welche durch entsprechend zu generierende Steuersignale jeweils für eine Vorladephase und eine Abtastphase angesteuert werden. Die Erzeugung der entsprechenden Steuersignale kann wiederum in einer entsprechenden Steuereinheit CTRL erfolgen, welche beispielsweise durch logische Verknüpfungen und Zeitglieder aus den entsprechenden Laststeuersignalen die Steuersignale für die Schalter in den Puffereinheiten erzeugt.The related to 5 and 6 described embodiments are chosen only by way of example. In particular, a larger number of loads connected in parallel, in particular independently switched, can also be provided at the output terminal of the DC-DC converter DCC. With the explained principle of load cases increases the number of occurring load cases by the various possible combinations of each controlled loads. Accordingly, further buffer units with the same structure can be provided in the supply circuit, which are controlled by respective control signals to be generated in each case for a precharge phase and a sampling phase. The generation of the corresponding control signals can in turn be carried out in a corresponding control unit CTRL, which generates the control signals for the switches in the buffer units, for example, by logic operations and timers from the corresponding load control signals.

Dadurch lassen sich auch bei einer größeren Anzahl parallel versorgter Lasten geringe Welligkeiten in der Ausgangsspannung VOUT erzeugen. Dadurch ergibt sich für die einzelnen Lastfälle eine schnellere Regelung, welche zu einem verbesserten Betriebsverhalten für die Versorgungsschaltung und die angeschlossenen Lasten führt.As a result, small ripples in the output voltage VOUT can be generated even with a larger number of loads supplied in parallel. This results in a faster control for the individual load cases, which leads to improved performance for the supply circuit and the connected loads.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung 1, welches auf der in 1 gezeigten Ausführungsform basiert. Der Gleichspannungswandler DCC ist wiederum als Boostkonverter ausgeführt, der aus einer geringeren Eingangsspannung VIN eine höhere Ausgangsspannung VOUT erzeugt. Die Signalerzeugungseinheit PG umfasst hierbei einen als Operationsverstärker ausgebildeten Differenzverstärker, der die Kompensationsspannung VCOMP mit dem periodischen Rampensignal, beispielsweise einem Dreiecksignal oder einem Sägezahnsignal, vergleicht. Das Vergleichsergebnis wird in der Signalerzeugungseinheit PG weiterverarbeitet um die Schaltsignale S_SW1 und S_SW2 zu erzeugen, welche die entsprechenden Schalter SW1, SW2 des Gleichspannungswandlers DCC ansteuern. 7 shows a further embodiment of a supply circuit 1 which is on the in 1 shown embodiment. The DC-DC converter DCC is in turn designed as a boost converter, which generates a higher output voltage VOUT from a lower input voltage VIN. The signal generating unit PG in this case comprises a differential amplifier designed as an operational amplifier, which compares the compensation voltage VCOMP with the periodic ramp signal, for example a triangular signal or a sawtooth signal. The comparison result is further processed in the signal generation unit PG in order to generate the switching signals S_SW1 and S_SW2, which actuate the corresponding switches SW1, SW2 of the DC-DC converter DCC.

Am Vergleicherausgang VO ist neben dem Widerstandselement R1 und dem ersten Pufferkondensator C1 auch ein zweiter Pufferkondensator C2 vorgesehen, der direkt am Vergleicherausgang VO angeschlossen ist. Die Kondensatoren C1, C2 sind jeweils über Schalter SD, SD' überbrückbar, um eine Entladung zu ermöglichen. Die Puffereinheit PU1 umfasst neben den bereits in 1 und 5 dargestellten Elementen einen zweiten Pufferverstärker PV21, der den Vergleicherausgang VO mit dem Kondensator K11 über den Schalter SMP1 verbindet. Dementsprechend wird im Betrieb der Anordnung die Kompensationsspannung VCOMP in gepufferter Form weitergeführt und während der Abtastphase zum Laden des Kondensators K11 verwendet. Dadurch wird insbesondere während der Vorladephase der Ausgang des Vergleichers DA weniger beziehungsweise nicht belastet, so dass während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 die Ausgangsspannung VCOMP ungestört eingeregelt beziehungsweise beibehalten werden kann. Ein Kapazitätswert der zweiten Pufferkapazität C2 ist vorzugsweise geringer als der Kapazitätswert der ersten Pufferkapazität C1.At the comparator output VO a second buffer capacitor C2 is provided in addition to the resistance element R1 and the first buffer capacitor C1, which is connected directly to the comparator output VO. The capacitors C1, C2 can each be bridged via switches SD, SD 'in order to allow a discharge. The buffer unit PU1 comprises, in addition to those already in 1 and 5 elements shown a second buffer amplifier PV21, which connects the comparator output VO with the capacitor K11 via the switch SMP1. Accordingly, during operation of the arrangement, the compensation voltage VCOMP is continued in buffered form and used during the sampling phase for charging the capacitor K11. As a result, in particular during the precharge phase, the output of the comparator DA is less or not loaded, so that during the load phase of the load control signal PWM1 the output voltage VCOMP can be adjusted or maintained undisturbed. A capacitance value of the second buffer capacitance C2 is preferably smaller than the capacitance value of the first buffer capacitance C1.

Durch das Entladen der Pufferkapazitäten C1, C2 während der Ruhephase des Laststeuersignals PWM1 wird ein Überschwingen der Ausgangsspannung VOUT während der Ruhephase verhindert beziehungsweise eingeschränkt. Ohne das Entladen würden die Pufferkapazitäten beispielsweise durch den Vergleicher DA auf einen entsprechenden Wert der Kompensationsspannung heruntergebracht werden, da während der Ruhephase keine aktive Last am Spannungsausgang des Gleichspannungswandlers DCC anliegt.By discharging the buffer capacitors C1, C2 during the quiescent phase of the load control signal PWM1, an overshoot of the output voltage VOUT during the quiescent phase is prevented or restricted. Without discharging, the buffer capacitances would be brought down, for example by the comparator DA to a corresponding value of the compensation voltage, since no active load is applied to the voltage output of the DC-DC converter DCC during the rest phase.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Versorgungsschaltung, welche insbesondere eine Weiterentwicklung der in 7 dargestellten Ausführungsform bildet. Die Puffereinheit PU1 umfasst in dieser Ausführungsform eine Serienschaltung von Pufferverstärkern PV21, PV31 und PV11 mit jeweils dazwischen geschalteten Kondensatoren K11 und K21. Hierbei ist der Pufferverstärker PV21 eingangsseitig an den Vergleicherausgang VO und ausgangsseitig über einen Schalter SPWM, der durch das Laststeuersignal PWM1 angesteuert wird, mit dem Kondensator K21 und einem Eingang des Pufferverstärkers PV31 verbunden. Dieser Pufferverstärker PV31 ist ausgangsseitig über den Schalter S_NP1 mit dem Kondensator K11 und einem Eingang des Pufferverstärkers PV11 verbunden. Der Pufferverstärker PV11 ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen über den Schalter SP1 mit dem Verbindungsknoten des Widerstandselements R1 und des ersten Pufferkondensators C1 verbunden. Der Schalter NP1 wird über ein Steuersignal S_NP1 angesteuert, welches sich insbesondere durch Invertieren des Steuersignals S_SP1 ergibt. 8th shows a further embodiment of a supply circuit, which in particular a further development of in 7 illustrated embodiment forms. The buffer unit PU1 in this embodiment comprises a series circuit of buffer amplifiers PV21, PV31 and PV11, each having capacitors K11 and K21 connected therebetween. In this case, the buffer amplifier PV21 on the input side to the comparator output VO and the output side via a switch SPWM, by the Load control signal PWM1 is driven, connected to the capacitor K21 and an input of the buffer amplifier PV31. This buffer amplifier PV31 is connected on the output side via the switch S_NP1 to the capacitor K11 and to an input of the buffer amplifier PV11. The buffer amplifier PV11 is connected to the connection node of the resistance element R1 and the first buffer capacitor C1 via the switch SP1 as in the previously described embodiments. The switch NP1 is controlled via a control signal S_NP1, which results in particular by inverting the control signal S_SP1.

Dementsprechend wird während der gesamten Lastphase des Laststeuersignals PWM1 der zweite Kondensator K21 mit der durch den Pufferverstärker PV21 gepufferten Kompensationsspannung VCOMP aufgeladen. Die auf dem Kondensator K21 gespeicherte Spannung wird während des Zeitabschnitts der Lastphase, der nicht der Vorladephase entspricht, über den Pufferverstärker PV31 zur Aufladung des ersten Kondensators K11 verwendet. Der genannte Zeitabschnitt entspricht somit im Wesentlichen der Abtastphase der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Insbesondere erfolgt eine Änderung der Ladung beziehungsweise Spannung auf dem Kondensator K11 nur während der Zeit der Lastphase des Laststeuersignals PWM1, bei dem keine Vorladung der Pufferkondensatoren C1, C2 erfolgt.Accordingly, during the entire load phase of the load control signal PWM1, the second capacitor K21 is charged with the compensation voltage VCOMP buffered by the buffer amplifier PV21. The voltage stored on the capacitor K21 is used during the time period of the load phase, which does not correspond to the precharge phase, via the buffer amplifier PV31 for charging the first capacitor K11. The named period of time thus substantially corresponds to the sampling phase of the previously described embodiments. In particular, there is a change in the charge or voltage on the capacitor K11 only during the time of the load phase of the load control signal PWM1, in which no precharging of the buffer capacitors C1, C2 takes place.

Durch den zusätzlichen Pufferverstärker PV31, im Vergleich zur in 7 dargestellten Ausführungsform, wird eine weiterhin verbesserte Entkopplung der gepufferten Spannungswerte voneinander erreicht.Due to the additional buffer amplifier PV31, compared to in 7 illustrated embodiment, a further improved decoupling of the buffered voltage values is achieved from each other.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Versorgungsschaltung, die im Wesentlichen auf der in 7 dargestellten Ausführungsform basiert. Jedoch ist der Gleichspannungswandler DCC in dieser Ausführungsform als Buck-Konverter ausgeführt, welcher eine eingangsseitig anliegende Eingangsspannung VIN in eine geringere ausgangsseitig anliegende Ausgangsspannung VOUT umsetzt. Dementsprechend ist die Position der Schalter SW1, SW2 gegenüber den zuvor dargestellten Ausführungsformen verändert. Im Übrigen ergeben sich jedoch gleichartige Betriebsweisen, insbesondere bezüglich der Regelung der Ausgangsspannung VOUT und der Pufferung der zur Regelung verwendeten Kompensationsspannung VCOMP. 9 shows a further embodiment of a supply circuit, substantially on the in 7 illustrated embodiment. However, the DC-DC converter DCC is designed in this embodiment as a buck converter, which converts an input voltage applied to the input side VIN into a lower output side voltage VOUT. Accordingly, the position of the switches SW1, SW2 is changed from the previously illustrated embodiments. Incidentally, however, similar operating modes result, in particular with regard to the regulation of the output voltage VOUT and the buffering of the compensation voltage VCOMP used for the regulation.

10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Versorgungsschaltung 1 die im Wesentlichen auf der Ausführungsform basiert, die in 8 dargestellt ist. Hierbei ist der Rückführungspfad FB abgewandelt ausgestaltet. Zudem ist die Last LD in Form von Leuchtdioden zwischen einem Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC und eine mit dem Bezugspotenzialanschluss GND verbundene Stromsenke ISNK schaltbar angeschlossen. Der Gleichspannungswandler DCC ist wiederum als Boostkonverter ausgeführt. Der Rückführungspfad FB weist einen ersten Zweig FB1 auf, der den Gleichspannungswandler DCC über einen Schalter SFB1 und ein erstes Rückkoppelelement FBC1 mit dem Vergleicher DA verbindet, um diesen die Rückführungsspannung FVB zu liefern. Der erste Zweig FB1 ist über den Schalter SFB1, der durch das Laststeuersignal PWM1 angesteuert wird, entweder mit dem Spannungsausgang des Gleichspannungswandlers DCC verbunden, an dem die Ausgangsspannung VOUT abgegeben wird, oder mit einem Anschluss zwischen der Last LD und der Stromsenke ISNK beziehungsweise dem entsprechenden Schalter dazwischen. Dementsprechend wird in einer Lastphase die Spannung unterhalb der Last LD beziehungsweise über die Stromsenke ISNK zurückgeführt, während in einer Ruhephase des Laststeuersignals PWM1 die am Ausgangsanschluss anliegende Spannung VOUT direkt zurückgeführt. wird. 10 shows a further embodiment of a supply circuit 1 which is essentially based on the embodiment described in 8th is shown. Here, the return path FB is configured modified. In addition, the load LD in the form of light-emitting diodes is switchably connected between an output terminal of the DC-DC converter DCC and a current sink ISNK connected to the reference potential terminal GND. The DC-DC converter DCC is again designed as a boost converter. The feedback path FB has a first branch FB1, which connects the DC-DC converter DCC via a switch SFB1 and a first feedback element FBC1 to the comparator DA to supply the feedback voltage FVB. The first branch FB1 is connected via the switch SFB1, which is driven by the load control signal PWM1, either to the voltage output of the DC-DC converter DCC, at which the output voltage VOUT is output, or to a connection between the load LD and the current sink ISNK or the corresponding one Switch in between. Accordingly, in a load phase, the voltage is fed back below the load LD or via the current sink ISNK, while in a quiescent phase of the load control signal PWM1, the voltage VOUT applied to the output terminal is fed back directly. becomes.

Ein zweiter Zweig FB2 des Rückführungspfads FB verbindet den Spannungsausgang des Gleichspannungswandlers DCC über Schalter SF32, SF33 und einem zweiten Rückführungselement FBC2 mit dem zweiten Ausgang des Vergleichers DA, um eine angepasstere Vergleichsspannung VREF an den Vergleicher DA zu liefern. An den zweiten Rückführungszweig FB2 ist zudem ein Kondensator CS angeschlossen, der während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 die am Ausgangsanschluss anliegende Ausgangsspannung VOUT speichert. Ferner ist eine Referenzspannungsquelle V2 vorgesehen, die über den Schalter SFB3 schaltbar an den zweiten Rückführungszweig FB2 angeschaltet werden kann. Während der Lastphase PWM1 wird dementsprechend die von der Referenzspannungsquelle V2 gelieferte Spannung rückgeführt, um eine Regelung der an der Stromsenke ISNK anliegenden Spannung auf diesen Spannungswert zu bewirken. Während der Ruhephase des Laststeuersignals PWM1 wird die auf dem Kondensator CS gespeicherte Ausgangsspannung VOUT zurückgeführt, um eine Regelung der Ausgangsspannung VOUT in der Ruhephase auf den zuvor gespeicherten Wert zu erreichen.A second branch FB2 of the feedback path FB connects the voltage output of the DC-DC converter DCC via switches SF32, SF33 and a second feedback element FBC2 to the second output of the comparator DA to provide a more adjusted comparison voltage VREF to the comparator DA. A capacitor CS, which stores the output voltage VOUT applied to the output terminal during the load phase of the load control signal PWM1, is also connected to the second feedback branch FB2. Further, a reference voltage source V2 is provided, which can be switched via the switch SFB3 switchable to the second feedback branch FB2. Accordingly, during the load phase PWM1, the voltage supplied by the reference voltage source V2 is fed back to effect a regulation of the voltage applied to the current sink ISNK to this voltage value. During the quiescent phase of the load control signal PWM1, the output voltage VOUT stored on the capacitor CS is fed back to achieve regulation of the output voltage VOUT in the quiescent phase to the previously stored value.

Die Pufferung der zur Regelung verwendeten Kompensationsspannung VCOMP entspricht den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.The buffering of the compensation voltage VCOMP used for the regulation corresponds to the previously described embodiments.

Durch die Regelung der Spannung über die Stromsenke ISNK wird insbesondere ein definierter Senkenstrom durch die Stromsenke ISNK beziehungsweise die Last LD während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 erreicht.By regulating the voltage across the current sink ISNK, in particular a defined drain current is achieved by the current sink ISNK or the load LD during the load phase of the load control signal PWM1.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Versorgungsschaltung 1, die wiederum auf der in 8 beschriebenen Ausführungsform basiert. Der Rückführungspfad FB umfasst ähnlich wie bei 10 einen ersten und einen zweiten Rückführungszweig FB1, FB2 zur Rückführung einer Rückführungsspannung VFB und einer Vergleichsspannung VREF. Der Gleichspannungswandler DCC ist wiederum als Boost-Konverter ausgeführt. Am Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC ist eine Stromquelle ISRC angeschlossen, die über einen durch das Laststeuersignal PWM1 gesteuerten Schalter einen Strom an die wiederum als Leuchtdioden ausgeführte Last LD abgibt. Ähnlich wie bei der in 10 dargestellten Ausführungsform führt der erste Rückführungszweig FB1 während einer Ruhephase des Laststeuersignals PWM1 die Ausgangsspannung VOUT zurück, um die Rückführungsspannung VFB zu erzeugen. Während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 wird über den Schalter SFB1 die Spannung über der Last LD zur Erzeugung der Rückführungsspannung VFB zurückgeführt. Weiterhin wird über den Schalter SFB2 während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 der Kondensator C1 im zweiten Rückführungszweig FB2 mit der Ausgangsspannung VOUT aufgeladen, um den entsprechenden gepufferten Spannungswert in der Ruhephase über den Schalter SFB3 zur Erzeugung der Vergleichsspannung VREF zurückzuführen. Während der Lastphase ist der zweite Rückführungszweig FB2 über eine Spannungsquelle V3 mit dem Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC verbunden, an dem die Ausgangsspannung VOUT anliegt. Dementsprechend wird zur Erzeugung der Vergleichsspannung VREF die Summe der Ausgangsspannung VOUT und der Spannung der Spannungsquelle V3 zurückgeführt. Eine Regelung erfolgt somit derart, dass eine definierte Spannung, nämlich die Spannung der Spannungsquelle V3 über die Stromquelle ISRC abfällt während der Lastphase. 11 shows a further embodiment of a supply circuit 1 , in turn, on the in 8th described embodiment. The feedback path FB includes similar to 10 a first and a second feedback branch FB1, FB2 for returning a feedback voltage VFB and a comparison voltage VREF. The DC-DC converter DCC is again designed as a boost converter. At the output terminal of the DC-DC converter DCC, a current source ISRC is connected, which emits a current controlled by the load control signal PWM1 switch to the in turn designed as a light emitting diode LD. Similar to the in 10 In the illustrated embodiment, during a quiescent phase of the load control signal PWM1, the first feedback branch FB1 returns the output voltage VOUT to produce the feedback voltage VFB. During the load phase of the load control signal PWM1, the voltage across the load LD is fed back via the switch SFB1 to generate the feedback voltage VFB. Furthermore, via the switch SFB2 during the load phase of the load control signal PWM1, the capacitor C1 in the second feedback branch FB2 is charged with the output voltage VOUT to return the corresponding buffered voltage value in the quiescent phase via the switch SFB3 to generate the comparison voltage VREF. During the load phase, the second feedback branch FB2 is connected via a voltage source V3 to the output terminal of the DC-DC converter DCC, to which the output voltage VOUT is applied. Accordingly, to generate the comparison voltage VREF, the sum of the output voltage VOUT and the voltage of the voltage source V3 is fed back. A regulation thus takes place in such a way that a defined voltage, namely the voltage of the voltage source V3, drops via the current source ISRC during the load phase.

12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Versorgungsschaltung 1, die wiederum auf der in 8 dargestellten Ausführungsform basiert. Am Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers DCC ist ähnlich wie bei 11 eine Reihenschaltung in einer Stromquelle ISRC eines durch das Laststeuersignal PWM gesteuerten Schalters und der als Leuchtdioden ausgeführten Last LD angeschlossen. Der Rückführungspfad FB ist über einen Schalter SFB4 an der Last LD angeschlossen, um während der Lastphase des Laststeuersignals PWM1 die Lastspannung VLOAD über der Last LD zurückzuführen. Insbesondere wird während der Lastphase ein Kondensator CS2 mit der Lastspannung VLOAD aufgeladen. Über ein Differenzglied wird die Lastspannung VLOAD beziehungsweise die auf dem Kondensator CS2 gespeicherte Spannung von der momentanen Ausgangsspannung VOUT abgezogen, um daraus die Rückführungsspannung VFB zu erzeugen. Dadurch wird wiederum erreicht, dass ein fester Spannungsabfall über die Stromquelle ISRC und dadurch ein definierter Strom eingestellt werden. 12 shows a further embodiment of a supply circuit 1 , in turn, on the in 8th illustrated embodiment. At the output terminal of the DC-DC converter DCC is similar to 11 a series circuit connected in a current source ISRC of a controlled by the load control signal PWM switch and the light emitting diode designed as a load LD. The feedback path FB is connected to the load LD via a switch SFB4 to return the load voltage VLOAD across the load LD during the load phase of the load control signal PWM1. In particular, a capacitor CS2 is charged with the load voltage VLOAD during the load phase. Via a differential element, the load voltage VLOAD or the voltage stored on the capacitor CS2 is subtracted from the instantaneous output voltage VOUT in order to generate the feedback voltage VFB therefrom. This in turn ensures that a fixed voltage drop across the current source ISRC and thus a defined current can be set.

In den verschiedenen zuvor dargestellten Ausführungsformen können die Puffereinheit beziehungsweise die Puffereinheiten eingangsseitig direkt am Vergleicherausgang VO, wie vorliegend dargestellt oder alternativ am Verbindungsknoten des Widerstandselements R1 und des Pufferkondensators C1 angeschlossen werden. Weiterhin kann eine Rückführung der gepufferten Kompensationsspannung aus der beziehungsweise den Puffereinheiten direkt an den Vergleicherausgang VO oder den genannten Knotenpunkt des Widerstandselements R1 und des Pufferkondensators C1 erfolgen.In the various embodiments described above, the buffer unit or the buffer units can be connected on the input side directly at the comparator output VO, as shown here or alternatively at the connection node of the resistance element R1 and the buffer capacitor C1. Furthermore, a return of the buffered compensation voltage from the buffer unit (s) can take place directly at the comparator output VO or the named node of the resistance element R1 and the buffer capacitor C1.

Die dargestellten Schalter, insbesondere die Schalter SW1, SW2 können in herkömmlicher Form ausgeführt sein, beispielsweise als MOSFET-Schalter, Bipolarschalter, JFET-Schalter oder andere Halbleiterschalter. Das Schaltsignal S_SW2 ergibt sich beispielsweise durch Invertierung des Schaltsignals S_SW1 mit einer Schaltung, die ein Überlappen positiver Pulse verhindert, insbesondere für eine kontinuierliche Betriebsart. Für eine nicht kontinuierliche Betriebsart kann der Schalter SW2 beispielsweise als geschaltete Diode ausgeführt sein oder sich derart verhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Schalter SW2 auch durch eine Diode ersetzt werden, die vom Eingang des Gleichspannungswandlers DCC über die Spule L zum Ausgang hin in Durchlassrichtung geschaltet ist.The illustrated switches, in particular the switches SW1, SW2 may be implemented in conventional form, for example as MOSFET switches, bipolar switches, JFET switches or other semiconductor switches. The switching signal S_SW2 results, for example, by inverting the switching signal S_SW1 with a circuit which prevents an overlapping of positive pulses, in particular for a continuous operating mode. For a non-continuous mode of operation, the switch SW2 may, for example, be designed as a switched diode or behave in this way. In various embodiments, the switch SW2 can also be replaced by a diode which is connected in the forward direction from the input of the DC-DC converter DCC via the coil L to the output.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können beliebig miteinander kombiniert werden, insbesondere bezüglich der Ausgestaltung der Puffereinheiten und der Anzahl eingesetzter Puffereinheiten. Weiterhin sind auch die speziellen Ausgestaltungsformen des Gleichspannungswandlers DCC nur beispielhaft zu verstehen und können durch beliebige andere geschaltete Gleichspannungswandler ersetzt werden. Ebenso sind die beschriebenen Regelgrößen VFB, VREF und deren Erzeugung abwandelbar.The exemplary embodiments described above can be combined with one another as desired, in particular with regard to the configuration of the buffer units and the number of buffer units used. Furthermore, the special embodiments of the DC-DC converter DCC are only to be understood as examples and can be replaced by any other switched DC-DC converter. Likewise, the described control variables VFB, VREF and their generation can be modified.

Claims

Supply circuit ( 1 ) for an electrical load (LD) to which an output voltage (VOUT) is supplied in response to a pulse-shaped load control signal (PWM1), the supply circuit ( 1 ) - a switched DC-DC converter (DCC) for generating the output voltage (VOUT) from an input voltage (VIN) on the basis of a pulse-shaped switching signal (S_SW1, S_SW2); A feedback path (FB) for generating a feedback voltage (VFB) based on the output voltage (VOUT); - a comparator (DA) arranged to generate a compensation voltage (VCOMP) at a comparator output (VO) of the comparator (DA) based on a comparison of the feedback voltage (VFB) with a comparison voltage (VREF); - A signal generating unit (PG) for generating the switching signal (S_SW1, S_SW2) on the basis of the compensation voltage (VCOMP); and a buffer unit (PU1) arranged to buffer the compensation voltage (VCOMP) during a time period of a load phase of the load control signal (PWM1) and during a time period of a subsequent load phase of the load control signal (PWM1) to apply this buffered compensation voltage to the comparator output ( VO) coupled connection (TC1, TR1).

Supply circuit ( 1 ) according to claim 1, wherein the buffer unit (PU1) has a first capacitor (K11), which is switchably coupled to the comparator output (VO), and a first buffer amplifier (PV11), the input side connected to the first capacitor (K11) and The output side is switchably coupled to the comparator output (VO).

Supply circuit ( 1 ) according to claim 2, wherein the buffer unit (PU1) has a second buffer amplifier (PV21), which is the input side coupled to the comparator output (VO) and the output side switchable with the first capacitor (K11).

Supply circuit ( 1 ) according to claim 3, wherein the buffer unit (PU1) comprises a second capacitor (K21) and a third buffer amplifier (PV31), the input side to the second capacitor (K21) and switchably connected to an output of the second buffer amplifier (PV21) and the output side switchably connected to the first capacitor (K11).

Supply circuit ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, which is designed for the switched supply of the output voltage (VOUT) to a further electrical load (LD2) in dependence on a further pulse-shaped load control signal (PWM2), the supply circuit ( 1 ) further comprising a second buffer unit (PU2) arranged to buffer the compensation voltage (VCOMP) during a time period of a load phase of the further load control signal (PWM2), and during a time period of a subsequent load phase of the further load control signal, this buffered compensation voltage at one with the comparator output (VO) coupled connection (TC1, TR1).

Supply circuit ( 1 ) according to claim 5, further comprising a third buffer unit (PU3), which is adapted to buffer the compensation voltage (VCOMP) during a period of a common load phase of the load control signal (PWM1) and the further load control signal (PWM1) and a following common time period Load phase of the load control signal (PWM1) and the further load control signal to deliver this buffered compensation voltage at a coupled to the comparator output (VO) terminal (TC1, TR1).

Supply circuit ( 1 ) according to one of Claims 1 to 6, in which the comparator (DA) has a buffer capacitor (C1, C2) connected to the comparator output (VO) and is set up during a period of a rest phase of the load control signal, in particular at the beginning of the rest phase, the buffer capacitor (C1, C2) to discharge.

Supply circuit ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the signal generating unit (PG) is adapted to generate the switching signal (S_SW1, S_SW2) on the basis of a comparison of the compensation voltage (VCOMP) with a periodic signal, in particular a triangular signal or a sawtooth signal ,

Supply circuit ( 1 ) according to one of Claims 1 to 8, in which the comparator (DA) has a transconductance amplifier with a resistor element (R1) connected on the output side.

Supply circuit ( 1 ) according to one of Claims 1 to 9, in which a first buffer capacitor (C2) is connected directly to the comparator output (VO) and a second buffer capacitor (C1) is connected via a resistance element (R1).

Supply circuit ( 1 ) according to claim 10, wherein the buffer unit (PU1) for buffering the compensation voltage (VCOMP) is connected directly or via a resistance element (R1) to the comparator output (VO) and for outputting the buffered compensation voltage directly or via a resistive element (R1) connected to the comparator output (VO).

A method for supplying an electrical load (LD), the method comprising: - generating an output voltage (VOUT) from an input voltage (VIN) on the basis of a pulse-shaped switching signal (S_SW1, S_SW2); Switching the output voltage (VOUT) to the electrical load (LD) in response to a pulse-shaped load control signal (PWM1); Generating a feedback voltage (VFB) based on the output voltage (VOUT); - generating a compensation voltage (VCOMP) at a comparator output (VO) based on a comparison of the feedback voltage (VFB) with a comparison voltage (VREF); Generating the switching signal (S_SW1, S_SW2) on the basis of the compensation voltage (VCOMP); - Buffering the compensation voltage (VCOMP) during a period of a load phase of the load control signal (PWM1); and - outputting the compensating voltage buffered with respect to the load control signal (PWM1) at a terminal (TC1, TR1) coupled to the comparator output (VO) during a period of a subsequent load phase of the load control signal (PWM1).

The method of claim 12, further comprising Switching the output voltage (VOUT) to a further electrical load (LD) in response to a further pulse-shaped load control signal (PWM2); - Buffering the compensation voltage (VCOMP) during a period of a load phase of the further load control signal (PWM2); and Outputting the compensating voltage buffered with respect to the further load control signal (PWM2) at the terminal (TC1, TR1) coupled to the comparator output (VO) during a time period of a subsequent load phase of the further load control signal (PWM2).

The method of claim 13, further comprising - Buffering the compensation voltage (VCOMP) during a period of a common load phase of the load control signal (PWM1) and the further load control signal (PWM2); and Outputting the compensation voltage buffered with respect to the common load phase of the load control signal (PWM1) and the further load control signal (PWM2) at the terminal (TC1, TR1) coupled to the comparator output (VO) during a time period of a following common load phase of the load control signal (PWM1) and further load control signal (PWM2).