DE102005003686A1

DE102005003686A1 - Anordnung zum Glätten des einem Verbraucher zugeführten Verbraucherstromes

Info

Publication number: DE102005003686A1
Application number: DE102005003686A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ritschel
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-08-03
Also published as: WO2006079463A1; DE502006002576D1; EP1842120B1; IL184762A0; EP1842120A1; US7733071B2; IL184762A; US20080191676A1

Abstract

Zum Glätten des einem Verbraucher (R¶1¶) zugeführten Verbraucherstromes (I) mittels einer dem Verbraucher (R¶1¶) parallel geschalteten steuerbaren Stromsenke (C) wird von dem dem Verbraucher (R¶1¶) zugeführten Laststrom (I¶1¶) eine diesem proportionale Messspannung (U¶1¶) abgeleitet. Mittels eines Spitzenwertmessers (S) wird dann deren Maximalwert (U¶1p¶) bestimmt. Mit der Differenz aus Maximalwert und Messspannung (U¶1p¶-U¶1¶) wird dann die spannungsgesteuerte Stromsenke (C) so gesteuert, dass die Summe aus dem durch die Stromsenke (C) fließenden Kompensationsstrom (I¶c¶) und dem durch den Verbraucher (R¶1¶) fließenden Laststrom (I¶1¶) im Wesentlichen konstant ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei elektronischen Geräten mit im Stromverbrauch stark schwankenden Schaltungen ist es oftmals erforderlich, den aus einer Gleichstromquelle zugeführten Verbraucherstrom zu glätten. Die Verwendung von üblichen LC-Filtern mit großen Glättungskondensatoren scheidet dabei aus Platzmangel oftmals aus. Es ist zwar schon bekannt, zum Glätten eines pulsierenden Versorgungsgleichstromes parallel zum Verbraucher eine steuerbare Stromsenke zu schalten, den sich aus Summe von Verbraucherstrom und Kompensationsstrom ergebenden Eingangs-Gesamtstrom zu messen und mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen und in Abhängigkeit davon über die Stromsenke den Kompensationsstrom so zu regeln, dass der Versorgungsstrom im Wesentlichen konstant bleibt. Dieser bekannte Regelkreis ist jedoch relativ aufwendig, oftmals nicht schnell genug und auch unstabil und neigt zum Schwingen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Glätten des einem Verbraucher zugeführten Verbraucherstroms zu schaffen, die trotz geringem Platzbedarfes die Nachteile einer Kompensationsstrom-Regelung vermeidet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der durch die Stromsenke erzeugte Kompensationsstrom nicht durch Regelung sondern durch Steuerung gewonnen. Eine solche Anordnung ist daher sehr schnell und stabil und passt sich selbstständig auch relativ schnellen Laststromänderungen an.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Prinzipschaltbildes an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zum Glätten des einem Verbraucher R₁ zugeführten Verbraucher-Gleichstromes I mittels einer dem Verbraucher R₁ parallel geschalteten steuerbaren Stromsenke C.
Diese spannungsgesteuerte Stromsenke C ist im Prinzip ein gesteuerter Verbraucher. Sie wird in moderner Schaltungstechnik vorzugsweise durch steuerbare Transistoren kombiniert mit entsprechenden Widerständen realisiert. Der Gesamtverbraucherstrom I, der aus einer nicht dargestellten Gleichstromquelle der Last R₁ zugeführt wird, setzt sich zusammen aus der Summe des dem Verbraucher R₁ zugeführten Laststromes I₁ sowie des durch die Stromsenke C fließenden Kompensationsstromes I_c. Der Laststrom I₁ wird mittels eines Strom/Spannungs-Wandlers W in eine proportionale Messspannung U₁ umgesetzt. Der Wandler W ist beispielsweise ein im Verbraucherstromkreis angeordneter Shunt.
Mittels eines Spitzenwertgleichrichters S wird der Maximalwert U_lp der Messspannung U₁ bestimmt und in einem Spannungsaddierer A wird die Differenz zwischen Maximalwert U_lp und Momentanwert U₁ ermittelt. Das Ergebnis U_c steuert den Kompensationsstrom I_c in der Stromsenke C so, dass der Verbraucherstrom I = I₁ + I_c im Wesentlichen konstant ist und wenig schwankt.
Die Filterwirkung der erfindungsgemäßen Anordnung wird durch die Genauigkeit der Messung des Laststromes I₁ sowie der Steuergenauigkeit der Stromsenke C bestimmt. Die Ansprech- und Entladezeit des Spitzenwertgleichrichters S sowie der Mittelwert des durch diesen Spitzenwertgleichrichter gewonnenen Maximalwertes der Messspannung und auch der Vorhalt des Momentanwertes U₁ der dem Laststrom proportionalen Messspannung werden so dimensioniert, dass sich für einen vorgegebenen Laststromverlauf I₁ ein Optimum bezüglich Filterwirkung und Verlustleistung in der Stromsenke C ergibt.
Vorzugsweise ist dem Stromkompensationskreis auch eine nicht eingezeichnete Schaltvorrichtung zugeordnet, durch welche der Kompensationsstrom I_c zusammen mit dem Verbraucher R₁ ein- und ausgeschaltet wird. Ferner wird durch entsprechende Begrenzung des im Spitzenwertgleichrichter S ermittelten Maximalwertes U_lp der Spitzen- Kompensationsstrom I_c festgelegt. Dazu ist beispielsweise parallel zum Ladekondensator des Spitzenwertgleichrichters S ein entsprechender Spannungsbegrenzer geschaltet.
Außerdem ist es vorteilhaft, den Mittelwert des Kompensationsstromes I_c sowie die Temperatur der Stromsenke C zu überwachen und in Abhängigkeit davon den Maximalwert U_lp zu begrenzen, so dass im Fall einer Überlastung die Filterwirkung entsprechend begrenzt und geschwächt wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sämtliche beschriebenen und gezeichneten Elemente sind beliebig miteinander kombinierbar.

Claims

Anordnung zum Glätten des einem Verbraucher (R₁) zugeführten Verbraucherstromes (I) mittels einer dem Verbraucher (R₁) parallel geschalteten steuerbaren Stromsenke (C), dadurch gekennzeichnet, dass von dem dem Verbraucher (R₁) zugeführten Laststrom (I₁) eine diesem proportionale Messspannung (U₁) abgeleitet wird, mittels eines Spitzenwertmessers (S) deren Maximalwert (U_lp) bestimmt wird und mit der Differenz aus Maximalwert und Messspannung (U_lp–U₁) die spannungsgesteuerte Stromsenke (C) so gesteuert ist, dass die Summe aus dem durch die Stromsenke fließenden Kompensationsstrom (I_c) und dem durch den Verbraucher (R₁) fließenden Laststrom (I₁) im Wesentlichen konstant ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Laststrom (I₁) proportionale Messspannung (U₁) an einem im Verbraucherstromkreis angeordneten Shunt-Widerstand und der Maximalwert dieser Messspannung mittels eines Spitzenwertgleichrichters (S) gemessen wird.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (U_lp) der Messspannung (U₁) auf einen vorbestimmten Wert begrenzt ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert des Kompensationsstromes (I_c) der Stromsenke (C) und in Abhängigkeit davon die Begrenzung des Maximalwertes (U_lp) bestimmt wird.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Stromsenke (C) bestimmt und in Abhängigkeit davon die Begrenzung des Maximalwertes (U_lp) bestimmt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung durch eine Schaltvorrichtung zusammen mit dem Verbraucher (R₁) ein- und ausschaltbar ist.