DE102004033980A1 - Control of an electrical load such as a light emitting diode has load current measured and compared with reference - Google Patents

Control of an electrical load such as a light emitting diode has load current measured and compared with reference Download PDF

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DE102004033980A1
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Emanuele Bodano
Michael Lenz
Andrea Logiudice
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Abstract

Connected between the terminals [2,3] are a current sensing resistor [R] and a load stage [10]. The sensed value is compared [7] with a reference [Uref] to generate an error value [UD] that is then used as input to a drive amplifier [8] that controls the load.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, wie z.B. einer Leuchtdiode (LED), mit einem elektrischen Strom.The The invention relates to a method and a circuit arrangement for driving a load, e.g. a light emitting diode (LED), with an electric current.

Eine klassische Methode bzw. Schaltungsanordnung um eine Last, z.B. eine LED, mit einer vorbestimmten Stromstärke anzusteuern besteht in der Reihenschaltung eines vorzugsweise ohmschen Widerstands zur Last. Diese Lösung arbeitet nur dann zuverlässig, wenn der Spannungsabfall an der Last und die Spannung der Energiequelle konstant sind. Dies trifft jedoch in den meisten Fällen nicht zu. Eine höhere Quellenspannung führt zu einer höheren Stromstärke und einer höheren Verlustleistung in der Last, was wiederum mit einer verringerten Lebensdauer der Last verbunden ist. Im Falle einer LED als Last führt eine veränderte Stromstärke darüber hinaus zu einer nicht gleichbleibenden Helligkeit.A classical method or circuitry around a load, e.g. a LED, to drive with a predetermined amperage consists in the series connection of a preferably ohmic resistor to Load. This solution only works reliably, when the voltage drop across the load and the voltage of the power source are constant. However, this is not true in most cases to. A higher one Source voltage leads to a higher amperage and a higher one Power loss in the load, which in turn with a reduced Lifetime of the load is connected. In the case of an LED as a load leads one changed amperage about that out to a non-consistent brightness.

Aus der EP 0 707 255 A1 bzw. der US 5,966,110 sind zur Ansteuerung von LEDs Stromgeneratoren bekannt, welche auf einer Spiegelung eines internen konstanten und kompensierten Stroms basieren. Diese Ansteuerungen sind jedoch aufgrund des thermischen Offsets sehr ungenau. Dieses Problem wird noch größer, wenn zur Stromspiegelung Bipolartransistoren (bipolar junction transistors BJTs) verwendet werden, welche eine hohe Temperatursensitivität aufweisen. So führen bereits Temperaturunterschiede von etwa 10 Kelvin zwischen der Strommesszelle und der Leistungszelle zu einem Regelfehler von mehr als 100%. Zur Ungenauigkeit tragen dabei insbesondere auch Basisströme und parasitäre Substratströme bei.From the EP 0 707 255 A1 or the US 5,966,110 are known for driving LED power generators, which are based on a reflection of an internal constant and compensated current. However, these controls are very inaccurate due to the thermal offset. This problem is even greater when used for current mirroring bipolar junction transistors (BJTs), which have a high temperature sensitivity. For example, temperature differences of about 10 Kelvin between the current measuring cell and the power cell lead to a control error of more than 100%. In particular, base currents and parasitic substrate currents also contribute to the inaccuracy.

Die US 2002/0140380 A1 beschreibt einen gepulsten Stromgenerator als Ansteuerschaltkreis für ein LED-Array. Dieser ge pulste Stromgenerator wird bei einer mittleren Stromstärke betrieben, eine Begrenzung von Stromspitzen auf eine Maximalstromstärke findet nicht statt. Dies wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Last aus.The US 2002/0140380 A1 describes a pulsed current generator as Control circuit for an LED array. This pulsed current generator is at a medium amperage operated, a limitation of current peaks to a maximum current strength finds not happening. This has a negative effect on the service life of the load out.

Alle vorstehend beschriebenen Stromregelschaltungen erfordern mehr als zwei Anschlussklemmen. Werden diese Stromregelschaltungen auf einem Siliziumchip realisiert, so benötigen sie eine vergleichsweise große Chipfläche, was wiederum mit einem großen Packungsvolumenbedarf und aufwendiger Kontaktierung verbunden ist. Darüber hinaus lassen sich diese Ausführungsvarianten nicht einfach als Zweipol in Serie zu der anzusteuernden Last schalten, da wenigstens ein Versorgungsspannungsanschluss und in einigen Fällen auch Anschlüsse zu externen Komponenten vorgesehen werden müssen.All The current control circuits described above require more than two terminals. Are these current control circuits on a Silicon chip realized, so need a comparatively large one Chip area, which in turn is a big one Pack volume requirement and consuming contacting is connected. About that In addition, these variants can be not simply as a two-pole in series with the load to be controlled, because at least one supply voltage connection and in some cases also connections to external components must be provided.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last mit einem elektrischen Strom vorzustellen, welche sich gegebenenfalls als Zweipol in Serie zu der anzusteuernden Last schalten lässt. Darüber hinaus soll ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung vorgestellt werden, welches bzw. welche auch bei vergleichsweise stark unterschiedlichen Eingangsspannungen oder großen Spannungsschwankungen mit hoher Genauigkeit einen konstanten Strom liefert.The The object of the invention is therefore a circuit arrangement to introduce for controlling a load with an electric current, which optionally as a dipole in series with the load to be controlled can be switched. About that In addition, a method or a circuit arrangement is presented be, which or which also comparatively strongly different Input voltages or large Voltage fluctuations with high accuracy a constant current supplies.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 or by a circuit arrangement with the features of the claim 6 solved.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous versions and further developments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren bzw. eine Schaltungsanordnung vorgesehen, bei dem bzw. bei der mit entsprechenden Mitteln ein Fehlersignal gebildet wird, welches ein Maß für die Differenz eines Spannungsabfalls an einer in Se rie zur Last angeordneten Impedanz und einer Referenzspannung ist. Eine den elektrischen Strom für die Last bereitstellende Leistungsstufe wird von dem Fehlersignal angesteuert.Accordingly, according to the invention a method or a circuit arrangement is provided in which or formed at the corresponding means an error signal which is a measure of the difference a voltage drop across an impedance arranged in series with the load and a reference voltage. An electric current for the load providing power level is driven by the error signal.

Die Erfindung stellt eine Lösung bereit, welche oberhalb einer gewissen Mindestspannung einen konstanten elektrischen Strom liefert. Die Festlegung des die Last treibenden Stroms wird dadurch erreicht, dass die an der in Reihe zur Last angeordneten Impedanz abfallende Spannung auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt wird. Wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, wie in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen, auf einem Halbleiter- (vorzugsweise Silizium-) Chip angeordnet ist, so kann die Impedanz in den Chip integriert sein oder als separates (z.B. diskretes) Bauteil außerhalb des Chips angeordnet sein. Bei Verwendung einer internen Impedanz lässt sich die Schaltungsanordnung als Zweipol ohne zusätzliche Anschlüsse ausführen, sofern die konstante Referenzspannung aus der zwischen den beiden Anschlüssen des Zweipols abfallenden Spannung erzeugt wird.The Invention provides a solution ready, which above a certain minimum voltage a constant electrical power supplies. The determination of the load driving Electricity is achieved by placing it in line with the load arranged impedance dropping voltage to a predetermined Value is adjusted. When the circuit arrangement according to the invention, such in the embodiments described below, on a Semiconductor (preferably silicon) chip is arranged so can the impedance may be integrated into the chip or as a separate (e.g. discrete) component outside be arranged of the chip. When using an internal impedance let yourself perform the circuit as a two-terminal without additional connections, if the constant reference voltage between the two terminals of the Zweipol's declining voltage is generated.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Zweipol ohne zusätzliche Leitungen, Schaltungsanordnungen oder sonstige Komponenten in Serie zur Last geschaltet werden kann. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung liefert einen konstanten Strom, wodurch die Lebensdauer der Last erhöht und im Falle einer LED oder einer Leuchtdiodenanordnung als Last eine konstante Helligkeit erzeugt wird.Of the Advantage of the invention is that the two-terminal without additional Lines, circuit arrangements or other components in series can be switched to the load. The circuit arrangement according to the invention delivers a constant current, reducing the life of the load elevated and in the case of an LED or a light emitting diode array as a load a constant brightness is generated.

Die konstante Stromstärke wird mit Hilfe eines Schaltkreises fest eingestellt, welcher den Spannungsabfall an der in Reihe zur Last geschalteten, nachfolgend als Messimpedanz bezeichneten Impedanz mit einer fest vorgegebenen konstanten Referenzspannung vergleicht. Als Vergleichseinrichtung ist vorzugsweise ein Komparator oder Differenzverstärker vorgesehen.The constant amperage is using egg Fixed circuit which compares the voltage drop at the connected in series to the load, hereinafter referred to as the measuring impedance impedance with a fixed constant reference voltage. As comparator, a comparator or differential amplifier is preferably provided.

Die vom Komparator (Differenzverstärker) erzeugte Differenzspannung wird gemäß der Erfindung zur Ansteuerung einer Trei berstufe verwendet, welche wiederum die nachgeschaltete vorerwähnte Leistungsstufe ansteuert. Die Leistungsstufe kann ebenso wie Differenzverstärker, Referenzspannungsquelle und Treiberstufe beispielsweise in MOS- (Akronym für Metal Oxide Semiconductor), DMOS- (Akronym für Diffusion Metal Oxide Semiconductor) oder BJT- (Akronym für Bipolar Junction Transistor) Technologie ausgeführt sein. Die Leistungsstufe liefert den hohen Strom zur Ansteuerung der Last. Der Vorteil einer vorzugsweise verwendeten hohen Schleifenverstärkung (engl.: loop gain) liegt in der Erzielung einer hohe Regelgenauigkeit auch bei vergleichsweise hohen Temperaturschwankungen und Eingangsspannungsschwankungen, weiter Toleranzen der Einzelbauteile der Schaltungsanordnung und Fehlanpassungen der Einzelkomponenten der Schaltungsanordnung.The generated by the comparator (differential amplifier) Differential voltage is according to the invention used to control a Trei berstufe, which in turn the downstream aforementioned power level controls. The power stage can as well as differential amplifier, reference voltage source and driver stage, for example, in MOS (acronym for Metal Oxide Semiconductor), DMOS (Acronym for Diffusion Metal Oxide Semiconductor) or BJT (acronym for Bipolar junction transistor) technology. The performance level provides the high current to drive the load. The advantage of a preferably used high loop gain (English: loop gain) is in achieving a high control accuracy even with comparatively high temperature fluctuations and input voltage fluctuations, further tolerances of the individual components of the circuit arrangement and mismatches the individual components of the circuit arrangement.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung der Leistungsstufe allein zur Bereitstellung des Laststroms garantiert einen höheren Grad an Genauigkeit im Vergleich zu vorstehend beschriebenen Lösungen gemäß dem Stand der Technik, bei denen eine Leistungsstufe als Stromspiegel verwendet wird. Die Ungenauigkeit der Verwendung der Leistungsstufe als Stromspiegel liegt in Komponenten-Fehlanpassungen sowie in Temperaturgradienten auf dem Chip begründet. Sie führen zu unterschiedlicher Erwärmung des Messtransistors relativ zum Leistungstransistor. Bei der vorliegenden Lösung fallen Streuungen der Komponenten durch den zwei Spannungen vergleichenden Schaltkreis weniger ins Gewicht. Die Genauigkeit des Laststroms wird im vorliegenden Fall gemäß der Erfindung lediglich durch die Genauigkeit der Messimpedanz und der eingestellten Referenzspannung bestimmt. Sehr hohe Genauigkeiten können erreicht werden, wenn die Impedanz (vorzugsweise wird ein rein ohmscher Widerstand verwendet) einstellbar ist. Der Begriff einstellbar schließt ein trimmen einer beispielsweise auf einem gemeinsamen Chip realisierten (internen) Impedanz (insbesondere eines ohmschen Widerstands) ein.Of the Advantage of the use according to the invention the power level alone guarantees the provision of the load current a higher one Degree of accuracy compared to above-described solutions according to the state the technique where a power stage is used as a current mirror becomes. The inaccuracy of using the power stage as a current mirror lies in component mismatches as well as in temperature gradients based on the chip. They lead to different warming of the sense transistor relative to the power transistor. At the present solution scattering of the components due to the two voltages are comparative Circuit less significant. The accuracy of the load current is in the present case according to the invention only by the accuracy of the measuring impedance and the set Reference voltage determined. Very high accuracies can be achieved when the impedance (preferably, a pure ohmic resistance used) is adjustable. The term adjustable includes a trim one realized on a common chip (internal) Impedance (in particular an ohmic resistance).

Weiterhin ist es für eine hohe Einstellgenauigkeit des Laststroms unerlässlich, dass der gesamte durch die Last fließende Strom über den (vorzugsweise ohmschen) Widerstand fließt und somit vom Schaltkreis kontrolliert wird. Hierzu gehören insbesondere (was bei der Realisierung der Schaltungsanordnung auf einem Chip zu beachten ist) auch Versorgungs-, Ruhe, Basis- und Substratströme. Im Falle einer auf der BJT-Technologie basierenden Leistungsstufe werden Regelungenauigkeiten durch Basis- und/oder Substratströme vermieden.Farther is it for a high setting accuracy of the load current is essential that the entire current flowing through the load over the (preferably ohmic) resistor flows and thus from the circuit is controlled. These include in particular (which in the realization of the circuit arrangement a chip is to be considered) also supply, rest, base and Substrate currents. In the case of one on the BJT technology level of control are inaccurate due to base and / or substrate currents avoided.

Darüber hinaus kann die Einstellgenauigkeit des Laststroms dadurch erhöht werden, dass der (vorzugsweise ohmsche) Widerstand und die Mittel zur Erzeugung der Referenzspannung derart ausgebildet sind, dass sie ein identisches Temperaturverhalten aufweisen. Näherungsweise lässt sich dies dadurch erreichen, dass die maßgeblichen Komponenten im vornehmlich interessierenden Betriebstemperaturbereich einen identischen Temperaturkoeffizienten aufweisen.Furthermore the adjustment accuracy of the load current can thereby be increased, in that the (preferably ohmic) resistor and the means for generating the reference voltage are designed such that they are identical Have temperature behavior. Approximately let yourself achieve this by making the relevant components predominantly Operating temperature range of interest identical temperature coefficient exhibit.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Spannungsversorgung (dies schließt eine Stromversorgung selbstverständlich mit ein) einzelner oder (wie oben bereits angedeutet wurde) vorzugsweise aller Einzelkomponenten nicht über eine externe Quelle erfolgt, sondern dass innerhalb des Zweipols selbst eine entsprechende Spannungsversorgungseinrichtung (Stromversorgungseinrichtung eingeschlossen) vorgesehen ist. Eine einfache Realisierungsmöglichkeit besteht darin, dass der Komparator und/oder die Treiberstufe und/oder die Mittel zur Erzeugung der Referenzspannung von der Leistungsstufe mit einer Versorgungsspannung versorgt werden.According to the invention is further provided that the power supply (this includes a power supply Of course with a) single or (as already indicated above) preferably of all individual components not over an external source takes place, but that within the two-pole itself a corresponding voltage supply device (power supply device included) is provided. A simple realization possibility is that the comparator and / or the driver stage and / or the means for generating the reference voltage from the power stage with a supply voltage be supplied.

Es ist bekannt, dass sich (über einen großen Temperaturbereich) konstante Ströme wesentlich einfacher erzeugen lassen als konstante Spannungen. Das Temperaturverhalten einer an einem mit einem konstanten Strom beaufschlagten ohmschen Widerstand abfallenden Spannung lässt sich jedoch sehr genau vorherbestimmen. Die Erfindung sieht daher vor, dass die Mit tel zur Erzeugung der Referenzspannung (nachfolgend der Einfachheit halber als Referenzspannungsquelle bezeichnet) Mittel zur Erzeugung eines Referenzstroms sowie einen ohmschen Widerstand umfassen, über den der Referenzstrom fließt, so dass an dem ohmschen Widerstand die Referenzspannung abfällt. Auf diese Weise kann das Temperaturverhalten der Referenzspannungsquelle und des Messwiderstands vergleichsweise einfach einander angepasst werden, was (wie oben dargelegt wurde) für ein präzises Einstellen bzw. Einregeln des Laststroms unerlässlich ist.It is known to be (over a large temperature range) constant currents much easier to generate than constant voltages. The Temperature behavior of an acted upon by a constant current Ohmic resistance dropping voltage can be very accurate predetermine. The invention therefore provides that the tel with for generating the reference voltage (hereinafter simplicity half referred to as a reference voltage source) means for generating a reference current and an ohmic resistance, over the the reference current flows, so that the reference voltage drops at the ohmic resistance. On this way, the temperature behavior of the reference voltage source and the measuring resistance comparatively easily adapted to each other what is set (as stated above) for precise tuning of the load current is essential is.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, die Stromstärke des Referenzstroms zur Verlustminimierung (vorzugsweise wenigstens eine Größenordnung kleiner als die Stromstärke des Laststroms zu wählen.there it has to be cheap proved the amperage the reference current for loss minimization (preferably at least an order of magnitude smaller as the current of the load current to choose.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, den Referenzstrom zur Polarisierung des Komparators zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass dann der Biasstrom des Komparators selbst die gewünschte Referenzspannung erzeugen kann.Furthermore, the invention provides ver to the reference current to polarize the comparator turn. This has the advantage that then the bias current of the comparator itself can generate the desired reference voltage.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht darüber hinaus eine Übertemperatursicherungseinrichtung und gegebenenfalls auch eine Überlastungs-Schutzeinrichtung (in der angelsächsischen Literatur wird diese als SOA protection bezeichnet, wobei SOA ein Akronym für safe operation area = sicherer Arbeitsbereich ist) vor.A particularly advantageous embodiment The invention looks over it In addition, an overtemperature protection device and optionally also an overload protection device (in the Anglo-Saxon This literature is referred to as SOA protection, where SOA is one Acronym for safe operation area = safe area).

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to the drawing. Show it:

1 eine Anordnung einer erfindungsgemäßen als Zweipol ausgebildeten Schaltungsanordnung in einem batteriebetriebenen Schaltkreis mit Last

  • a) ein Blockschaltbild eines Schaltkreises mit beliebiger Last
  • b) eine prinzipielle Laststrom-Batteriespannungs-Kennlinie
  • c) ein Blockschaltbild eines Schaltkreises mit LED als Last
1 an arrangement of a bipolar circuit arrangement according to the invention in a battery-operated circuit with load
  • a) a block diagram of a circuit with any load
  • b) a principal load current battery voltage characteristic
  • c) a block diagram of a circuit with LED as a load

2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen als Zweipol ausgebildeten Schaltungsanordnung 2 a block diagram of a first embodiment of an inventive designed as a two-terminal circuit arrangement

3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen als Zweipol ausgebildeten Schaltungsanordnung 3 a block diagram of a second embodiment of an inventive designed as a two-terminal circuit arrangement

4 einen Ausschnitt aus dem Blockschaltbild gemäß der 2 aus dem sich entnehmen lässt, in welcher Weise sich eine Referenzspannungsquelle beispielhaft konkret realisieren lässt

  • a) Referenzspannungsquelle als Kombination einer ersten Teilreferenzspannungsquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten und einer zweiten Teilreferenzspannungsquelle mit negativem Temperaturkoeffizienten
  • b) Referenzspannungsquelle basierend auf einer einem ohmschen Widerstand einen Konstantstrom aufprägenden Referenzstromquelle, welche wiederum als Kombination einer ersten Teilreferenzstromquelle mit positivem Temperaturkoeffizienten und einer zweiten Teilreferenzstromquelle mit negativem Temperaturkoeffizienten ausgebildet ist
  • c) Schaltungstechnische Realisierung der Referenzstromquelle
4 a section of the block diagram according to the 2 from which it can be seen in which way a reference voltage source can be realized in concrete terms by way of example
  • a) reference voltage source as a combination of a first partial reference voltage source with a positive temperature coefficient and a second partial reference voltage source with a negative temperature coefficient
  • b) Reference voltage source based on a reference current impressing a reference current source, which in turn is formed as a combination of a first partial reference current source with a positive temperature coefficient and a second partial reference current source with a negative temperature coefficient
  • c) circuit realization of the reference current source

5 einen Ausschnitt aus dem Blockschaltbild gemäß der 2 aus dem sich die schaltungstechnische Realisierung eines Differenzverstärkers, einer Treiberstufe und einer Leistungsstufe entnehmen lässt 5 a section of the block diagram according to the 2 from which the circuit realization of a differential amplifier, a driver stage and a power level can be seen

6 eine Übertemperaturschutzeinrichtung für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 6 an overtemperature protection device for a circuit arrangement according to the invention

7 eine Überlastungsschutzeinrichtung für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 7 an overload protection device for a circuit arrangement according to the invention

8 eine Schaltungstechnische Realisierung einer Schaltungsanordnung nach 2, welche sich für sehr geringe Spannungsabfälle an einem Messwiderstand eignet. 8th a circuit realization of a circuit according to 2 , which is suitable for very low voltage drops at a measuring resistor.

Wie oben im Einzelnen aufgeführt wurde, kann eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dort eingesetzt werden, wo ein Ansteuerbaustein gebraucht wird, welcher einen genauen Strom garantiert, thermisch kompensiert ist, eine konstante Stromstärke über einen weiten Eingangsspannungsbereich liefert und an dem lediglich eine geringe Spannung abfällt. Die Schaltungsanordnung kann als Zweipol ausgeführt sein, welche unmittelbar in Serie zu einer Last angeordnet werden kann.As detailed above has been, a circuit arrangement according to the invention can there be used, where a Ansteuerbaustein is needed, which Guaranteed a precise current, thermally compensated, one constant current over one provides wide input voltage range and on the only one low voltage drops. The circuit arrangement can be designed as a two-terminal, which directly can be arranged in series to a load.

Die 1 zeigt eine typische Implementierung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 sowie die zugehörige Strom-Spannungs-Charakteristik. Insbesondere zeigt die 1a ein Blockschaltbild eines Schaltkreises mit Last. Der Schaltkreis wird von einer Batterie 5 mit einer Batteriespannung UBatt gespeist. Der Batterie 5 wird ein Strom I entnommen, welcher die Last 4 speist und welcher von der in Serie zur Last 4 angeordneten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 auf einen konstanten Wert geregelt wird. Die Schaltungsanordnung 1 ist als Zweipol ausgeführt, deren Klemmen in der 1a mit dem Bezugszeichen 2 und 3 gekennzeichnet sind.The 1 shows a typical implementation of a circuit arrangement according to the invention 1 as well as the associated current-voltage characteristic. In particular, the shows 1a a block diagram of a circuit with load. The circuit is powered by a battery 5 powered by a battery voltage U Batt . The battery 5 a current I is taken, which is the load 4 feeds and which of the series in the load 4 arranged circuit arrangement according to the invention 1 is regulated to a constant value. The circuit arrangement 1 is designed as a bipolar whose terminals in the 1a with the reference number 2 and 3 Marked are.

Die 1b zeigt eine prinzipielle Laststrom I-Batteriespannungs UBatt -Kennlinie. Aus dieser Kennlinie lässt sich entnehmen, dass die Laststromstärke I nach Überschreiten einer gewissen Mindestbatteriespannung UBatt, min eine im Wesentlichen konstante Laststromstärke Isat liefert.The 1b shows a principal load current I battery voltage U Batt characteristic. It can be seen from this characteristic curve that the load current intensity I supplies a substantially constant load current intensity I sat after exceeding a certain minimum battery voltage U Batt, min .

Der Vollständigkeit halber zeigt die 1 die bevorzugte Verwendung der als Zweipol ausgebildeten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 als Ansteuereinrichtung einer Leuchtdiode 6. Dem gemäß ist in der 1c anstelle des in der 1a vorgesehenen Symbols für die Last 4 ein Symbol einer Leuchtdiode 6 eingesetzt.For completeness, the shows 1 the preferred use of the bipolar formed as a circuit arrangement according to the invention 1 as a driving device of a light emitting diode 6 , According to the is in the 1c instead of in the 1a provided symbol for the load 4 a symbol of a light emitting diode 6 used.

Die 2 und 3 zeigen Blockschaltbilder zweier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schaltungsanordnungen 1. Beide Zweipole (Klemmen 2, 3) umfassen einen Messwiderstand Rsense, eine Referenzspannungsquelle 9, einen Komparator bzw. Differenzverstärker 7, eine Treiberstufe 8 sowie eine Leistungsstufe 10. Der Messwiderstand Rsense sowie die Leistungsstufe 10 sind in beiden Ausführungsbeispielen in Reihe zueinander und damit auch in Reihe zur Last 4 angeordnet. Beide Ausführungsbeispiele unterscheiden sich jedoch nur darin, dass in einem Fall der Messwiderstand Rsense der Leistungsstufe 10 vor- und im anderen Fall der Leistungsstufe 10 nachgeschaltet ist.The 2 and 3 show block diagrams of two embodiments of inventive circuit arrangements 1 , Both bipoles (terminals 2 . 3 ) comprise a measuring resistor R sense , a reference voltage source 9 , a comparator or differential amplifier 7 , a driver stage 8th as well as a performance level 10 , The measuring resistor R sense as well as the power level 10 are in both embodiments in series with each other and thus in series with the load 4 arranged. However, both embodiments differ only in that in one case the measuring resistor R sense the power stage 10 in the other case the power level 10 is downstream.

Die der Leistungsstufe 10 zugewandte Anschluss-Klemme des Widerstands Rsense ist mit dem invertierenden Eingang – des Komparators 7 verbunden. Der andere Anschluss des Messwiderstands Rsense ist über die Spannungsquelle 9 mit dem nicht invertierenden Eingang + des Komparators 7 verbunden. Der Ausgang des Komparators 7 ist auf den Eingang der Treiberstufer 8 geführt, deren Ausgang wiederum auf einen Steuereingang der Leistungsstufe 10 geführt ist. Die über der Leistungsstufe 10 abfallende Spannung U0 wird in beiden Fällen als Versorgungsspannung U0 des Komparators 7 und der Treiberstufe 8 verwendet.The power level 10 facing terminal terminal of the resistor R sense is connected to the inverting input - the comparator 7 connected. The other connection of the measuring resistor R sense is via the voltage source 9 with the non-inverting input + of the comparator 7 connected. The output of the comparator 7 is on the entrance of the driver bank 8th whose output is in turn connected to a control input of the power stage 10 is guided. The above the power level 10 decreasing voltage U 0 is in both cases as the supply voltage U 0 of the comparator 7 and the driver stage 8th used.

Die prinzipielle Arbeitsweise der in den 2 und 3 dargestellten Schaltungsanordnungen 1 ergibt sich wie folgt:
An dem in Serie zur Last 4 angeordneten Messwiderstand Rsense fällt eine elektrische Spannung Usense ab. Diese Messspannung Usense wird mit der von der Referenzspannungsquelle 9 erzeugten Referenzspannung Uref mittels des Komparators 7 verglichen. Am Ausgang des Komparators 7 liegt ein die Differenz von Messspannung Usense und Referenzspannung Uref repräsentierendes Differenzspannungssignal UD an. Dieses Differenzspannung UD liegt an der Treiberstufe 8 an, welche dieses Signal UD in ein entsprechendes zur Ansteuerung der Leistungsstufe 10 geeignetes Signal wandelt. Je nachdem welche Art von Leistungsstufe 10 verwendet wird, kann dieses Steuersignal eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom sein. Prinzipiell ist es auch möglich, beispielsweise eine Wandlung in ein optisches oder sonstiges Signal vorzusehen, sofern es zur Ansteuerung der Leistungsstufe 10 geeignet ist.
The principle of operation in the 2 and 3 illustrated circuit arrangements 1 results as follows:
At the in series to the load 4 arranged measuring resistor R sense drops an electrical voltage U sense . This measurement voltage U sense is compared with that of the reference voltage source 9 generated reference voltage U ref by means of the comparator 7 compared. At the output of the comparator 7 is a difference of the measuring voltage U sense and reference voltage U ref representing differential voltage signal U D on. This difference voltage U D is at the driver stage 8th to which this signal U D in a corresponding to the control of the power level 10 suitable signal converts. Depending on what kind of performance level 10 is used, this control signal may be an electrical voltage or an electric current. In principle, it is also possible to provide, for example, a conversion to an optical or other signal, provided that it is used to control the power stage 10 suitable is.

Durch die Anordnung der Komponenten Rsense, 9, 7, 8 und 10 entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bzw. 3 wird jeweils ein Regelkreis gebildet, welcher bestrebt ist, die Referenzspannung Uref und die Messspannung Usense auf den selben Wert zu regeln. Da die Messspannung Usense den Spannungsabfall an dem Messwiderstand Rsense darstellt, wird auf diese Weise ein konstanter durch den Messwiderstand Rsense fließender Strom I eingestellt.Due to the arrangement of the components R sense , 9 . 7 . 8th and 10 according to the embodiments according to the 2 respectively. 3 In each case, a control loop is formed, which endeavors to regulate the reference voltage U ref and the measuring voltage U sense to the same value. Since the measuring voltage U sense represents the voltage drop across the measuring resistor R sense , in this way a constant current I flowing through the measuring resistor R sense is set.

Die Stärke des einzustellenden Stroms I wird durch geeignete Wahl des Messwiderstands Rsense und/oder der Referenzspannung Uref vorgegeben. Die Einstellgenauigkeit des Stroms I ist daher allein abhängig vom Messwiderstand Rsense und der Referenzspannung Uref. Insbesondere ist es unbeachtlich, ob die gesamte Schaltungsanordnung in Bipolartransistortechnologie oder in MOS-, DMOS-, oder sonstiger Technologie ausgeführt ist.The strength of the current I to be set is predetermined by a suitable choice of the measuring resistor R sense and / or the reference voltage U ref . The setting accuracy of the current I is therefore dependent solely on the measuring resistor R sense and the reference voltage U ref . In particular, it is irrelevant whether the entire circuit arrangement is implemented in bipolar transistor technology or in MOS, DMOS or other technology.

Das Temperaturverhalten des Laststroms I ist lediglich eine Funktion des Temperaturkoeffizienten der Referenzspannung Uref und des Messwiderstands Rsense Es ist daher günstig, die jeweiligen Temperaturkoeffizienten CTRsense, CTUref weitgehend identisch zu wählen, um das Temperaturverhalten des Messwiderstands Rsense zu kompensieren und damit einen von der Temperatur T unabhängigen Laststrom I zu erhalten.The temperature behavior of the load current I is merely a function of the temperature coefficient of the reference voltage U ref and of the measuring resistor R sense. It is therefore favorable to choose the respective temperature coefficients CTR sense , CTU ref largely identical, in order to compensate the temperature behavior of the measuring resistor R sense and thus one to obtain independent of the temperature T load current I.

Rechnerisch ergibt sich die bevorzugte identische Wahl des Temperaturkoeffizienten CTRsense des Messwiderstands Rsense und des Temperaturkoeffizienten CTUref der Referenzspannung Uref wie folgt:
Der Komparator 7 vergleicht die Referenzspannung Uref mit dem Spannungsabfall Usense am Messwiderstand Rsense. Das System ist im Gleichgewicht, wenn beide Spannungen Uref, Usense identisch sind: Uref = Usense = Rsense·I
Mathematically, the preferred identical choice of the temperature coefficient CTR sense of the measuring resistor R sense and the temperature coefficient CTU ref of the reference voltage U ref results as follows:
The comparator 7 compares the reference voltage U ref with the voltage drop U sense at the measuring resistor R sense . The system is in equilibrium if both voltages U ref , U sense are identical: U ref = U scythe = R scythe · I

Der Strom I = Uref/Rsense ist konstant unabhängig von der Temperatur T, wenn die Ableitung des Stroms I nach der Temperatur T Null ist: dI/dT = 0mit Uref/T0 als Referenzspannung bei Raumtemperatur T0 und Rsense,T0 als Messwiderstand bei Raumtemperatur T0 ergibt sich:

Figure 00110001
The current I = U ref / R scythe is constant independent of the temperature T when the derivative of the current I after the temperature T is zero: dI / dT = 0 with U ref / T0 as a reference voltage at room temperature T 0 and R sense, T0 as a measuring resistor at room temperature T 0 results:
Figure 00110001

Hieraus ergibt sich dUref/dT·(1/Rsense,T0) – (1/Rsense,T0)2 – (dRsense/dT)·Uref,TO = 0,oder nach Vereinfachung (dUref/dT)/Uref,T0 = (dRsense/dT)/Rsense,T0. It follows you ref / DT · (1 / R sense, T0 ) - (1 / R sense, T0 ) 2 - (dR scythe / DT) · U ref, TO = 0, or after simplification (you ref / DT) / U ref, T0 = (dR scythe / DT) / R sense, T0 ,

Diese Gleichung stellt die Gleichung für die Temperaturkoeffizienten CTUdar, CTRsense der Referenzspannung Uref und des Messwiderstandes Rsense dar, so dass diese umgeschrieben werden kann in folgender Weise: CTUref = CTRsense This equation is the equation for the temperature coefficient CTU, CTR sense of the reference voltage U ref and the sensing resistor R sense is, so that it can be rewritten in the following manner: CTU ref = CTR scythe

Vorzugsweise wird die Referenzspannungsquelle 9 als Kombination einer ersten Teilreferenzspannungsquelle 9a mit positivem Temperaturkoeffizienten CTUref,PTAT und einer zweiten Teilreferenzspannungsquelle 9b mit negativem Temperaturkoeffizienten CTUref,NTAT, zusammengesetzt, um den nötigen Wert zur Kompensation des Temperaturkoeffizienten CTRsense des Messwiderstands Rsense zu erhalten. Diese bevorzugte Ausführungsform entnimmt man symbolisch der 4a.Preferably, the reference voltage source 9 as a combination of a first partial reference voltage source 9a with positive temperature coefficient CTU ref, PTAT and a second partial reference voltage source 9b with negative temperature coefficient CTU ref, NTAT , in order to obtain the necessary value for compensation of the temperature coefficient CTR sense of the measuring resistor R sense . This preferred embodiment takes symbolically the 4a ,

Darüber hinaus kann auch eine Kompensation des Temperaturverhaltens der Last 4, 6 erreicht werden, wenn die Last 4, 6 in der Nähe des Messwiderstands Rsense bzw. der Referenzspannungsquelle 9 angeordnet wird, so dass Temperaturänderungen der Last 4, 6 miterfasst werden.In addition, a compensation of the temperature behavior of the load can 4 . 6 be reached when the load 4 . 6 in the vicinity of the measuring resistor R sense or the reference voltage source 9 is arranged so that temperature changes of the load 4 . 6 be included.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Referenzspannungsquelle 9 wie in der 4b dargestellt ist, auf einer einem Widerstand Ra einen Konstantstrom Iref aufprägenden Referenzstromquelle 12 basieren, welche wiederum als Kombination einer ersten Teilreferenzstromquelle 12a mit positiven Temperaturkoeffizienten CTIref,PTAT und einer zweiten Teilreferenzstromquelle 12b mit negativem Temperaturkoeffizienten CTIref,NTAT ausgebildet ist. Die dabei erzeugten Referenzströme mit positivem bzw. negativem Temperaturkoeffizienten CTIref,PTAT, CTIref,NTAT sind in der Zeichnungsfigur durch die Bezugszeichen Iref,PTAT und Iref,NTAT gekennzeichnet.In a further embodiment of the invention, the reference voltage source 9 like in the 4b is shown on a resistance R a is a constant current I ref aufprägenden reference current source 12 which in turn is a combination of a first partial reference current source 12a with positive temperature coefficients CTI ref, PTAT and a second partial reference current source 12b with negative temperature coefficient CTI ref, NTAT is formed. The reference currents generated with positive or negative temperature coefficients CTI ref, PTAT , CTI ref, NTAT are identified in the drawing figure by the reference symbols I ref, PTAT and I ref, NTAT .

Schaltungstechnisch kann eine Referenzspannungsquelle 9 basierend auf einem ohmschen Widerstand Ra einen Konstantstrom Iref aufprägenden Referenzstromquelle 12 mit erster Teilreferenzstromquelle 12a mit positiven Temperaturkoeffizienten CTIref,PTAT und zweiter Teilreferenzstromquelle 12b mit negativem Temperaturkoeffizienten CTIref,Ntat wie in der 4c dargestellt ist realisiert sein. Die Teilreferenzstromquelle 12a mit positivem Temperaturkoeffizienten CTIref,NTAT wird durch eine vier npn-Transistoren T1, T2, T3 und T4, einen Polarisierungswiderstand Rstart-up und einen ohmschen Widerstand Rb umfassende Teilschaltung gebildet. Die Teilreferenzstromquelle 12b mit negativem Temperaturkoeffizienten CTIref,NTAT wird durch einen npn-Transistor T5 und einen ohmschen Widerstand Rc gebildet.Circuit technology can be a reference voltage source 9 based on an ohmic resistance R a is a constant current I ref aufprägenden reference current source 12 with first partial reference current source 12a with positive temperature coefficients CTI ref, PTAT and second partial reference current source 12b with negative temperature coefficient CTI ref, Ntat as in the 4c is shown realized. The partial reference current source 12a with positive temperature coefficient CTI ref, NTAT is formed by a four npn transistors T1, T2, T3 and T4, a polarization resistor R start-up and a resistor R b comprising partial circuit. The partial reference current source 12b with negative temperature coefficient CTI ref, NTAT is formed by an npn transistor T5 and a resistor R c .

Der ohmsche Widerstand Rb muss mit den Widerständen Rc und Ra ein von der Temperatur und etwaigen Produktschwankungen unabhängiges Verhältnis bilden. Bei integrierten Schaltungen spricht man von gepaarten Widerständen. Der Referenzteilstrom Iref,PTAT mit positivem Temperaturkoeffizienten CTIref,PTAT ergibt sich zu Iref,PTAT = (UT/Rb)·ln(N),wobei UT die Temperaturspannung UT = kT/q und N die Emitterfläche des Transistors T4 in Relation zu denen der Transistoren T1 bis T3 ist.The ohmic resistance R b must form with the resistors R c and R a a independent of the temperature and any product fluctuations ratio. In integrated circuits one speaks of paired resistors. The reference partial current I ref, PTAT with positive temperature coefficient CTI ref, PTAT results in too I ref, PTAT = (U T / R b ) * Ln (N) where U T is the temperature voltage U T = kT / q and N is the emitter area of the transistor T4 in relation to those of the transistors T1 to T3.

Der Teilreferenzstrom Iref,NTAT mit negativem Temperaturkoeffizienten CTIref,NTAT berechnet sich zu Iref,NTAT = Ube/Rc,wobei Ube ca. die Emitterspannung am Transistor T3 ist. Zur Erreichung einer hohen Genauigkeit müssen die Widerstände Ra, Rb, Rc in strengem Verhältnis zueinander stehen. Bei ICs ist die Geometrie exakt gleich oder aus gleichen Teilen; die Lage ist gleich; die Temperatur damit auch gleich, da die Widerstände dicht beieinander liegen.The partial reference current I ref, NTAT with negative temperature coefficient CTI ref, NTAT is calculated to I ref, NTAT = U be / R c . wherein U be about the emitter voltage at the transistor T3. To achieve high accuracy, the resistors R a , R b , R c must be in strict relation to each other. For ICs, the geometry is exactly the same or equal parts; the situation is the same; the temperature is the same, because the resistances are close to each other.

Die Referenzspannung Uref ergibt sich damit zu Uref = (Ra/Rb)·UT·ln (N) + (Ra/Rc) Ube The reference voltage U ref is thus given U ref = (R a / R b ) · U T Ln (N) + (R a / R c ) U be

Die Widerstandsverhältnisse Ra/Rb und Ra/Rc müssen so gewählt werden, dass obige Temperaturkoeffizientengleichung, nämlich CTUref = CTRsense erfüllt ist.The resistance ratios R a / R b and R a / R c must be chosen so that the above temperature coefficient equation, namely CTU ref = CTR scythe is satisfied.

Als Komparator 7 kommt eine Anordnung in Frage, wie sie beispielsweise in der 5 dargestellt ist. Der Komparator besteht aus drei npn-Transistoren T10, T11, T12 welche die Polarisierung liefern, den beiden Transistoren T13, T14 als Eingangsdifferenzpaar und einer Kompensationskapazität Ccomp zur Stabilisierung des Regelkreises. Der Referenzstrom Iref = Iref,PTAT + Iref,NTAT wird vorzugsweise nicht nur dazu verwendet, die über dem Widerstand Ra abfallende Referenzspannung Uref zu erzeugen, sondern auch um den Komparator 7 zu polarisieren. Auf diese Weise kann man eine sonst zusätzliche Stromquelle einsparen, da der Strom doppelt genutzt wird.As a comparator 7 is an arrangement in question, as for example in the 5 is shown. The comparator consists of three npn transistors T10, T11, T12 which provide the polarization, the two transistors T13, T14 as an input differential pair and a compensation capacitor C comp for stabilizing the control loop. The reference current I ref = I ref, PTAT + I ref, NTAT is preferably used not only to generate the reference voltage U ref dropped across the resistor R a but also to the comparator 7 to polarize. In this way you can save an otherwise additional power source, since the power is used twice.

Als Treiberstufe 8 kommt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine npn-Darlingtonschaltung zum Einsatz, welche sich aus zwei npn-Transistoren T15, T16 sowie dem Emitter gegen Kopplungswiderstand RD zusammensetzt. Die Leistungsstufe 10 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Anzahl K parallel geschalteter pnp-Transistoren gebildet, von denen einer durch das Bezugszeichen T17 gekennzeichnet ist.As a driver stage 8th In the present exemplary embodiment, an npn Darlington circuit is used, which is composed of two npn transistors T15, T16 and the emitter against coupling resistor R D. The performance level 10 is formed in the present embodiment by a number K of parallel-connected pnp transistors, one of which is denoted by the reference symbol T17.

Erfindungsgemäß kann eine Übertemperaturschutzeinrichtung vorgesehen werden. 6 zeigt beispielhaft eine derartige Einrichtung 13 basierend auf einem npn-Transistor T20 und einem ohmschen Widerstand Rd. Der Kollektor des Transistors T20 ist dabei an den Ausgang des Komparators 7 angeschlossen. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Temperaturabschaltung natürlich mit jeder bekannten Schwellwertschaltung realisiert werden kann.According to the invention, an over-temperature protection device can be provided. 6 shows an example of such a device 13 based on an npn transistor T20 and an ohmic resistance R d . The collector of the transistor T20 is at the output of the comparator 7 connected. It is expressly pointed out sen that the temperature shutdown can of course be realized with any known threshold circuit.

Darüber hinaus kann eine Überlastungsschutzeinrichtung vorgesehen sein. Ein Beispiel für eine derartige Überlastungsschutzeinrichtung 14 ist in der 7 dargestellt. Sie basiert im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf zwei npn-Transistoren T18, T19, welche parallel zu dem Transistor T10 des Komparators 7 gemäß 5 angeschlossen sind, einem ohmschen Widerstand Re und einer Zenerdiode 11. Die Funktionsweise dieser Schaltung 14 ergibt sich wie folgt:
Steigt die Eingangsspannung über einen durch die Zenerspannung Uz der Zehnerdiode 11 festgelegten Wert, nimmt der durch den Widerstand Ra fließende Referenzstrom Iref ab. Die Referenzspannung Uref nimmt ab und damit ebenfalls der Laststrom I.
In addition, an overload protection device may be provided. An example of such an overload protection device 14 is in the 7 shown. It is based in the present embodiment on two npn transistors T18, T19, which are parallel to the transistor T10 of the comparator 7 according to 5 are connected, an ohmic resistance R e and a Zener diode 11 , The operation of this circuit 14 results as follows:
If the input voltage rises above a zener voltage U z of the zener diode 11 fixed value, the current flowing through the resistor R a reference current I ref decreases. The reference voltage U ref decreases and thus also the load current I.

Ein wesentlicher Parameter ist der minimale Spannungsabfall an dem Zweipol (siehe UBatt,min in 1b). Bei dem Ausführungsbeispiel in 5 wird der kritische Spannungspfad durch die durch die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T15 und T16 und der C-E-Restspannung UCESat des Transistors T14 gebildet. Die Dropspannung des Zweipols ist damit Udrop = URSense + Uce(T14) + Ube(T16) + URD. An essential parameter is the minimum voltage drop across the two-pole (see U Batt, min in 1b ). In the embodiment in 5 the critical voltage path is formed by the through the base-emitter paths of the transistors T15 and T16 and the CE residual voltage U CESat of the transistor T14. The drop voltage of the two-pole is so U drop = U RSense + U ce (T14) + U be (T16) + U RD ,

Der minimal erforderliche Spannungsabfall Udrop,min am Zweipol (zwischen den beiden Anschlussklemmen 2 und 3) beträgt Udrop,min = 2 Ube + Ucesat,was im ungünstigsten Fall einen Spannungsabfall Udrop,min (worst case) von etwa 2V bedeutet.The minimum required voltage drop U drop, min at the two-pole (between the two terminals 2 and 3 ) is U drop, min = 2 U be + U CEsat . which in the worst case means a voltage drop U drop, min (worst case) of about 2V.

Die 8 zeigt eine weitere schaltungstechnische Realisierung einer Schaltungsanordnung 1 nach der 2, welche sich insbesondere für sehr geringe Spannungsabfälle Udrop eignet. Das Funktionsprinzip dieser Schaltung ist identisch mit dem der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung 1 nach den 4 und 5, zur Erzeugung der Ströme I, Iref.The 8th shows a further circuit realization of a circuit arrangement 1 after 2 , which is particularly suitable for very low voltage drops U drop . The operating principle of this circuit is identical to that of the circuit arrangement described above 1 after the 4 and 5 , for generating the currents I, I ref .

Der kritische Pfad enthält hier nur eine Basis-Emitter-Schwellspannung und eine Sättigungsspannung, z. B.: Ube(T33) + UCESat(T32), also Ca. 1V Dropspannung Udrop,min(worst case) im ungünstigsten Fall.The critical path contains here only a base-emitter threshold voltage and a saturation voltage, z. For example : U be (T33) + U CESat (T32) , ie approx. 1V drop voltage U drop, min (worst case) in the worst case.

11
Schaltungsanordnungcircuitry
22
erste Klemmefirst clamp
33
zweite Klemmesecond clamp
44
Lastload
55
Batteriebattery
66
Leuchtdiodeled
77
Komparator/DifferenzverstärkerComparator / differential amplifier
88th
Treiberstufedriver stage
99
ReferenzspannungsquelleReference voltage source
9a9a
Referenzspannungsquelle mit positivem TemperaturReference voltage source with a positive temperature
koeffizientencoefficients
9b9b
Referenzspannungsquelle mit negativem TemperaturReference voltage source with negative temperature
koeffizientencoefficients
1010
Leistungsstufepower stage
1111
ZenerdiodeZener diode
1212
ReferenzstromquelleReference current source
1313
ÜbertemperatursicherungseinrichtungOvertemperature protection scheme
1414
ÜberspannungsschalteinrichtungOvervoltage switching device
T1T1
erster Transistorfirst transistor
T2T2
zweiter Transistorsecond transistor
T3T3
dritter Transistorthird transistor
T4T4
vierter Transistorfourth transistor
T5T5
fünfter Transistorfifth transistor
T6T6
sechster Transistorsixth transistor
T7T7
siebter Transistorseventh transistor
T8T8
achter Transistoreight transistor
T9T9
neunter Transistorninth transistor
T10T10
zehnter Transistortenth transistor
T11T11
elfter Transistoreleventh transistor
T12T12
zwölfter Transistortwelfth transistor
T13T13
dreizehnter Transistorthirteenth transistor
T14T14
vierzehnter Transistorfourteenth transistor
T15T15
fünfzehnter Transistorfifteenth transistor
T16T16
sechzehnter Transistorsixteenth transistor
T17T17
siebzehnter Transistorseventeenth transistor
T18T18
achtzehnter Transistoreighteenth transistor
T19T19
neunzehnter Transistornineteenth transistor
T20T20
zwanzigster Transistortwentieth transistor
T21T21
einundzwanzigster Transistortwenty first transistor
T22T22
zweiundzwanzigster Transistortwenty second transistor
T23T23
dreiundzwanzigster Transistortwenty third transistor
T24T24
vierundzwanzigster Transistortwenty-fourth transistor
T25T25
fünfundzwanzigster Transistortwenty-fifth transistor
T26T26
sechsundzwanzigster Transistortwenty sixth transistor
T27T27
siebenundzwanzigster Transistortwenty seventh transistor
T28T28
achtundzwanzigster Transistortwenty-eighth transistor
T29T29
neunundzwanzigster Transistortwenty-ninth transistor
T30T30
dreißigster Transistorthirtieth transistor
T31T31
einunddreißigster Transistorthirty first transistor
T32T32
zweiunddreißigster Transistorthirty-second transistor
T33T33
dreiunddreißigster Transistorthirty third transistor
T34T34
vierunddreißigster Transistorthirty fourth transistor
CTRsense CTR sense
Temperaturkoeffizient Rsense Temperature coefficient R sense
CTUref CTU ref
Temperaturkoeffizient Uref Temperature coefficient U ref
CTIref CTI ref
Temperaturkoeffizient Iref Temperature coefficient I ref
RD R D
DarlingtonwiderstandDarlingtonwiderstand
Ccomp C comp
Kompensationskapazität/-KondensatorCompensation capacitor / condenser
II
Laststromload current
Isat I sat
SättigungslaststromstärkeSaturation load amperage
Iref I ref
Referenzstromreference current
Iref,PTAT I ref, PTAT
Referenzstromanteil mit positivem TemperaturkoefReference current portion with a positive temperature coefficient
fizientencoefficients
Iref,NTAT I ref, NTAT
Referenzstromanteil mit negativemReference current portion with negative
Temperaturkoeffiziententemperature coefficient
Rsense R sense
ohmscher Messwiderstandohmic measuring resistor
UBatt U Batt
Batteriespannungbattery voltage
UBatt,min U Batt, min
Mindest-BatteriespannungMinimum battery voltage
U0 U 0
Versorgungsspannungsupply voltage
Uref U ref
Referenzspannungreference voltage
Uref,PTAT U ref, PTAT
Referenzspannungsanteil mit positivem TemperaturReference voltage component with a positive temperature
koeffizientencoefficients
Uref,NTAT Uref, NTAT
Referenzspannungsanteil mit negativem TemperaturReference voltage component with negative temperature
koeffizientencoefficients
UD U D
Differenzspannungdifferential voltage
Usense U sense
Messspannungmeasuring voltage
Ube U be
Positive Ermitter-Spannungpositive Emitter of voltage
Uce U ce
Kollektor-Ermitter-SpannungCollector-emitter of voltage
Udrop U drop
Spannungsabfall am Zweipol zwischen den Klemmen 2 Voltage drop across the two-pole between the terminals 2
und 3 and 3
Udrop,min U drop, min
minimale Dropspannung, die zur Funktion derminimum Drop voltage that contributes to the function of
Schaltung benötigt wirdcircuit needed becomes
++
nicht invertierender EingangNot inverting input
-
invertierender Einganginverting entrance
Rstart-up R start-up
Polarisationwiderstandpolarization resistance
Ra R a
erster Widerstandfirst resistance
Rb R b
zweiter Widerstandsecond resistance
Rc R c
dritter Widerstandthird resistance
Rd R d
vierter Widerstandfourth resistance
Re R e
fünfter Widerstandfifth resistance
Rf R f
sechster Widerstandsixth resistance
Rg R g
siebter Widerstandseventh resistance

Claims (19)

Verfahren zur Ansteuerung einer Last (4, 6) mit einem elektrischen Strom (I), dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal gebildet wird, welches ein Maß für die Differenz eines Spannungsabfalls (Usense) an einer in Serie zur Last (4, 6) angeordneten Impedanz (Rsense) und einer Referenzspannung (Uref) ist und dass eine den elektrischen Strom (I) bereitstellende Leistungsstufe (10) von dem Fehlersignal angesteuert wird.Method for controlling a load ( 4 . 6 ) with an electric current (I), characterized in that an error signal is formed, which is a measure of the difference of a voltage drop (U sense ) on one in series with the load ( 4 . 6 ) arranged impedance (R sense ) and a reference voltage (U ref ) and that a the electric current (I) providing power level ( 10 ) is driven by the error signal. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlersignal aus einer Differenzspannung (UD) aus dem Spannungsabfall (Usense) an der in Serie zur Last (4, 6) angeordneten Impedanz (Rsense) und der Referenzspannung (Uref) gebildet wird.A method according to claim 1, characterized in that the error signal from a differential voltage (U D ) from the voltage drop (U sense ) at the in series to load ( 4 . 6 ) arranged impedance (R sense ) and the reference voltage (U ref ) is formed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsstufe (10) über eine Treiberstufe (8) angesteuert wird, welche von der Differenzspannung (UD) angesteuert wird.Method according to claim 2, characterized in that the power level ( 10 ) via a driver stage ( 8th ), which is controlled by the differential voltage (U D ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Impedanz ein ohmscher Widerstand (Rsense) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ohmic resistance (R sense ) is used as the impedance. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte durch die Last fließende Strom (I) über den ohmschen Widerstand (Rsense) geführt wird.A method according to claim 4, characterized in that the entire current flowing through the load (I) via the resistor (R sense ) is guided. Schaltungsanordnung (1) zur Ansteuerung einer Last (4, 6) mit einem elektrischen Strom (I), dadurch gekennzeichnet, dass eine in Serie zur Last (4, 6) angeordnete Impedanz (Rsense) vorgesehen ist, an welcher eine elektrische Spannung (Usense) abfällt, dass Mittel (9, 9a, 9b; 12, Ra) zur Erzeugung einer Referenzspannung (Uref) vorgesehen sind, dass Mittel (7, 8) vorgesehen sind, welche ein Fehlersignal bilden, welches ein Maß für die Differenz des Spannungsabfalls (Usense) an der in Serie zur Last (4, 6) angeordneten Impedanz (Rsense) und der Referenzspannung (Uref) ist und dass eine von dem Fehlersignal angesteuerte Leistungsstufe (10) vorgesehen ist, welche den elektrischen Strom (I) für die Last (4, 6) bereitstellt.Circuit arrangement ( 1 ) for controlling a load ( 4 . 6 ) with an electric current (I), characterized in that one in series with the load ( 4 . 6 ) arranged impedance (R sense ) is provided, at which an electrical voltage (U sense ) drops, that means ( 9 . 9a . 9b ; 12 , R a ) are provided for generating a reference voltage (U ref ), that means ( 7 . 8th ) are provided which form an error signal which is a measure of the difference of the voltage drop (U sense ) in series with the load ( 4 . 6 ) arranged impedance (R sense ) and the reference voltage (U ref ) and that one of the error signal controlled power stage ( 10 ) is provided which the electrical current (I) for the load ( 4 . 6 ). Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (7) vorgesehen ist, welcher als Fehlersignal eine Differenzspannung (UD) aus dem Spannungsabfall (Usense) an der in Serie zur Last (4, 6) angeordneten Impedanz (Rsense) und der Referenzspannung (Uref) bildet.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 6, characterized in that a comparator ( 7 ) is provided, which as a fault signal, a differential voltage (U D ) from the voltage drop (U sense ) in series to the load ( 4 . 6 ) arranged impedance (R sense ) and the reference voltage (U ref ) forms. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Differenzspannung (UD) angesteuerte Treiberstufe (8) vorgesehen ist, welche die Leistungsstufe (10) ansteuert.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 7, characterized in that one of the differential voltage (U D ) driven driver stage ( 8th ), which determines the power level ( 10 ). Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator (7) und/oder die Treiberstufe (8) und/oder die Mittel (9, 9a, 9b; 12, Ra) zur Erzeugung der Referenzspannung (Uref) von der Leistungsstufe (10) mit einer Versorgungsspannung (U0) versorgt sind.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that the comparator ( 7 ) and / or the driver stage ( 8th ) and / or the funds ( 9 . 9a . 9b ; 12 , R a ) for generating the reference voltage (U ref ) from the power stage ( 10 ) are supplied with a supply voltage (U 0 ). Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz ein ohmscher Widerstand (Rsense) ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 6 to 9, characterized in that the impedance is an ohmic resistor (R sense ). Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des ohmschen Widerstands (Rsense) einstellbar ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the value of ohm rule resistance (R sense ) is adjustable. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte durch die Last (4, 6) fließende Strom (I) über den ohmschen Widerstand (Rsense) fließt.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the whole by the load ( 4 . 6 ) flowing current (I) via the ohmic resistance (R sense ) flows. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand (Rsense) und die Mittel (9, 9a, 9b; 12, Ra) zur Erzeugung der Referenzspannung (Uref) einen identischen Temperaturkoeffizienten (CTRsense, CTUref) aufweisen.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the ohmic resistor (R sense ) and the means ( 9 . 9a . 9b ; 12 , R a ) for generating the reference voltage (U ref ) have an identical temperature coefficient (CTR sense , CTU ref ). Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9, 9a, 9b; 12, Ra) zur Erzeugung der Referenzspannung (Uref) Mittel (12, Ra) zur Erzeugung eines Referenzstroms (Iref) sowie einen ohmschen Widerstand (Ra) umfassen, über den der Referenzstrom (Iref) fließt, so dass an dem ohmschen Widerstand (Ra) die Referenzspannung (Uref) abfällt.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 10 to 13, characterized in that the means ( 9 . 9a . 9b ; 12 , R a ) for generating the reference voltage (U ref ) means ( 12 , R a ) for generating a reference current (I ref ) and an ohmic resistance (R a ) include, over which the reference current (I ref ) flows, so that at the ohmic resistance (R a ), the reference voltage (U ref ) drops. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärke des Referenzstroms (Iref) wenigstens eine Größenordnung kleiner als die Stromstärke des Laststroms (I) ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the current strength of the reference current (I ref ) is at least an order of magnitude smaller than the current intensity of the load current (I). Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzstrom (Iref) den Polarisierungsstrom des Komparators (7) darstellt.Circuit arrangement ( 1 ) according to claim 14 or 15, characterized in that the reference current (I ref ) the polarizing current of the comparator ( 7 ). Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertemperatursicherungseinrichtung (13) vorgesehen ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 6 to 16, characterized in that an over-temperature protection device ( 13 ) is provided. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastungsschutzeinrichtung (14) vorgesehen ist.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 6 to 17, characterized in that an overload protection device ( 14 ) is provided. Schaltungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Last eine Leuchtdiodenanordnung (6), insbesondere eine Leuchtdiode (6), umfasst.Circuit arrangement ( 1 ) according to one of claims 6 to 18, characterized in that the load is a light emitting diode array ( 6 ), in particular a light-emitting diode ( 6 ).
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