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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren
zum Aufladen und Entladen einer kapazitiven Last, insbesondere eines Piezoaktors
für ein
Kraftstoff-Einspritzventil
einer Brennkraftmaschine.
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Insbesondere
die in letzter Zeit strenger gewordenen Abgasnormen für Motoren
haben in der Kraftfahrzeugindustrie die Entwicklung von Kraftstoffinjektoren
mit schnell und verzögerungsfrei
ansprechenden Stellgliedern bzw. Aktoren ausgelöst. Bei der praktischen Realisierung
derartiger Stellglieder haben sich insbesondere piezoelektrische
Elemente (kurz: Piezoaktoren) als vorteilhaft erwiesen. Derartige
Piezoelemente sind üblicherweise
als ein Stapel von Piezokeramikscheiben zusammengesetzt, die über eine
elektrische Parallelschaltung betrieben werden, um die für einen
ausreichenden Hub notwendigen elektrischen Feldstärken erreichen
zu können.
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Beim
Ansteuern einer kapazitiven Last wie eines Piezoaktors, der zur
Betätigung
eines Einspritzventils Verwendung findet, d. h. beim Aufladen und
Entladen der kapazitiven Last mittels eines elektrischen Laststromes,
werden erhebliche Anforderungen an die Ansteuerelektronik gestellt.
Ein mittels eines Piezoaktors betätigtes Einspritzventil wird
in Brennkraftmaschinen zum Einspritzen von Kraftstoff (z. B. Benzin,
Diesel etc.) in einen Brennraum eingesetzt. Hierbei werden sehr
hohe Anforderungen an ein exaktes und reproduzierbares Öffnen und
Schließen
des Ventils und damit auch an die Ansteuerelektronik gestellt. So
müssen
dabei Spannungen im Bereich von bis zu mehreren 100 V und kurzzeitig
Lastströme
zum Laden und Entladen von mehr als 10 A bereitgestellt werden.
Die Ansteuerung erfolgt meist in Bruchteilen von Millisekunden.
Gleichzeitig sollte während
dieser Ladevorgänge
und Entladevorgänge der
Strom und die Spannung dem Stellglied möglichst kontrolliert zugeführt werden.
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Eine
Gemeinsamkeit der oben erwähnten bekannten
Schaltungsanordnungen und Verfahren besteht darin, dass mittels
geschalteter Speicherinduktivitäten
die Energie portionenweise transportiert wird. Damit sind zwar gute
Wirkungsgrade erreichbar, allerdings mit sehr großem Bauelementeaufwand.
Es treten auch wesentlich höhere
kurzzeitige Ströme
auf als der Mittelwert des in den Piezoaktor fließenden Stromes.
Dies bedingt entsprechend hoch belastbare Bauelemente, beispielsweise
Halbleiter-Schaltelemente, Kondensatoren und Induktivitäten. Dies
erfordert vergleichsweise große
Baugruppen und stellt zudem erhebliche Ansprüche an die Komponenten- als
auch Produktionstechnologien. Darüber hinaus bedingt der geschaltete
Betrieb der Ansteuerstufen zumeist einen hohen Aufwand für die Filterung/Unterdrückung der
dabei entstehenden hochfrequenten Störungen (EMV-Problematik).
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Die
DE 199 44 249 A1 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines
kapazitiven Stellgliedes, bei dem bzw. der beim Ansteuern wenigstens
eines kapazitiven Stellgliedes mit einer Ladespannung, die an einer
Reihenschaltung eines auf eine vorgegebene Spannung aufgeladenen
Ladekondensators und eines Umladekondensators liegt, bei Betriebsbeginn
und in Ansteuerpausen, also in entladenem Zustand des wenigstens
einen Stellgliedes, die Spannung am Umladekondensator mittels einer
Konstantstromquelle oder einer invertierenden Ladungspumpe auf einen
vorgegebenen Sollwert gebracht und auf diesem bis zum nächsten Ansteuervorgang
gehalten wird.
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Die
DE 100 21 086 A1 offenbart
ein Verfahren zum Bestimmen des Kraftstoffmassenstroms bei einer
Brennkraftmaschine, bei der der zeitliche Verlauf des Ansteuerstromes
für das
Einspritzventil erfasst und daraus die Haltephase ermittelt wird,
während
der das Einspritzventil geöffnet
ist. Die Haltephase wird gleich der Einspritzzeitdauer gesetzt und aus
der Einspitzzeitdauer mittels eines Modellbildung der angegebene
Kraftstoffmassenstrom ermittelt. Der so berechnete Kraftstoffmassenstrom
wiederum wird innerhalb eines Überwachungsverfahrens
auf das Über-
bzw. Unterschreiten bestimmter Grenzwerte überprüft.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg zum Aufladen
und Entladen einer kapazitiven Last aufzuzeigen, mittels welchem
ein guter Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem schaltungstechnischen
Aufwand ermöglicht
ist.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung nach Anspruch
1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
umfasst:
- – eine
erste Spannungsquelle zur Bereitstellung einer auf eine elektrische
Masse bezogenen ersten Spannung,
- – eine
zweite Spannungsquelle zur Bereitstellung einer auf die elektrische
Masse bezogenen zweiten Spannung, die kleiner als die erste Spannung ist,
- – einen
Schaltungsknoten, der über
einen ersten Schalter mit der ersten Spannung, über einen zweiten Schalter
mit der zweiten Spannung und über
einen dritten Schalter mit der elektrischen Masse verbindbar ist,
- – eine
in Reihenschaltung mit der Last angeordnete Stromeinstelleinrichtung, über welche
die Last beim Aufladen und Entladen bestromt wird, und
- – eine
Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Schalter und der Stromeinstelleinrichtung,
derart, dass
- a) während
einer ersten Aufladephase der zweite Schalter geschlossen ist, um
die Last aus der zweiten Spannung teilweise aufzuladen,
- b) während
einer zweiten Aufladephase der erste Schalter geschlossen ist, um
die Last aus der ersten Spannung weiter aufzuladen,
- c) während
einer ersten Entladephase der zweite Schalter geschlossen ist, um
die Last in die zweite Spannung teilweise zu entladen, und
- d) während
einer zweiten Entladephase der dritte Schalter geschlossen ist,
um die Last in die elektrische Masse weiter zu entladen.
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Die
Grundidee der Erfindung besteht darin, die positiven Eigenschaften
einer "linearen
Endstufe", d. h.
einer Bestromung der kapazitiven Last aus einer einstellbaren Stromquelle,
mit dem hohen Wirkungsgrad einer "geschalteten Endstufe" (z. B. Nutzung einer
Induktivität
als Energiespeicher im Zuge einer Umschwingfunktion, bei welcher
Energieportionen transportiert werden) zu verbinden.
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Wie
es aus den unten noch detailliert beschriebenen Ausführungsbeispielen
hervorgeht, ist bei der Erfindung die Verwendung einer Speicher- bzw.
Umschwinginduktivität
entbehrlich. Dennoch ist ein hoher Wirkungsgrad erzielbar, insbesondere
weil ein während
der "ersten Entladephase" fließender Laststrom
zur Rückspeisung
von elektrischer Energie in die "zweite
Spannungsquelle" genutzt
wird und weil durch das Umschalten zwischen den beiden unterschiedlichen
Spannungen die Verluste in der Stromeinstellrichtung reduziert sind.
Damit können Bauelemente
wie Kondensatoren und Halbleiter-Schaltelemente
mit geringerer Belastbarkeit ausgelegt werden.
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Bei
der Realisierung der erfindungsgemäßen Grundidee ist von wesentlicher
Bedeutung, dass jeder Aufladevorgang wie auch jeder Entladevorgang nicht
aus bzw. in eine einzige Spannungsversorgung in einem kontinuierlichen
Vorgang erfolgt, sondern in zwei zeitlich aufeinander folgenden
Phasen. Ein Aufladen und nachfolgendes Entladen, wie es z. B. zur Ansteuerung
eines piezobetätigten
Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine zum Bewirken eines
Einspritzvorganges erforderlich ist, gliedert sich gemäß der Erfindung
in eine erste Aufladephase, eine zweite Aufladephase, eine erste
Entladephase und eine zweite Entladephase. Gemäß einer in der Praxis zumeist
vorteilhaften Ausführung
ist vorgesehen, dass der Übergang
zwischen erster und zweiter Ladephase und/oder Entladephase allmählich erfolgt,
d. h. dass die betreffenden Schalter nicht abrupt ein- bzw. ausgeschaltet
werden. Damit kann z. B. eine beim Schalten entstehende Verlustleistung besser
verteilt werden.
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Insbesondere
bei einer Anwendung im Bereich der Automobilelektronik (z. B. zur
Ansteuerung eines piezobetätigten
Kraftstoff-Einspritzventils) können
die beiden Spannungsquellen, welche die erste Spannung und die zweite
Spannung bereitstellen, z. B. durch DC/DC-Spannungswandler gebildet
sein. Beispielsweise kann damit eine Bordspannung (z. B. 12 V oder
24 V) in eine oder zwei größere Spannungen
gewandelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Spannung
beispielsweise größer als
100 V und/oder ist die zweite Spannung größer als 50 V. Die zweite Spannung
kann beispielsweise kleiner als 70 insbesondere kleiner als 60 der
ersten Spannung vorgesehen sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, dass die Stromeinstelleinrichtung wenigstens eine separat
von den Schaltern ausgebildete Stromquelle umfasst.
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Eine
Stromquelle im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sehr einfach
z. B. als Transistor (Feldeffekttransistor oder Bipolartransistor)
ausgebildet sein, dessen Steueranschluss (Gate bzw. Basis) mit einem
Ansteuersignal zur Festlegung des durch den Transistor fließenden Stromes
beaufschlagt wird.
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Es
kann z. B. eine solche separate Stromquelle zum Aufladen während der
ersten und zweiten Aufladephase und eine weitere separate Stromquelle zum
Entladen zumindest während
der ersten und ggf. auch zweiten Entladephase vorgesehen sein. Alternativ
kann auch eine bidirektional betreibbare Stromquelle vorgesehen
sein, die in einer Richtung zum Aufladen und in der anderen Richtung
zum Entladen bei der Einstellung des Laststromes verwendet wird. Eine
bidirektionale Stromquelle kann sehr einfach z. B. unter Verwendung
von zwei parallel zueinander angeordneten Transistoren realisiert
werden.
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Wenn
die Stromeinstelleinrichtung wenigstens eine separat von den Schaltern
ausgebildete Stromquelle umfasst, so ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen,
dass der Schaltungsknoten über diese
Stromquelle mit der Last (bzw. einem zum Anschluss der Last vorgesehenen
Ausgangsanschluss der Schaltungsanordnung) verbunden ist. Alternativ kann
die Last (bzw. ein Ausgangsanschluss der Schaltungsanordnung) über die
Stromquelle mit der elektrischen Masse verbunden sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist wenigstens einer der Schalter, insbesondere sämtliche
der Schalter, jeweils als Transistor ausgebildet. Bevorzugt werden
die Schalter (z. B. Transistoren) von einer Steuereinrichtung angesteuert,
welche auch die Stromeinstelleinrichtung zur Festlegung des gelieferten
Stromes ansteuert (etwa durch Ausgabe von Steuerspannungen für die betreffenden
Transistoren).
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Wenn
wenigstens einer der Schalter als Transistor ausgebildet ist, so
kommt in Betracht, diesen Transistor nicht nur zum Schalten zu verwenden, sondern
auch als eine Komponente der Stromeinstelleinrichtung. Mit anderen
Worten bildet der Transistor dann eine ein- und ausschaltbare Stromquelle
im Sinne der vorliegenden Erfindung, vereinigt also die Funktion
der Stromeinstellung und des Schaltens in sich.
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Als
Transistor, der als Schalttransistor oder als Schalt/Stromeinstell-Transistor
ausgebildet sein kann, kann z. B. ein FET, insbesondere MOS-FET vorgesehen
sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Aufladung und/oder
die Entladung der Last geregelt. Beispielsweise kann der momentane
Laststrom und/oder die momentan an der Last anliegende Spannung
(Lastspannung) während der
Aufladung bzw. Entladung gemessen und mit einem Sollwert verglichen
werden, wobei auf Basis eines Istwert/Sollwert-Vergleiches die Ansteuersignale für die Schalter
und die Stromquelle(n) erzeugt werden.
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Durch
die erste Aufladephase wird die Last bevorzugt im Wesentlichen auf
die zweite Spannung aufgeladen. Durch die zweite Aufladephase wird
die Last bevorzugt im Wesentlichen auf die erste Spannung aufgeladen.
Durch die erste Entladephase wird die Last bevorzugt im Wesentlichen
auf die zweite Spannung entladen. Durch die zweite Entladephase wird
die Last bevorzugt im Wesentlichen vollständig (auf "Null" bzw.
elektrische Masse) entladen.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Spannungsquelle
von einem Kondensator gebildet, der beispielsweise die zweite Spannung
an einem seiner Anschlüsse bereitstellen kann,
wobei bevorzugt dessen anderer Anschluss mit der ersten Spannung
verbunden ist.
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Bei
dieser Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Spannung am
Kondensator sich selbsttätig
auf ein Gleichgewicht zwischen entnommener und rückgespeister Energie einstellt
(wobei dieses Gleichgewicht nahezu im energetischen Optimum liegen
kann).
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Vorteilhaft
erübrigt
sich hierbei eine aufwendigere Gestaltung der zweiten Spannungsquelle
(z. B. durch einen DC/DC-Wandler).
Damit können
einerseits die Kosten der schaltungstechnischen Realisierung weiter
verringert werden und andererseits die Möglichkeit einer Integration
wesentlicher Teile der Schaltungsanordnung bzw. Endstufe in eine
die Last aufweisende Komponente (z. B. Piezoinjektor) vereinfacht
werden.
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Zusammenfassend
kann mit der vorliegenden Erfindung eine schaltungstechnisch einfache, kompakte
und verlustarme Realisierung der Auf- und Entladung einer kapazitiven
Last bereitgestellt werden. Wesentlich ist die Verwendung von zwei
verschiedenen Spannungen, von denen eine "zweite Spannung" gewissermaßen als Hilfsspannung bei jeweils
in zwei Phasen ablaufenden Ladevorgängen bzw. Entladevorgängen fungiert.
Eine Verwendung von "linearen
Stromquellen" ermöglicht vorteilhaft
nahezu beliebige Auflade- bzw. Entladekurvenformen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 eine
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Piezoaktors,
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2 den
zeitlichen Verlauf einiger Größen im Betrieb
der Schaltungsanordnung von 1,
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3 eine
Schaltungsanordnung gemäß eines
weiteren Ausführungsbeispiels,
und
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4 den
zeitlichen Verlauf einiger Größen im Betrieb
der Schaltungsanordnung von 3.
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1 zeigt
eine Schaltungsanordnung (Endstufe) 10 zur Ansteuerung
eines Piezoaktors P eines Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs. Die Ansteuerung erfolgt durch Aufladen und Entladen
des eine kapazitive Last darstellenden Piezoaktors P.
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Die
Schaltungsanordnung 10 umfasst eine erste Spannungsquelle
zur Bereitstellung einer auf eine elektrische Masse GND bezogenen
ersten Spannung Ub und eine zweite Spannungsquelle zur Bereitstellung
einer auf die elektrische Masse GND bezogenen zweiten Spannung Uh,
die kleiner als die erste Spannung Ub ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
Ub z. B. etwa 200 V und Uh etwa 100 V.
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Ein
Schaltungsknoten K ist über
einen ersten Schalter S1 mit der Spannung Ub, über einen zweiten Schalter
S3, S4 mit der Spannung Uh und über einen
dritten Schalter S2 mit der Masse GND verbindbar.
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Die
Schaltvorgänge
im Betrieb der Schaltungsanordnung 10 werden unten noch
detailliert beschrieben und werden durch eine Steuereinrichtung SE
bewirkt, welche hierfür
Steuersignale s1 (für
den Schalter S1), s2 (für
den Schalter S2), s3 und s4 (für den
Schalter S3, S4) erzeugt und ausgibt.
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Wenngleich
dies der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt ist,
so sind die Schalter bei diesem Ausführungsbeispiel durch Schalttransistoren
(z. B. FETs) gebildet.
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Die
Schalter S1 und S2 sind jeweils von einem Transistor gebildet, dessen
Steueranschluss (Gate bzw. Basis) mit dem Ansteuersignal s1 bzw.
s2 versorgt wird.
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Der
Schalter S3, S4 ist in der Figur als Reihenschaltung zweier Einzelschalter
S3 und S4 eingezeichnet. Dies deshalb, weil dieser Schalter tatsächlich aus
einer Reihenschaltung von zwei FETs gebildet ist, um einen Strom
in beiden entgegengesetzten Richtungen schalten zu können. Wird
S3 eingeschaltet, so kann ein Strom über S3 und die "intrinsische Source-Drain-Diode" von S4 in einer
Richtung (in 1 von rechts nach links) fließen. Der
umgekehrte Stromfluss (in 1 von links
nach rechts) lässt
sich dementsprechend durch Einschalten von S4 freigeben. Die zum
Schalten der Einzelschalter S3 und S4 erforderlichen und von der
Steuereinrichtung SE gelieferten Ansteuersignale sind mit s3 bzw.
s4 bezeichnet.
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Der
Piezoaktor P ist an Ausgangsanschlüssen A1 und A2 an die Schaltungsanordnung 10 angeschlossen.
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In
Reihenschaltung mit dem Piezoaktor P ist eine Stromeinstelleinrichtung
in Form einer Stromquelle CS vorgesehen, über welche der Piezoaktor P beim
Aufladen und Entladen bestromt wird.
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Die
Stromquelle CS ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als
ein Transistor ausgebildet, dessen Steueranschluss mit einem Ansteuersignal
sip beaufschlagt wird, welches ebenfalls von der Steuereinrichtung
SE erzeugt wird. Anders als die Ansteuersignale s1 bis s4 wird mit
dem Ansteuersignal sip kein Einschalten und Ausschalten des betreffenden
Transistors bewirkt, sondern ein bestimmter Laststrom Ip beim Aufladen
und Entladen eingestellt.
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Abweichend
von der dargestellten "versorgungsseitigen" Anordnung der Stromquelle
CS zwischen dem Schaltungsknoten K und dem Ausgangsanschluss A1
ist in der Praxis oftmals eine Variante von besonderem Vorteil,
bei welcher die Stromquelle CS "masseseitig", also zwischen der
elektrischen Masse GND und dem Ausgangsanschluss A2 angeordnet ist.
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Nachfolgend
wird unter Heranziehung auch der 2 die Ansteuerung
des Piezoaktors P mittels der Schaltungsanordnung 10 beschrieben.
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2 zeigt
am Beispiel eines Ansteuerzyklus (eine Aufladung und eine nachfolgende
Entladung) die Verläufe
verschiedener Größen im Betrieb der
Schaltungsanordnung 10 in Abhängigkeit von der Zeit t.
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Im
oberen Teil von 2 sind die Verläufe einer
Knotenspannung Us (zwischen dem Schaltungsknoten K und der elektrischen
Masse GND), und der Last- bzw. Piezospannung Up eingezeichnet. Im
unteren Teil von 2 ist der Verlauf des Laststromes Ip
dargestellt ist.
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Die
Aufladung des Piezoaktors P erfolgt während einer Zeitspanne, die
sich aus einer ersten Aufladephase "a" und
einer sich unmittelbar daran anschließenden zweiten Aufladephase "b" zusammensetzt.
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Die
Entladung des Piezoaktors P erfolgt während einer Zeitspanne, die
sich aus einer ersten Entladephase "c" und
einer zweiten Entladephase "d" zusammensetzt.
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Die
in 2 außerdem
eingezeichneten Phasen S1on, S2on, S3on und S4on bezeichnen diejenigen
Zeitspannen, in denen die Schaltelemente S1, S2, S3 bzw. S4 eingeschaltet
sind.
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Im
dargestellten Ansteuerungsbeispiel soll der dargestellte, insgesamt
trapezförmige
Verlauf der Piezospannung Up bewerkstelligt werden. Die einzelnen
Phasen lassen sich wie folgt beschreiben:
Während der ersten Aufladephase "a" ist der zweite Schalter S3, S4 (genau
genommen: S4) geschlossen, um den Piezoaktor P aus der Spannung
Uh teilweise aufzuladen. Dabei steigt die Piezospannung Up kontinuierlich
an. Der konkrete Verlauf ist durch entsprechende Ansteuerung der
Stromquelle CS einstellbar. Am Ende dieser Phase ist die Piezospannung
Up auf die "Hilfsspannung" Uh abzüglich der
für die
Funktion der Stromquelle CS notwendigen Mindestspannung (ΔUip) angestiegen.
Während der
zweiten Aufladephase "b" ist alternativ oder
zusätzlich
der erste Schalter S1 geschlossen, um den Piezoaktor P aus der (höheren) Spannung Ub
weiter aufzuladen. Dabei steigt die Piezospannung Up weiter an,
etwa bis auf die doppelt so hohe Versorgungsspannung Ub. Der konkrete
Verlauf wird wieder durch die entsprechende Ansteuerung der Stromquelle
CS festgelegt.
Während
der ersten Entladephase "c" ist der zweite Schalter
S3, S4 (genau genommen: S3) geschlossen, um den Piezoaktor P in
die Spannung Uh teilweise zu entladen. Dabei wird Energie aus dem
Piezoaktor P in die Spannungsversorgung zurückgeliefert. Der konkrete Verlauf
der Piezospannung Up bzw. des Laststromes Ip wird wieder durch die
entsprechende Ansteuerung der Stromquelle CS festgelegt. Am Ende
dieser Phase erreicht die Piezospannung Up das Niveau der Spannung
Uh zuzüglich
der für
die Funktion der Stromquelle CS notwendigen Mindestspannung (ΔUip).
Während der
zweiten Entladephase "d" ist alternativ oder
zusätzlich
der dritte Schalter S2 geschlossen, um den Piezoaktor P in die elektrische
Masse GND weiter zu entladen. Der konkrete Entladungsverlauf wird
wieder durch die Ansteuerung der Stromquelle CS definiert. Die Entladung
kann vollständig
(bis auf Up = 0) vorgesehen sein.
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Durch
die erfindungsgemäß vorgesehene Umschaltung
der an der Stromquelle CS liegenden Spannung (von Ub auf Uh bzw.
umgekehrt) ergibt sich der Vorteil einer deutlich reduzierten Verlustleistung
in der Stromquelle. Damit kann ein Wirkungsgrad erzielt werden,
der vergleichbar dem Wirkungsgrad bekannter Endstufenkonzepte ist.
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Ein
noch wesentlicherer Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnung
bzw. des damit bewerkstelligten Ansteuerverfahrens liegt im Kostenbereich. Es
lassen sich nämlich
deutliche Einsparungen bei teuren Induktivitäten, Kondensatoren und Leistungshalbleitern
erzielen. Außerdem
stellt die Schaltungsanordnung geringe Bauraumanforderungen und
besitzt eine hohe Robustheit, was insbesondere bei so genannter "Vorort- Elektronik" (z. B. im Motorraum
eines Kraftfahrzeuges) von großer
Bedeutung ist.
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Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
können
die beiden erforderlichen Spannungen Ub und Uh insbesondere als
Ausgangsspannungen von zwei DC/DC-Spannungswandlern einer Automobilelektronik
vorgesehen sein. Nachfolgend wird ein modifiziertes Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben,
welches die Einsparung eines DC/DC-Spannungswandlers ermöglicht.
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3 zeigt
eine Schaltungsanordnung 100, die in Aufbau und Funktion
im Wesentlichen der oben beschriebenen Schaltungsanordnung 10 entspricht. Einander
entsprechende Schaltungskomponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Die
Modifikation der Schaltungsanordnung 100 besteht darin,
dass die zweite Spannung bzw. "Hilfsspannung" Uh in sehr einfacher
Weise innerhalb der Schaltungsanordnung 100 erzeugt wird (letztlich
aus der zugeführten
ersten Spannung Ub). Es ist ein Kondensator Ch vorgesehen, der wie
in 3 ersichtlich einerseits mit der Spannung Ub verbunden
ist und andererseits mit dem Schalter S3, S4 verbunden ist. Der
mit S3, S4 verbundene Kondensatoranschluss bildet gewissermaßen die
Quelle der "zweiten
Spannung" Uh.
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Im
Betrieb der Schaltungsanordnung 100, der genauso wie oben
für die
Schaltungsanordnung 10 beschrieben erfolgt, stellt sich
am Kondensator Ch selbsttätig
ein Gleichgewicht zwischen entnommener und rückgespeister Energie ein, wodurch
sich eine eigene Spannungserzeugung an dieser Stelle vorteilhaft
erübrigt.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte der
Kondensator Ch anstatt mit der ersten Spannung Ub auch mit einer
anderen festen Spannung, insbesondere z. B. der elektrischen Masse
GND verbunden sein.
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4 ist
eine Zeitverlaufsdarstellung ähnlich der 2,
jedoch für
den Betrieb der in 3 dargestellten Schaltungsanordnung 100.