DE102009036173B4 - Eine Regelschaltung und ein Verfahren zum Regeln einer Eingangsspannung - Google Patents

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    • Y10S323/901—Starting circuits

Abstract

Regelschaltung, die folgende Merkmale aufweist:
einen Fehlerdetektor (110), der einen Eingang (112) für eine Eingangsspannung (Vi), einen weiteren Eingang (114) für eine Referenzspannung (Vref) und einen Ausgang (116) für ein Fehlersignal (115) aufweist, wobei das Fehlersignal (115) von der Eingangsspannung (Vi) und der Referenzspannung (Vref) abhängt;
einen Integrator (120), der einen Eingang (122) für das Fehlersignal (115) und einen Ausgang (124) für ein integriertes Fehlersignal (125) aufweist;
einen Spannungsregler (130), der einen Eingang (132) für die Eingangsspannung (Vi) und einen Anschluss (134) für das integrierte Fehlersignal (125) aufweist, wobei der Spannungsregler (130) konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125) einzustellen, derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; und
ein Startmodul (240), das einen Eingang für eine gleichgerichtete Eingangsspannung, einen weiteren Eingang für ein Auslösesignal, das ein Ende eines Startmodus signalisiert, einen Ausgang für ein Startsignal und einen weiteren Ausgang für eine Startspannung aufweist, wobei der weitere Ausgang des Startmoduls (240) mit dem Ausgang (124) des Integrators (120) gekoppelt ist.

Description

  • Die DE 689 25 029 T2 bezieht sich auf eine Shunt-Regelvorrichtung bzw. einen Stromversorgungs-Schaltkreis zum Gleichrichten und Regeln einer Wechselstromquelle mit einem Nebenschluss-Stromkreis (Shunt-Kreis) und Regelmitteln zum Regeln des Nebenschluss-Stromkreises. Dabei ist der Nebenschluss-Stromkreis auf der Wechselstromseite der Gleichrichtermittel parallel zur Wechselstromquelle angeschlossen. Die Gleichrichtemittel weisen Diodenmittel auf und sind mit Ladungsspeichermitteln verbunden. Die Wechselstromquelle weist einen Schwingkreis auf. Der Schwingkreis ist induktiv mit einer Wechselstromquelle gekoppelt. Das Regelmittel regelt den scheinbaren Gütefaktor (Q-Faktor) des Schwingkreises. Der Nebenschluss-Stromkreis weist Schaltelemente auf, wobei hier im Wesentlichen keine ohmschen Leistungsverluste auftreten. Der Nebenschluss-Stromkreis weist zumindest einen MOS-Transistor auf. Der Nebenschluss-Stromkreis weist eine Mehrzahl von Transistoren auf, die alle dieselbe Polarität aufweisen. Die Regelmittel weisen einen Spannungsvergleicher und eine geschaltete Kondensatorkette auf. Die geschaltete Kondensatorkette liefert im Wesentlichen während der gesamten Periode der Wechselstrom-Wellenform ein Steuerungssignal an den Nebenschluss-Stromkreis. Der Gleichrichter ist ein synchroner Gleichrichter ist. Die geschaltete Kondensatorkette und der phasenempfindliche (synchrone) Gleichrichter werden durch ein gemeinsames Taktsignal gesteuert. Der Schaltkreis ist ein integrierter Schaltkreis.
  • Die US 2004/0 008 013 A1 bezieht sich auf eine Schnittstelle für einen Shunt-Spannungsregler in einer kontaktlosen Smartcard. Dabei wird eine Shunt-Spannungsregelung erhalten, indem eine Gleichrichtereinrichtung verwendet wird, um ein ankommendes Signal gleichzurichten, und ferner eine Stromsenkeneinrichtung verwendet wird, um einen Strom von dem Ausgang der Gleichrichtereinrichtung derart abzuleiten, dass die Ausgangsspannung auf einem geeigneten Pegel beibehalten wird und der Modulationspegel nicht über den akzeptablen Bereich ansteigt. Dies wird durch die Verwendung von zwei Feedback-Mechanismen für die Steuerung der Stromsenkeneinrichtung erreicht.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Spannungsregelschaltung und ein Verfahren zum Regeln einer Eingangsspannung zum Beispiel für einen berührungsfreien Transponder.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelschaltung, einen Transponder, eine Vorrichtung zum Regeln einer Eingangsspannung und ein Verfahren zum Regeln einer Eingangsspannung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Regelschaltung, die einen Fehlerdetektor, einen Integrator und einen Spannungsregler aufweist. Der Fehlerdetektor weist einen Eingang für eine Eingangsspannung, einen weiteren Eingang für eine Referenzspannung und einen Ausgang für ein Fehlersignal auf, wobei das Fehlersignal von der Eingangsspannung und der Referenzspannung anhängt. Der Integrator weist einen Eingang für das Fehlersignal und einen Ausgang für ein integriertes Fehlersignal auf. Der Spannungsregler weist einen Eingang für die Eingangsspannung und einen Anschluss für das integrierte Fehlersignal auf, wobei der Spannungsregler konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom bzw. Shunt-Strom ansprechend auf das integrierte Fehlersignal einzustellen, derart, dass die Eingangsspannung zu der Sollspannung bzw. Zielspannung hin eingestellt wird.
  • Die Regelschaltung umfasst ferner ein Startmodul, das einen Eingang für eine gleichgerichtete Eingangsspannung, einen weiteren Eingang für ein Auslösesignal, das ein Ende eines Startmodus signalisiert, einen Ausgang für ein Startsignal und einen weiteren Ausgang für eine Startspannung aufweist, wobei der weitere Ausgang des Startmoduls mit dem Ausgang des Integrators gekoppelt ist.
  • Merkmale von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, die mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen betrachtet werden sollte, leichter ersichtlich und besser verständlich.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Schaltung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine herkömmliche Schaltungsanordnung für eine Spannungsregelung;
  • 3 eine Spannungsregelschaltung für einen Transponder gemäß Ausführungsbeispielen;
  • 4 eine Schaltung für einen Fehlerdetektor;
  • 5 einen Graphen für eine geregelte Eingangsspannung; und
  • 6 eine Schaltung für den Spannungsregler.
  • Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detaillierter erläutert werden, ist anzumerken, dass gleiche oder gleich wirkende Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
  • Ein berührungsfreier Transponder ist ein Beispiel, bei dem eine effiziente Spannungsregelung bedeutsam ist. Die Amplitude eines induzierten Signals in einer Antenne des berührungsfreien Transponders kann nämlich große Schwankungen erfahren, wenn sich der Abstand und/oder die Ausrichtung des Transponders bezüglich dem Leser bzw. Lesegerät verändert. Um den Transponder vor einer übermäßigen Spannung (z. B. Überschießen) zu schützen und die Kommunikation (Modulation/Demodulation) zu unterstützen, wird daher eine Regelung der Eingangsspannung (Antennenspannung) benötigt.
  • Bei herkömmlichen Schaltungen zum Liefern einer Spannungsregelung folgt ein Hüllkurvendetektor der Antennenspannungsamplitude mit einer bestimmten Zeitkonstante (Verzögerung). Bei dieser herkömmlichen Regelschleife wird die Ausgabe des Hüllkurvendetektors mit einer Bezugsspannung bzw. Referenzspannung Vref verglichen und wird das Fehlersignal an eine Nebenschlussvorrichtung rückgekoppelt, die beispielsweise eine variable Stromquelle (Ishunt) aufweist, die wiederum die Eingangsspannung verändert. Zusätzlich wird bei einem Start (startup) ein zweites, ungenaues Referenzpotential (Vref_startup) erzeugt und werden sowohl ein Herunterziehstrom (Ipd) (pd = pull-down) und ein Fehlerverstärkervorspannungsstrom erhöht, um die Regelschleife schneller zu machen. Der Zweck dieses Startmodus bzw. Startup-Modus besteht darin, sicherzustellen, dass keine übermäßige Spannung bei einem Start auftreten kann und dass die Betriebsspannung gut unterhalb einer Sollspannung bzw. Zielspannung oder innerhalb einer Sollspannungsregion bzw. Zielspannungsregion liegt. Nach diesem Startmodus (schnellen Modus) schaltet das System in den Normalmodus, was typischerweise eine Erhöhung der Eingangsspannung impliziert. Während einer Kommunikation kann das System durch Sperren bzw. Deaktivieren der Regelschleife in einen Haltemodus wechseln.
  • Diese herkömmliche Lösung zeigt jedoch die folgenden Nachteile:
    • – Ein Schalten von einem schnellen Modus zu einem Normalmodus und zurück bewirkt Überschießen bzw. Überschwingen in der Eingangsspannung Vi(t), da der Fehlerverstärkervorspannungspunkt verändert ist.
    • – Ein Schalten von einem Normalmodus zu einem Haltemodus und zurück während einer Kommunikation bewirkt ebenfalls Überschießen, da der Fehlerverstärker von der Nebenschlussvorrichtung abgetrennt ist.
    • – Ein Einsetzen einer variablen Stromquelle als eine Nebenschlussvorrichtung bewirkt eine Verstärkung der übertragenen Modulationstiefen, wobei so das Feld verzerrt wird, so dass eine zusätzliche Schaltungsanordnung nötig sein kann, um diese Wirkung während eines Empfangs zu unterdrücken (z. B. durch eine Kopplungskapazität Cc).
  • Deshalb besteht ein Bedarf danach, eine Regelschaltung zu schaffen, die das Überschießen in der Eingangsspannung vermeidet, während Betriebsmodi gewechselt werden (z. B. Startmodus, Normalmodus und Haltemodus).
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen eine derartige Regelschaltung vor, die einen Fehlerdetektor, einen Integrator und einen Spannungsregler aufweist. Der Fehlerdetektor weist einen Eingang für die Eingangsspannung Vi, einen weiteren Eingang für eine Referenzspannung Vref und einen Ausgang für ein Fehlersignal Qe auf, wobei das Fehlersignal eine Abweichung der Eingangsspannung von der Sollspannung misst. Der Integrator weist einen Eingang für das Fehlersignal und einen Ausgang für ein integriertes Fehlersignal auf. Der Spannungsregler weist einen Eingang für die Eingangsspannung und einen Eingang für das integrierte Fehlersignal auf. Der Spannungsregler ist konfiguriert, um einen Nebenschlussstrom ansprechend auf das integrierte Fehlersignal einzustellen, derart, dass sich die Eingangsspannung zu einer Sollspannung bin ändert. Die Sollspannung kann beispielsweise derart gewählt sein, dass eine Mikrosteuerung (micro-controller) an einem Transponder ausreichend geschützt ist, beispielsweise durch Halten der Eingangsspannung unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts.
  • Die Eingangsspannung kann beispielsweise amplitudenmoduliert sein, so dass die Eingangsspannung wie folgt lautet: vi(t) = Ai(t)·sin(ωct).
  • Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Eingangsspannung mittels eines variablen Widerstands Rshunt gesteuert, dessen Steuerspannung Vc durch den Integrator (das integrierte Fehlersignal) gemäß dem Fehlersignal Qe gesetzt ist, das durch den Fehlerdetektor geliefert wird.
  • Daher weist die Eingangsspannung nachfolgende Perioden auf, in denen die Spitzenspannung sich ändern kann. Während der i-ten Halbperiode gibt der Fehlerdetektor eine Ladungsmenge aus, die proportional zu der Differenz zwischen K-mal der Referenzspannung Vref und der Spitzenspannung der (i-2)-ten Halbperiode Vp[i-2] ist: Qe [i] = Gd(K·Vref – Vp[i – 2]), wobei Gd der Fehlerdetektorgewinn bzw. die Fehlerdetektorverstärkung ist und K ein konstanter Faktor ist, der zu der Einstellung der Sollspannung beiträgt.
  • Ausführungsbeispiele für den Integrator weisen beispielsweise einen Integratorkondensator CINT auf, der die Ladungen Qe des Fehlerdetektors sammelt, und daher ist die Steuerspannung während der i-ten Halbperiode gegeben durch: Vc[i] = Vc[i – 1] + Qe[i]/CINT, wobei CINT der Integratorkondensator ist und Vc[i – 1] die Steuerspannung (integriertes Fehlersignal) ist, die (das) während der vorhergehenden Halbperiode angelegt ist.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen wird die Steuerspannung in den Spannungsregler eingegeben, der den Nebenschlussstrom steuert, derart, dass während der i-ten Halbperiode der Nebenschlussstrom zu Folgendem wird: Ishunt(t) = Gm(Vc[i])·Vi(t), wobei Gm die Nebenschlusstranskonduktanz aufweist.
  • Ein Vorteil eines Verwendens eines Integrators bei Ausführungsbeispielen besteht darin, dass die Ausgabe konstant gehalten wird, falls das Fehlersignal verschwindet (Qe[i] = 0). Deshalb wird die Amplitude der Eingangsspannung Vi(t) in einem Dauerzustand auf K·Vref geregelt.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen zwingt bei einem Start eine zusätzliche (schnelle, aber ungenaue) Regelschleife die Steuerspannung Vc auf eine Startspannung (Vstartup), die eine Eingangsspannung Vi(t) garantiert, die hoch genug (über einer Schwelle) ist, um eine Mikrosteuerung zu versorgen. Gleichzeitig gibt es noch keine verfügbare präzise Referenz und daher wird die Integratorkapazität CINT durch Abtrennen des Fehlerdetektors und Schließen von CINT zu Masse auf die Startspannung Vstartup geladen. Während dieser Phase kann der Integrator gesperrt sein. Nach einem Hochfahren bzw. Einschalten (power-up) (z. B. auf das Signal POR = 0 bezogen; POR = power an reset, Leistung bei Rücksetzen) geht die Startspannung Vstartup in einen Zustand hoher Impedanz, wird der Integrator freigegeben bzw. aktiviert und wird der Fehlerdetektor wieder verbunden (z. B. auf ein Startsignal bezogen: startup = 0), so dass die Regelschleife aktiv ist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Integratorkondensator CINT bereits auf die Startspannung Vstartup vorgeladen war, bewirkt ein Schalten von einem Start zu der Regelschleife kein Überschießen an der Eingangsspannung V. Damit werden die zuvor erwähnten Nachteile herkömmlicher Regelschaltungen vermieden.
  • Während einer Lastmodulation des Transponders insbesondere geht die Regelschleife an der ersten Modulationsflanke in den Haltemodus und kann für die ganze Kommunikation in diesem Zustand bleiben, d. h. solange, wie der Modulator freigegeben ist. In dem Demodulationsmodus geht die Regelschleife in den Haltemodus, sobald der Demodulator die erste abfallende Flanke in der Antennenspannung (Eingangsspannung) Vi erfasst, und bleibt in diesem Zustand ebenfalls für die ganze Kommunikation.
  • Deshalb sehen Ausführungsbeispiele eine Antennenspannungsregelschaltung vor, die die Eingangsspannung der Mikrosteuerung innerhalb eines Arbeitsbereichs hält – über einem Minimalwert bei einem Start und unter einem Maximalwert (Sollspannung) während eines normalen Betriebs (z. B. kein Überschießen während Modusänderungen).
  • Da der Integrator auf Masse bezogen ist, ist das Lecken durch die Eingangsschalter minimiert und liegt ein Spannungsabfall über den Schalter nahe an Null.
  • Da zusätzlich die Nebenschlussvorrichtung oder das Nebenschlusselement einen variablen Widerstand aufweist, ist der Nebenschlussstrom proportional zu der Eingangsspannung (d. h. Ishunt ∝ Vi(t)) und daher entspricht eine bestimmte Modulationstiefe von dem Leser der gleichen Modulation an der Antennenspannung und das Feld ist nicht verzerrt. Dies ist in einem Fall mehrerer Transponder in dem Feld wichtig.
  • Zusammenfassend gesagt beschreiben Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Regelschleife für die Antennenspannung bei einem berührungsfreien Transponder, die auf einem präzisen, zeitdiskreten Fehlerdetektor und einer integrierenden Schaltung beruhen kann. Das Umschalten von einem Regelmodus in einen Haltemodus während der Kommunikation bewirkt kein Überschießen an der Antennenspannung und überwindet daher die zuvor erwähnten Nachteile herkömmlicher Schaltungen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung weisen zudem eine Schaltung für den Fehlerdetektor und eine Schaltung für den Spannungsregler auf, die unten ausführlicher beschrieben werden.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik, die einen Fehlerdetektor 110, einen Integrator 120 und einen Spannungsregler 130 aufweist. Der Fehlerdetektor 110 weist einen Eingang 112 für die Eingangsspannung Vi und einen weiteren Eingang 114 für eine Referenzspannung Vref auf. Der Fehlerdetektor weist zudem einen Ausgang 116 für ein Fehlersignal 115 auf, das an einen Eingang 122 des Integrators 120 gesendet wird. Der Integrator 120 weist einen Ausgang 124 für ein integriertes Fehlersignal 125 auf. Der Spannungsregler 130 weist einen Anschluss 134 für das integrierte Fehlersignal 125 und einen Anschluss 132 für die Eingangsspannung Vi auf, und der Spannungsregler ist konfiguriert, um die Eingangsspannung ansprechend auf das integrierte Fehlersignal 125 an dem Anschluss 134 zu verändern. Ein Ändern eines Nebenschlussstroms in entsprechender Weise kann beispielsweise die Regelung durchführen.
  • In 1 ist die Eingangsspannung Vi an die Leitung 101 angelegt, die mit dem Anschluss 132 des Spannungsreglers 130 und mit dem Eingang 112 des Fehlerdetektors 110 verbunden ist. Im Allgemeinen weist die Leitung 101 zwei Leitungen auf, zwischen denen die Eingangsspannung gebildet ist und die mit der Antenne verbunden sind. 2 zeigt eine herkömmliche Schaltung zum Regeln einer Spannung Vi einer Antenne 222 eines Transponders. Die Antenne 222 ist elektromagnetisch mit einem Lesegerät bzw. Leser 210 gekoppelt, der eine weitere Antenne 212 aufweist. In der Transponderantenne 222 wird die Eingangsspannung Vi für eine Mikrosteuerung 230 induziert, so dass ein Laststrom Iload (load = Last) in die Mikrosteuerung 230 eintritt, nachdem die Eingangsspannung Vi in einem Gleichrichter 232 gleichgerichtet ist. Ein Gleichrichterkondensator 233 ist mit der Mikrosteuerung 230 parallelgeschaltet. Deshalb ist die Mikrosteuerung 230 über den Gleichrichter 232 mit der Transponderantenne 222 durch eine erste Leitung 223a und eine zweite Leitung 223b verbunden. Die erste und die zweite Leitung 223a, b sind durch einen Kondensator CT und einen Nebenschlusstransistor 226 verbunden, der beispielsweise einen MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor = Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) aufweist. Die Mikrosteuerung 230 ist mit einem Startmodul 240 (Startup-Modul) verbunden, um ein POR-Signal zu senden. Das Startmodul 240 weist zusätzlich einen Eingang für eine gleichgerichtete Eingangsspannung Vi auf, die von einer ersten Diode 242a erhalten wird, die zwischen die erste Leitung 223a und den Eingang des Startmoduls 240 geschaltet ist. Zusätzlich ist eine zweite Diode 242b zwischen die zweite Leitung 223b und den Eingang des Startmoduls 240 geschaltet. Das Startmodul 240 weist zudem einen Ausgang für das Startsignal und einen Ausgang für das Startreferenzpotential Vref_startup auf.
  • Die Schaltung von 2 weist zudem einen Hüllkurvendetektor 260 auf, der einen weiteren Kondensator CE und eine Stromquelle 256 für den Herunterziehstrom Ipd aufweist. Zusätzlich weist die Schaltung einen Fehlerverstärker 250 mit einem Plus-Eingang und einen Minus-Eingang und einen Ausgang auf, der mit einem Gate des Nebenschlusstransistors 226 verbunden ist. Der Kondensator CE ist zwischen den Plus-Eingang des Fehlerverstärkers 250 und ein Massepotential (GROUND = MASSE) geschaltet und die Stromquelle 256 ist ebenfalls zwischen den Plus-Eingang des Fehlerverstärkers 250 und das Massepotential geschaltet. Eine weitere erste Diode 252a verbindet die erste Leitung 223a mit dem Plus-Eingang des Fehlerverstärkers 250 und eine weitere zweite Diode 252b verbindet die zweite Leitung 223b mit dem Plus-Eingang des Fehlerverstärkers 250, so dass der Plus-Eingang ein gleichgerichtetes Eingangspotential empfängt. Der Minus-Eingang des Fehlerverstärkers 250 ist mit einem Schalter 262 verbunden, der den Minus-Eingang entweder zu einer Startzeit auf das Startreferenzpotential Vref_startup oder andernfalls auf das Referenzpotential Vref schaltet. Das Referenzpotential Vref ist beispielsweise durch eine Bandlückenreferenz 270 (BGR, bandgap reference) gebildet. Das Startreferenzpotential Vref_startup wird durch das Startmodul 240 erzeugt. Der Fehlerverstärker 250 ist durch eine weitere Stromquelle 264 gesteuert (freigegeben oder gesperrt), die einen Vorspannungsstrom Ibias (bias = Vorspannung) an dem Startsignal liefert. Zwischen dem Ausgang des Fehlerverstärkers 250 und dem Gate des Nebenschlusstransistors 226 ist ein Halteschalter 266 angeordnet, derart, dass der Halteschalter 266 in dem Haltezustand geöffnet und andernfalls geschlossen ist. Zwischen dem Ausgang des Fehlerverstärkers 250 und dem Massepotential ist ein Nebenschlusskondensator Cs angeordnet. Schließlich ist ein Kopplungskondensator Cc zwischen dem Plus-Eingang des Fehlerverstärkers 250 und dem Gate des Nebenschlusstransistors 226 gebildet.
  • In Betrieb vergleicht der Fehlerverstärker 250 das gleichgerichtete Eingangspotential Vi mit einem Referenzpotential Vref (oder bei einem Start mit einem Startreferenzpotential Vref_startup) und erzeugt ein Ausgangssignal, das proportional zu der Abweichung des gleichgerichteten Eingangspotentials und des Referenzpotentials Vref ist. Diese Ausgabe steuert den Nebenschlusstransistor 226 über den Gate-Kontakt. Daher weist der Ausgang des Fehlerverstärkers 250 die Steuerspannung Vc auf, die von dem Fehlerverstärker 250 (z. B. einem Operationsverstärker) basierend auf der Differenz zwischen der gleichgerichteten Eingangsspannung Vi und dem Referenzpotential Vref erzeugt wird.
  • 3 zeigt eine Schaltung für eine Eingangsspannungsregelung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die beispielsweise einen Transponder mit einer Transponderantenne 222 und einer Mikrosteuerung 230 aufweist. Der Transponder kann elektromagnetisch mit einem Leser 210 mit einer Antenne 212 koppeln. Die Transponderantenne 222 kann beispielsweise über einen ersten Verbinder 221a mit einer ersten Leitung 223a und über einen zweiten Verbinder 221b mit einer zweiten Leitung 223b verbunden sein. Die erste und die zweite Leitung 223a, b liefern die Eingangsspannung Vi(t) (die beispielsweise durch den Leser induziert wird) an die Mikrosteuerung 230. Wenn daher der Transponder mit dem Leser 210 gekoppelt ist, wird ein Laststrom Iload in die Mikrosteuerung 230 eingegeben, nachdem die Eingangsspannung Vi in dem Gleichrichter 232 gleichgerichtet ist. Der Gleichrichterkondensator 233 ist wiederum mit der Mikrosteuerung 230 parallelgeschaltet. Die erste und die zweite Leitung 223a und 223b bilden die Leitung 101 von 1 und sind durch eine Kapazität CT und zusätzlich durch einen variablen Nebenschlusswiderstand 130 (Spannungsregler) verbunden.
  • Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zudem den Fehlerdetektor 110, den Integrator 120 und ein Startmodul 240 auf. Der Fehlerdetektor 110 ist mit der ersten Leitung 223a und mit der zweiten Leitung 223b verbunden. Zusätzlich ist der Fehlerdetektor 110 mit einer Quelle 270 (z. B. einer Bandlückenreferenz) verbunden, die die Referenzspannung Vref für den Fehlerdetektor 110 liefert. Ein Invershalteschalter 114a und ein Inversstartschalter 116a sind zwischen den Fehlerdetektor 110 und den Integrator 120 in Reihe geschaltet. Der Invershalteschalter 114a ist geschlossen, wenn das Haltesignal nicht vorliegt (hold = false; Halten = falsch), und der Inversstartschalter 116a ist geschlossen, wenn das Startsignal nicht vorliegt (startup = false; Start = falsch). Zusätzlich ist der Ausgang des Fehlerdetektors 110 durch einen Halteschalter 114b mit Masse verbunden, der geschlossen ist, wenn das Haltesignal vorliegt. Der Integrator 120 weist beispielsweise einen Operationsverstärker 122 mit einem Minus-Eingang und einem Plus-Eingang und einem Ausgang auf. Der Operationsverstärker 122 ist freigegeben, wenn das Startsignal falsch ist (so dass der Operationsverstärker 122 in dem Startmodus gesperrt ist). Der Integrator 120 weist zudem einen Kondensator CINT auf, der zwischen den Minus-Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers 122 geschaltet ist. Der Plus-Eingang des Operationsverstärkers 122 ist mit Masse verbunden. Zwischen dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers 122 und Masse ist zudem ein Startschalter 116b angeordnet, so dass bei einem Start auch der Minus-Eingang mit Masse verbunden ist – andernfalls ist derselbe von Masse abgetrennt. Der Ausgang des Integrators 122 ist mit dem variablen Nebenschlusswiderstand 130 verbunden, so dass das Ausgangssignal des Integrators 120 den Widerstandswert des variablen Nebenschlusswiderstands 130 steuert. Deshalb liefert der Ausgang des Integrators 120 die Steuerspannung Vc(i) zum Steuern der Eingangsspannung Vi durch Einstellen des Widerstandswerts und damit des Nebenschlussstroms Ishunt durch den variablen Nebenschlusswiderstand 130.
  • Das Startmodul 240 weist einen Eingang, der mit einem Knoten für die gleichgerichtete Eingangsspannung Vi verbunden ist, und einen Eingang für das POR-Signal (= Auslösesignal) auf, das das Ende des Startmodus auslöst. Für gewöhnlich ist POR = 0 am Anfang, und sobald die Mikrosteuerung 230 eine gültige Leistungsversorgung erfasst, wird POR gelöst (POR = 1) und wird der Startmodus angeregt. Der Knoten für das gleichgerichtete Eingangspotential ist beispielsweise über eine erste Diode 242a mit der ersten Leitung 223a verbunden und ist über eine zweite Diode 242b mit der zweiten Leitung 223b verbunden. Das Startmodul 240 erzeugt zusätzlich das Startsignal, das die Startschalter 116 freigibt oder sperrt, und zusätzlich erzeugt das Startmodul 240 eine Startspannung Vstartup, die von dem Eingangspotential Vi abhängt und an den Steuereingang des variablen Nebenschlusswiderstands 130 angelegt ist, durch Zwingen des Ausgangs des Integrators, der gemäß dem Startsignal gesperrt ist. Deshalb weist das Startmodul zwei Ausgänge auf, einen für die Startspannung und einen für das Startsignal.
  • Bei einem Start des Transponders erzeugt daher das Startmodul 240 das Startsignal und die Startspannung Vstartup verändert den Widerstandswert des variablen Nebenschlusswiderstands 130 beispielsweise auf einen niedrigeren Wert, so dass die Eingangsspannung niedriger als in dem Betriebsmodus sein kann. Das Startmodul 240 wird durch die Mikrosteuerung 230 ausgelöst, die das POR-Signal liefert, das das Ende des Startmodus auslöst. Nach dem Startmodus, der sich eine vorbestimmte Zeitperiode lang erstrecken kann, die beispielsweise von dem Transponder abhängt, schaltet das System in den Normalbetriebsmodus, so dass das Startsignal falsch wird (beispielsweise startup = 0). In diesem Normalbetriebsmodus ist der Fehlerdetektor 110 mit dem Integrator 120 verbunden und ist gleichzeitig der Operationsverstärker 122 freigegeben, so dass der Integrator 120 ein Integrieren des Fehlersignals Qe beginnt, das von dem Fehlerdetektor 110 geliefert wird. Folglich ändert sich die Spannung, die an den variablen Widerstand 130 angelegt ist, von der Startspannung Vstartup zu der Steuerspannung Vc(i), wobei das Argument „i” dem i-ten Beitrag entspricht, der von dem Fehlerdetektor 110 bei dem i-ten Schritt geliefert wird. Es ist zu beachten, dass die Eingangsspannung Vi alternierend ist, so dass eine gleichgerichtete Eingangsspannung eine Abfolge von Spitzenspannungen Vp (Peak-Spannungen) aufweist, die sich voneinander unterscheiden können, und das „i” zählt oder nummeriert diese Werte.
  • Das Ausführungsbeispiel, das in 3 gezeigt ist, kann auch in einen Haltemodus schalten, wobei der Fehlerdetektor 110 von dem Integrator 120 abgetrennt ist und mit Masse verbunden ist. Daher wird die Steuerspannung Vc durch die Kapazität CINT geliefert, die durch den Fehlerdetektor 110 bis zu dem Schalten in den Haltemodus aufgeladen wurde. Da der Integrator 120 während des Schaltens von dem Normalbetriebsmodus in den Haltemodus nicht von dem variablen Nebenschlusswiderstand 130 abgetrennt ist, wird Überschießen in der Eingangsspannung Vi vermieden – im Gegensatz zu dem Fall für herkömmliche Schaltungen, wie es in 2 gezeigt ist.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung für den Fehlerdetektor 110, die einen Eingang für die erste Leitung 223a und die zweite Leitung 223b (die den Eingang 112 von 1 darstellen) aufweist. Die Schaltungsanordnung von 4 weist die folgenden Vorrichtungen auf: 10 Schalter (einen ersten Schalter SW1, einen zweiten Schalter SW2, ..., einen zehnten Schalter SW10) (SW = switch), vier Dioden (eine erste Diode D1, eine zweite Diode D2, eine dritte Diode D3 und eine vierte Diode D4), vier Kondensatoren (einen ersten Kondensators C1, einen zweiten Kondensator C2, ... und einen vierten Kondensator C4), zwei Ausgangskondensatoren (einen ersten Ausgangskondensator C1out und einen zweiten Ausgangskondensator C2out) (out = aus) und zwei Transistoren (einen ersten Transistors M1 und einen zweiten Transistor M2). Jede dieser Vorrichtungen weist einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf, wobei die Verwendung von Eingang/Ausgang einen spezifischen Signalweg implizieren kann oder nicht. Die Eingang/Ausgang-Anschlüsse der Transistoren können die Drain- oder Source-Anschlüsse sein und die Transistoren weisen zusätzlich einen Steueranschluss (z. B. den Gate-Anschluss) auf.
  • Die elektrische Verbindung dieser Vorrichtungen zwischen der ersten und der zweiten Leitung 223a, b und dem Ausgang 116 kann wie folgt beschrieben werden. Die zweite Leitung 223b ist mit dem Eingangsanschluss der ersten Diode D1 verbunden und der Ausgangsanschluss der ersten Diode D1 ist mit dem Eingangsanschluss des ersten Kondensators C1 verbunden und der Ausgangsanschluss des ersten Kondensators C1 ist mit dem Eingangsanschluss des ersten Schalters SW1 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Die erste Leitung 223a ist mit dem Eingangsanschluss der zweiten Diode verbunden, deren Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des ersten Transistors M1 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des zweiten Kondensators C2 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des ersten Schalters SW1 verbunden ist. Die zweite Leitung 223b ist zudem mit dem Eingangsanschluss der dritten Diode D3 verbunden, deren Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des zweiten Transistors M2 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des vierten Kondensators C4 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des sechsten Schalters SW6 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Die erste Leitung 223a ist zudem mit dem Eingangsanschluss der vierten Diode D4 verbunden, deren Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des dritten Kondensators C3 verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des sechsten Schalters SW6 verbunden ist.
  • Der Eingangsanschluss des ersten Kondensators C1 ist mit dem Eingangsanschluss des zweiten Schalters SW2 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Eingangsanschluss des dritten Kondensators C3 ist mit dem Eingangsanschluss des siebten Schalters SW7 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Eingangsanschluss des zweiten Kondensators C2 ist mit dem dritten Schalter SW3 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Eingangsanschluss des vierten Kondensators C4 ist mit dem Eingangsanschluss des achten Schalters SW8 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist.
  • Der Ausgangsanschluss des zweiten Kondensators C2 ist mit dem Eingangsanschluss des vierten Schalters SW4 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit dem ersten Ausgangskondensators C1out verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Ausgangsanschluss des vierten Schalters SW4 ist mit dem Eingangsanschluss des fünften Schalters SW5 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit dem Ausgang 116 des Fehlerdetektors 110 verbunden ist. Der Ausgangsanschluss des vierten Kondensators C4 ist mit dem Eingangsanschluss des neunten Schalters SW9 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit dem Eingangsanschluss des zweiten Ausgangskondensators C2out verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit Masse verbunden ist. Der Ausgangsanschluss des neunten Schalters SW9 ist mit dem Eingangsanschluss des zehnten Schalters SW10 verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit dem Ausgang 116 des Fehlerdetektors 110 verbunden ist. Ein erster Ausgangsknoten V1out ist zwischen dem Ausgangsanschluss des vierten Schalters SW4 und dem Eingangsanschluss des fünften Schalters SW5 gebildet und ein zweiter Ausgangsknoten V2out ist zwischen dem Ausgangsanschluss des neunten Schalters SW9 und dem Eingangsanschluss des zehnten Schalters SW10 gebildet.
  • Die zehn Schalter SW1, SW2, ..., SW10 sind durch die folgenden Spannungen gesteuert, d. h. falls diese Spannungen vorliegen (Signal = wahr), wird sich der Schalter schließen, andernfalls werden dieselben geöffnet. Eine Spitze in der Spannung beispielsweise schließt die Schalter, und andernfalls werden dieselben geöffnet. Die Eingangsspannung Vi + an der zweiten Leitung 223b steuert den ersten Schalter SW1, den dritten Schalter SW3, den neunten Schalter SW9 und den siebten Schalter SW7. Die Eingangsspannung Vi – an der ersten Leitung 223a steuert den zweiten Schalter SW2, den vierten Schalter SW4, den achten Schalter SW8 und den sechsten Schalter SW6. Die Spannung, die zwischen dem Ausgangsanschluss des ersten Transistors M1 und dem Eingangsanschluss des zweiten Kondensators C2 vorliegt, steuert den zehnten Schalter SW10, und die Spannung, die zwischen dem Ausgangsanschluss des zweiten Transistors M2 und dem Eingangsanschluss des vierten Kondensators C4 vorliegt, steuert den fünften Schalter SW5.
  • Der Eingang 114 für die Referenzspannung Vref des Fehlerdetektors 110 ist durch die Steueranschlüsse des ersten und des zweiten Transistors M1 und M2 vorgesehen. Deshalb steuern M1 und M2 die Spannung, auf die C2 und C4 geladen werden (ein Entladen tritt durch SW1, SW3 und SW6, SW8 auf). Es ist zu beachten, dass M1 und M2 durch Vref + VGS getrieben sind, weil die Source-Spannung von MOS-Transistoren VS = VG – VGS beträgt (d. h. VS ist von VGS bezüglich der Gate-Spannung VG verschoben). Daher sind M1 und M2 durch eine geeignete Verschiebung von Vref gesteuert: VG = Vref + VGS auf eine derartige Weise, dass VGS (beinahe) aufgehoben ist, und VS = (Vref + VGS) – VGS = Vref (d. h. C2 und C4 sind auf Vref geladen).
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist die in 4 gezeigte Schaltung zwei symmetrische Teile auf, was impliziert, dass der erste und der dritte Kondensator C1 und C3 eine gleiche Kapazität aufweisen und der zweite und der vierte Kondensator C2 und C4 eine gleiche Kapazität aufweisen. Die Kapazität des zweiten Kondensators C2 kann beispielsweise ein Vielfaches der ersten Kapazität des ersten Kondensators C1 sein (C2 = K·C1, K = 1, 2, 3, 4, ...). Zusätzlich können der erste und der zweite Ausgangskondensator C1out und C2out auch eine gleiche Kapazität aufweisen. Auf ähnliche Weise können der erste und der zweite Transistor M1 und M2 in der gleichen Weise gebildet sein, so dass der Widerstandswert derselben für die gleiche Referenzspannung Vref der gleiche ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Fehlerdetektor 110, wie derselbe in 4 gezeigt ist, eine Schaltung aus zwei symmetrischen Teilen auf, die an den jeweiligen positiven/negativen Halbperioden der Eingangsspannung Vi(t) verschachtelt wirksam sind.
  • Hinsichtlich der linken Seite wird während einer positiven Halbperiode der erste Kondensator C1 auf eine Spitzenspannung Vp + (minus VD1), bei der es sich um den Spannungsabfall an der ersten Diode D1 handelt, durch den ersten Schalter SW1 geladen, und der zweite Kondensator C2 wird zu Masse entladen (der dritte Schalter SW3 wird auch geschlossen). Während der negativen Halbperiode sind der zweite Schalter SW2 und der vierte Schalter SW4 geschlossen und wird der erste Ausgangsknoten V1out geladen auf: Vout = 1/(K + 1)(K·Vref – Vp +) wobei K = C2/C1. Deshalb beträgt am Ende des Zyklus die Ladung an dem ersten Ausgangskondensator Qe = C1(K·Vref – Up +), wenn der fünfte Schalter SW5 geschlossen ist (beispielsweise bei der positiven Halbperiode des nächsten Zyklus). Diese Ladung wird in den Integrator 120 übertragen. Falls die Spitzenspannung Vp + gleich K·Vref (plus VD1) ist, dann ist die Ladung gleich Null Qc = 0, was dem Dauerzustand entspricht. Das Potential K·Vref definiert beispielsweise die Sollspannung. Es ist zu beachten, dass der fünfte Schalter SW5 mit dem Referenzpotential Vref (anstelle der Eingangsspannung Vi +) getrieben ist, um eine Ladungsinjektion an dem Integratoreingang 122 zu minimieren.
  • 5 zeigt eine Simulation des Fehlerdetektors 110 für das Beispiel, dass der Wert K = 5 beträgt, das Referenzspannung Vref = 1 V beträgt und die Frequenz gleich fc = ωc/2π 13,56 MHz ist. 5 zeigt eine positive Halbperiode des Eingangspotentials Vi +, die um 3,3 Mikrosekunden herum zentriert ist, und eine zweite Halbperiode Vi+1 + ist um 3,375 Mikrosekunden herum zentriert. Eine negative Halbperiode der Eingangsspannung Vi – ist zwischen den zwei positiven Halbperioden des Eingangspotentials Vi +, Vi+1 + gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Spitzenspannung Vp + näherungsweise 5,8 V und überschreitet die Grenze von 5 Volt (5 mal das Referenzpotential Vref = 1 V) um den Spannungsabfall über die erste Diode VD1. Daher gibt die gestrichelte Linie den Spannungsabfall VC1 über den ersten Kondensator C1 an, der für eine Zeitperiode T (= Zeit zwischen der Spitzenspannung Vp + und dem Beginn der negativen Halbperiode) maximal bleibt. Wenn die negative Halbperiode startet, kompensiert diese Ladung die Ladung des zweiten Kondensators C2, so dass während der negativen Halbperiode keine Ausgangsspannung Vout an dem Ausgangsanschluss Vout anliegt. Diese 5 V-Grenze entspricht beispielsweise der Sollspannung. Bei dieser Simulation wird deshalb kein Fehlersignal an dem Ausgang 116 des Fehlerdetektors 110 ausgegeben. Bei dem nächsten (i+1)-ten Schritt wiederholt sich der Graph, d. h. erneut überschreitet die Spitzenspannung Vp + den Wert von K·Vref um den Spannungsabfall über die erste Diode D1, so dass die Ausgangsspannung erneut Null betragen wird, wenn die negative Halbperiode beginnt.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den variablen Widerstand 130, der einen Einzelquadrant-Multiplizierer aufweist, der mit der ersten Leitung 123a und der zweiten Leitung 123b verbunden ist, und den Nebenschlussstrom Ishunt zwischen der ersten und der zweiten Leitung 123a, 123b über den Anschluss 134 regelt. Die Regelung ist durch die Steuerspannung Vc gesteuert, die von dem Integrator 120 ausgegeben wird und an den Anschluss 134 des variablen Widerstands 130 angelegt werden kann. Der variable Widerstand 130 weist vier Transistoren (z. B. FETs oder MOSFETs), einen ersten Transistor M1a, einen zweiten Transistor M2a und einen dritten Transistor M1b und einen vierten Transistor M2b auf, die jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss (z. B. Source oder Drain) und einen Steueranschluss aufweisen. Diese vier Transistoren sind in der folgenden Weise zwischen die erste und die zweite Leitung 123a, b und den Anschluss 134 des variablen Transistors 130 geschaltet.
  • Die zweite Leitung 123b ist mit dem Eingangsanschluss des zweiten Transistors M2a (Drain oder Source) verbunden, dessen Ausgangsanschluss (Drain oder Source) mit einem Eingangsanschluss des ersten Transistors M1a verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit der ersten Leitung 123a verbunden ist. Die zweite Leitung 123b ist ferner mit einem Eingangsanschluss des dritten Transistors M1b verbunden, dessen Ausgangsanschluss mit einem Eingangsanschluss des vierten Transistors M2b verbunden ist, dessen Ausgangsanschluss mit der ersten Leitung 123a verbunden ist. Der Steueranschluss des ersten Transistors M1a ist mit dem Eingangsanschluss des zweiten Transistors M2a verbunden. Der Steueranschluss des zweiten Transistors M2a ist mit dem Anschluss 134 des variablen Widerstands 130 verbunden. Der Steueranschluss des dritten Transistors M1b ist mit dem Ausgangsanschluss des vierten Transistors M2b verbunden und der Steueranschluss des vierten Transistors M2b ist mit dem Anschluss 134 des variablen Widerstands 130 verbunden.
  • Diese Verbindung definiert zwei Nebenschlussstromwege, einen für einen ersten Nebenschlussstrom I+, der den ersten und den zweiten Transistor M1a und M2a durchläuft, und einen für einen zweiten Nebenschlussstrom I–, der den dritten und den vierten Transistor M1b, M2b durchläuft. Jeder der vier Transistoren (der erste, zweite, dritte und vierte Transistor) weist beispielsweise einen Feldeffekttransistor auf, derart, dass ein Kanal mit einer Breite W (W = width) und einer Länge L gebildet werden kann, die die Leitfähigkeit der Transistoren bestimmen. Die Transistoren können derart ausgebildet sein, dass das Verhältnis der Breite zu der Länge W/L des ersten und des zweiten Transistors M1a, M1b gleich W1/L1 ist und das Verhältnis der Breite zu der Länge W/L des zweiten und des vierten Transistors M2a, M2b gleich W2/L2 ist.
  • Dieses Ausführungsbeispiel des variablen Widerstands 130 (Nebenschlusselement) basiert deshalb auf einem Einzelquadrant-Multiplizierer, bei dem zwei parallele Verzweigungen während der jeweiligen positiven/negativen Halbperiode einen Strom leiten. Während der positiven Halbperiode gilt beispielsweise unter der Annahme, dass W2/L2 >> W1/L1, dass: VDS1a = Vc – (Vt + Vov2a) ≈ Vc – Vt.
  • Für (Vc – Vt) < Vi sind die Transistoren in einer Triodenregion der Transistoren wirksam und es ergibt sich: Ishunt = β1a(Vi – Vt)(Vc – Vt) – β1a/2(Vc – Vt) ≈ β1a(Vi – Vt)(Vc – Vt) ≈ β1aViVc und deshalb gilt Rshunt(Vc) = 1/(β1aVc), wobei Vt eine Schwellenspannung aufweist und Vov2a eine Übersteuerungsspannung (ov = overdrive) des entsprechenden Transistors aufweist.
  • Dieses Beispiel entspricht dem Fall, bei dem der Widerstandswert für den ersten Nebenschlussstrom I+ von der zweiten Leitung 123b zu der ersten Leitung 123a hauptsächlich durch den ersten Transistor M1a bestimmt ist, der die geringste Leitfähigkeit aufweist (da das Verhältnis zwischen der Breite und der Länge erheblich kleiner als dieses Verhältnis für den zweiten Transistor M2a ist). Deshalb kann der Nebenschlussstrom Ishunt durch die Steuerspannung Vc gesteuert sein, wobei der Parameter β eine material- und geometrieabhängige Größe aufweist, die die Leitfähigkeit für eine gegebene Spannung für den ersten Transistor M1a bestimmt.

Claims (19)

  1. Regelschaltung, die folgende Merkmale aufweist: einen Fehlerdetektor (110), der einen Eingang (112) für eine Eingangsspannung (Vi), einen weiteren Eingang (114) für eine Referenzspannung (Vref) und einen Ausgang (116) für ein Fehlersignal (115) aufweist, wobei das Fehlersignal (115) von der Eingangsspannung (Vi) und der Referenzspannung (Vref) abhängt; einen Integrator (120), der einen Eingang (122) für das Fehlersignal (115) und einen Ausgang (124) für ein integriertes Fehlersignal (125) aufweist; einen Spannungsregler (130), der einen Eingang (132) für die Eingangsspannung (Vi) und einen Anschluss (134) für das integrierte Fehlersignal (125) aufweist, wobei der Spannungsregler (130) konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125) einzustellen, derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; und ein Startmodul (240), das einen Eingang für eine gleichgerichtete Eingangsspannung, einen weiteren Eingang für ein Auslösesignal, das ein Ende eines Startmodus signalisiert, einen Ausgang für ein Startsignal und einen weiteren Ausgang für eine Startspannung aufweist, wobei der weitere Ausgang des Startmoduls (240) mit dem Ausgang (124) des Integrators (120) gekoppelt ist.
  2. Regelschaltung gemäß Anspruch 1, bei der der Integrator (120) einen Operationsverstärker mit einem Plus-Eingang und einem Minus-Eingang aufweist, derart, dass der Plus-Eingang mit Masse verbunden ist und der Minus-Eingang mit dem Fehlerdetektor (110) verbunden ist.
  3. Regelschaltung gemäß Anspruch 2, bei der der Integrator (120) ferner einen Integratorkondensator zwischen dem Minus-Eingang und dem Ausgang aufweist, so dass das Startpotential den Kondensator in dem Startmodus lädt.
  4. Regelschaltung gemäß Anspruch 2 oder 3, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Startschalter zwischen dem Minus-Eingang des Operationsverstärkers und Masse; und einen Inversstartschalter zwischen dem Fehlerdetektor (110) und dem Integrator (120), wobei der Startschalter in einem Startmodus geschlossen ist und der inverse Schalter in einem Startmodus geöffnet ist.
  5. Regelschaltung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der Operationsverstärker einen Freigabekontakt aufweist, der mit dem Startsignal verbunden ist, derart, dass der Operationsverstärker während eines Startmodus gesperrt ist.
  6. Regelschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die konfiguriert ist, um in einem Haltemodus oder einem Normalmodus wirksam zu sein, wobei die Regelschaltung ferner einen Halteschalter und einen Invershalteschalter aufweist, wobei der Halteschalter zwischen den Ausgang des Fehlerdetektors (110) und Masse geschaltet ist und wobei der inverse Halteschalter zwischen den Fehlerdetektor (110) und den Eingang (122) des Integrators (120) geschaltet ist, derart, dass in dem Haltemodus der inverse Halteschalter geöffnet ist und der Halteschalter geschlossen ist und in einem Normalmodus der inverse Halteschalter geschlossen ist und der Halteschalter geöffnet ist.
  7. Regelschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Eingangsspannung zwischen eine erste und eine zweite Leitung anlegbar ist und bei der der Spannungsregler ferner einen variablen Widerstand aufweist, der einen Steueranschluss aufweist, der mit dem Ausgang (124) des Integrators (120) verbunden ist, und eine Spannung, die an den Steueranschluss angelegt ist, einen Nebenschlussstrom (Ishunt) zwischen der ersten und der zweiten Schaltung steuert.
  8. Regelschaltung gemäß Anspruch 7, bei der der variable Widerstand einen Einzelquadrant-Multiplizierer aufweist.
  9. Regelschaltung gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der der variable Widerstand konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom (Ishunt) zwischen der ersten und der zweiten Leitung zu liefern, der proportional zu der Eingangsspannung (Vi) ist.
  10. Regelschaltung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, die ferner eine Mikrosteuerung (230) und eine Antenne (222) aufweist, wobei die Mikrosteuerung (230) einen Eingang für die erste und die zweite Leitung, die mit der Antenne (222) verbunden sind, und einen Ausgang für das Startauslösesignal aufweist, derart, dass die Mikrosteuerung (230) das Auslösesignal ansprechend auf ein Eingangspotential liefert.
  11. Regelschaltung gemäß Anspruch 10, bei der das Startmodul (240) konfiguriert ist, um eine Startspannung zu liefern, die über einer Schwelle liegt, um einen Betrieb der Mikrosteuerung (230) sicherzustellen.
  12. Regelschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Fehlerdetektor (110) ferner Kondensatoren und einen Gleichrichter (232) für die Eingangsspannung und eine Schaltungsanordnung mit zwei Teilen aufweist, die in einer verschachtelten Weise wirksam sind, derart, dass Ladungen, die an den Kondensatoren gespeichert sind, das Fehlersignal definieren.
  13. Regelschaltung, die folgende Merkmale aufweist: einen Fehlerdetektor (110), der einen Eingang (112) für eine Eingangsspannung (Vi), einen weiteren Eingang (114) für eine Referenzspannung (Vref) und einen Ausgang (116) für ein Fehlersignal (115) aufweist, wobei das Fehlersignal (115) von der Eingangsspannung (Vi) und der Referenzspannung (Vref) abhängt; einen Integrator (120), der einen Eingang (122) für das Fehlersignal (115) und einen Ausgang (124) für ein integriertes Fehlersignal (125) aufweist; und einen Spannungsregler (130), der einen Eingang (132) für die Eingangsspannung (Vi) und einen Anschluss (134) für das integrierte Fehlersignal (125) aufweist, wobei der Spannungsregler (130) konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125) einzustellen, derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; wobei die Regelschaltung konfiguriert ist, um in einem Haltemodus oder einem Normalmodus wirksam zu sein, wobei die Regelschaltung ferner einen Halteschalter und einen Invershalteschalter aufweist, wobei der Halteschalter zwischen den Ausgang des Fehlerdetektors (110) und Masse geschaltet ist und wobei der inverse Halteschalter zwischen den Fehlerdetektor (110) und den Eingang (122) des Integrators (120) geschaltet ist, derart, dass in dem Haltemodus der inverse Halteschalter geöffnet ist und der Halteschalter geschlossen ist und in einem Normalmodus der inverse Halteschalter geschlossen ist und der Halteschalter geöffnet ist.
  14. Regelschaltung, die folgende Merkmale aufweist: einen Fehlerdetektor (110), der einen Eingang (112) für eine Eingangsspannung (Vi), einen weiteren Eingang (114) für eine Referenzspannung (Vref) und einen Ausgang (116) für ein Fehlersignal (115) aufweist, wobei das Fehlersignal (115) von der Eingangsspannung (Vi) und der Referenzspannung (Vref) abhängt; einen Integrator (120), der einen Eingang (122) für das Fehlersignal (115) und einen Ausgang (124) für ein integriertes Fehlersignal (125) aufweist; und einen Spannungsregler (130), der einen Eingang (132) für die Eingangsspannung (Vi) und einen Anschluss (134) für das integrierte Fehlersignal (125) aufweist, wobei der Spannungsregler (130) konfiguriert ist, um einen Nebenschlussstrom (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125) einzustellen, derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; wobei der Fehlerdetektor (110) ferner Kondensatoren und einen Gleichrichter (232) für die Eingangsspannung und eine Schaltungsanordnung mit zwei Teilen aufweist, die in einer verschachtelten Weise wirksam sind, derart, dass Ladungen, die an den Kondensatoren gespeichert sind, das Fehlersignal definieren.
  15. Transponder, der folgende Merkmale aufweist: eine Transponderantenne (222); eine Mikrosteuerung (230), die mit der Antenne (222) durch eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbunden ist; und eine Regelschaltung für eine Spannung zwischen der ersten und der zweiten Leitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Vorrichtung zum Regeln einer Eingangsspannung, die folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung (110) zum Bestimmen eines Fehlersignals (115) aus einer Eingangsspannung (Vi) und einer Referenzspannung (Vref); eine Einrichtung (120) zum Integrieren des Fehlersignals (115); und eine Einrichtung (130) zum Einstellen eines Nebenschlussstroms (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125), derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; wobei die Vorrichtung in einem Startmodus und einem Normalmodus wirksam ist, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung (240) zum Liefern einer Startspannung und eines Startsignals aufweist, wobei in einem Startmodus die Startspannung an den Anschluss der Einrichtung (130) zum Regeln angelegt ist und die Einrichtung zum Integrieren (120) gesperrt ist.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, die ferner eine Mikrosteuerung (230) aufweist, wobei die Sollspannung abhängig von einem Betriebsbereich der Mikrosteuerung (230) festgelegt ist.
  18. Verfahren zum Regeln einer Eingangsspannung, das folgende Schritte aufweist: Bestimmen eines Fehlersignals (115) aus einer Eingangsspannung (Vi) und einer Referenzspannung (Vref); Integrieren des Fehlersignals (115) und Ausgeben eines integriertes Fehlersignals (125) an einem Integratorausgang; und Einstellen eines Nebenschlussstroms (Ishunt) ansprechend auf das integrierte Fehlersignal (125) an dem Integratorausgang, derart, dass die Eingangsspannung (Vi) zu einer Sollspannung hin eingestellt wird; und Ausgeben eines Startsignals an einem Ausgang für eine Startspannung, wobei der Ausgang für die Startspannung mit dem Ausgang (124) des Integrators (120) gekoppelt ist; wobei das Verfahren einen Startmodus und einen Normalmodus ablaufen lässt, wobei das Verfahren ferner ein Liefern der Startspannung und eines Startsignals aufweist, wobei in dem Startmodus die Startspannung beim Einstellen des Nebenschlussstroms verwendet wird und die Integration deaktiviert ist.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, das ferner folgenden Schritt aufweist: Festlegen der Sollspannung abhängig von einem Betriebsbereich einer Mikrosteuerung (230).
DE102009036173.1A 2008-08-14 2009-08-05 Eine Regelschaltung und ein Verfahren zum Regeln einer Eingangsspannung Active DE102009036173B4 (de)

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