DE102010038803B4

DE102010038803B4 - Electronic circuit for regulating a current depending on a predetermined setpoint

Info

Publication number: DE102010038803B4
Application number: DE102010038803.3A
Authority: DE
Inventors: Beate Leibbrand; Steffen Reinhardt; Bernd Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2030-08-03
Also published as: DE102010038803A1

Abstract

Elektronische Schaltung (31), welche als diskrete Schaltung, als integrierte Schaltung, als kundenspezifische integrierte Schaltung, als frei programmierbare integrierte Schaltung, als Mikrocontroller und/oder als digitaler Signalprozessor ausgeführt ist und die dazu ausgebildet ist, einen Sollwert (34) eines Stroms (I) in einem äußeren Regelkreis mit einem in Abhängigkeit eines Dithersignals (12) ermittelten Mittelwert (57) des über eine Last fließenden Stroms (I) zu vergleichen, wobei ein aus diesem ersten Vergleich gebildetes Signal (62) über einen zu dem äußeren Regelkreis gehörenden äußeren Regler (64) geführt wird, wobei das Ausgangssignal (66) des äußeren Reglers (64) mit dem Dithersignal (12) und mit einem in Abhängigkeit eines Choppersignals (10) ermittelten Mittelwert (53) des Stroms (I) verglichen wird, wobei ein aus diesem zweiten Vergleich gebildetes Signal (42) über einen inneren Regler (44) geführt wird, wobei das Ausgangssignal (46) des inneren Reglers (44) das Choppersignal (10) zeitlich moduliert, wobei die Last in Abhängigkeit des modulierten Choppersignals (10) angesteuert wird, und wobei die elektronische Schaltung (31) Mittel aufweist, um den Strom (I) in Abhängigkeit des vorgegebenen Sollwerts (34) zu regeln, wobei die elektronische Schaltung (31) Mittel aufweist, um ein das Choppersignal (10) repräsentierendes erstes periodisches Signal mit einer ersten Frequenz und ein das Dithersignal (12) repräsentierendes zweites periodisches Signal mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei das Dithersignal (12) das Choppersignal (10) zeitlich moduliert, um das modulierte Choppersignal (10) zu erhalten, wobei die elektronische Schaltung (31) Mittel aufweist, den über die Last fließenden Strom (I) zu ermitteln, wobei wobei die elektronische Schaltung (31) Mittel aufweist, um die Bildung des ersten Mittelwerts (53) des Stroms (I) in Abhängigkeit von einer Periode (TC) des Choppersignals (10) und die Bildung des zweiten Mittelwerts (57) des Stroms (I) in Abhängigkeit von einer Periode (TD) des Dithersignals (12) durchzuführen, und wobei die elektronische Schaltung (31) Mittel aufweist, um eine den ersten Mittelwert (53) charakterisierende erste Größe (54) und eine den zweiten Mittelwert (57) charakterisierende zweite Größe (58) dazu zu verwenden, einen Mittelwert (68) des über die Last fließenden Stroms (I) in Abhängigkeit von dem Sollwert (34) zu regeln.Electronic circuit (31), which is designed as a discrete circuit, as an integrated circuit, as a customer-specific integrated circuit, as a freely programmable integrated circuit, as a microcontroller and/or as a digital signal processor and which is designed to generate a setpoint (34) of a current ( I) to compare in an external control loop with an average value (57) of the current (I) flowing across a load, which is determined depending on a dither signal (12), a signal (62) formed from this first comparison being transmitted via a signal (62) belonging to the external control loop external controller (64), the output signal (66) of the external controller (64) being compared with the dither signal (12) and with an average value (53) of the current (I) determined as a function of a chopper signal (10), whereby a signal (42) formed from this second comparison is passed through an internal controller (44), the output signal (46) of the internal controller (44) modulating the chopper signal (10) in time, the load depending on the modulated chopper signal (10 ) is controlled, and wherein the electronic circuit (31) has means to regulate the current (I) depending on the predetermined setpoint (34), wherein the electronic circuit (31) has means to generate a chopper signal (10) representing to generate a first periodic signal with a first frequency and a second periodic signal with a second frequency representing the dither signal (12), the dither signal (12) temporally modulating the chopper signal (10) in order to obtain the modulated chopper signal (10), wherein the electronic circuit (31) has means for determining the current (I) flowing across the load, wherein the electronic circuit (31) has means for forming the first mean value (53) of the current (I) as a function of a Period (TC) of the chopper signal (10) and the formation of the second average value (57) of the current (I) as a function of a period (TD) of the dither signal (12), and wherein the electronic circuit (31) has means to a first variable (54) characterizing the first average value (53) and a second variable (58) characterizing the second average value (57) to use an average value (68) of the current (I) flowing across the load as a function of the setpoint (34) to regulate.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum Regeln eines Stroms in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sollwerts.The invention relates to an electronic circuit for regulating a current depending on a predetermined setpoint.

Vom Markt her bekannt sind integrierte Schaltungen zum Regeln eines Stroms, bei denen eine von einem pulsbreitenmodulierten Signal geschaltete Endstufe verwendet wird. Dabei wird der an eine Last abgegebene Strom über einen Messwiderstand ermittelt. Das pulsbreitenmodulierte Signal (PWM, Choppersignal) kann in seinem Tastverhältnis von Chopperperiode zu Chopperperiode neu eingestellt werden. Ein Mittelwert des über die Last fließenden Stroms kann damit im allgemeinen Fall sehr genau geregelt werden.Integrated circuits for regulating a current are known from the market, in which an output stage switched by a pulse width modulated signal is used. The current delivered to a load is determined via a measuring resistor. The pulse width modulated signal (PWM, chopper signal) can be readjusted in its duty cycle from chopper period to chopper period. In general, an average value of the current flowing across the load can be regulated very precisely.

In einigen Anwendungsfällen kann zur Verbesserung des Verhaltens der angeschlossenen Last ein sogenanntes Dithersignal aufmoduliert werden. Abhängig von der Last, dem Choppersignal und dem Dithersignal können unter bestimmten Umständen Verzerrungen des Signals auftreten, welche zu sogenannten Chopperaussetzern, das heißt Schalt-Aussetzern der den Strom abgebenden Endstufe führen. Mögliche Ursachen für solche Chopperaussetzer sind z. B.:

- eine ungeeignete Abstimmung der Stromreglerparameter auf eine Zeitkonstante einer beispielsweise induktiven Last.
- Ungeeignete Vorgaben eines Sollwerts des Stroms und/oder ungeeignete Parameter des Dithersignals. Beispielsweise erfolgt dies, falls der Vorgabewert des Sollstroms kleiner ist als die Ditheramplitude (Amplitude der aufmodulierten Schwingung) beträgt, oder wenn die Vorgabe des Sollstroms plus der Ditheramplitude größer ist als eine Versorgungsspannung dividiert durch einen Widerstand im Lastkreis, wobei eine Reglereinstellung zu berücksichtigen ist.

In some applications, a so-called dither signal can be modulated to improve the behavior of the connected load. Depending on the load, the chopper signal and the dither signal, distortions in the signal can occur under certain circumstances, which lead to so-called chopper misfires, i.e. switching misfires in the output stage that outputs the current. Possible causes for such chopper misfires include: E.g.:

- an unsuitable adjustment of the current controller parameters to a time constant of, for example, an inductive load.
- Unsuitable specifications of a current setpoint and/or unsuitable parameters of the dither signal. For example, this occurs if the default value of the target current is smaller than the dither amplitude (amplitude of the modulated oscillation), or if the default value of the target current plus the dither amplitude is greater than a supply voltage divided by a resistance in the load circuit, whereby a controller setting must be taken into account.

Die Stromregelung wird nach einem solchen Vorfall als wieder eingeschwungen betrachtet, sobald sie einen aktuell geforderten Sollstrom erreicht hat. Dabei ist es jedoch möglich, dass eine vorangegangene Mittelwertverschiebung durch eine in der Halbleiter-Endstufe enthaltene Regelung nicht oder nicht ausreichend korrigiert werden kann.After such an incident, the current control is considered to have returned to normal as soon as it has reached a currently required target current. However, it is possible that a previous mean shift cannot be corrected or cannot be corrected sufficiently by a control system contained in the semiconductor output stage.

Häufig wird in solchen Reglern das Tastverhältnis des PWM-Signals und damit ein Mittelwert des über die Last fließenden Stroms mit jeder Chopperperiode neu ermittelt und eingestellt. Abhängig von vorliegenden Reglerparametern zur Erreichung einer geforderten Dynamik und/oder Ditheramplitude kann ein Fall eintreten, dass innerhalb einer Chopperperiode ein Sollwert des Stroms nicht eingestellt werden kann, falls eine Zeitkonstante der angeschlossenen Last träger als die Dynamik des Reglers ist. Dies kann beispielsweise bei induktiven Lasten der Fall sein. In einem solchen Fall ist es möglich, dass die Regelung beziehungsweise das PWM-Signal in eine Daueransteuerung übergeht. Das bedeutet, dass die die Last treibende Endstufe vorübergehend für eine oder mehrere Chopperperioden eingeschaltet beziehungsweise ausgeschaltet bleibt und folglich nicht mehr schaltet. Dieser Vorgang wird als Chopperaussetzer bezeichnet.In such controllers, the duty cycle of the PWM signal and thus an average value of the current flowing across the load is often determined and adjusted with each chopper period. Depending on the existing controller parameters to achieve a required dynamic and/or dither amplitude, a case may arise in which a setpoint of the current cannot be set within a chopper period if a time constant of the connected load is slower than the dynamics of the controller. This can be the case, for example, with inductive loads. In such a case, it is possible that the control or the PWM signal changes to continuous control. This means that the output stage driving the load temporarily remains switched on or off for one or more chopper periods and therefore no longer switches. This process is called chopper misfire.

Der zeitliche Verlauf des über die Last fließenden Stroms ist bei der derart erfolgten Daueransteuerung der Endstufe von der Zeitkonstanten der angeschlossenen beispielsweise induktiven Last abhängig. Sofern diese zu träge ist, um der durch das PWM-Signal bestimmten Vorgabe zu folgen, so ergeben sich daraus Verschiebungen des Strommittelwerts entweder zu höheren oder zu niedrigeren Mittelwerten hin.When the output stage is continuously controlled in this way, the time course of the current flowing across the load depends on the time constant of the connected, for example inductive, load. If this is too sluggish to follow the specification determined by the PWM signal, this will result in shifts in the average current value either towards higher or lower average values.

Aus der DE 10 2008 036 113 A1 ist ein Stromregler und ein Verfahren zur Regelung eines Stromes durch eine Last bekannt, welches vorsieht, eine pulsweisenmodulierte Versorgungsspannung an die Last anzulegen, die ein von einem Regelsignal abhängiges Tastverhältnis aufweist.From the DE 10 2008 036 113 A1 a current regulator and a method for regulating a current through a load are known, which provides for applying a pulse-modulated supply voltage to the load, which has a duty cycle dependent on a control signal.

Aus der DE 10 2008 015 619 A1 ist eine Regelsystem bekannt, welches dazu ausgelegt ist, eine Last unter Berücksichtigung einers Sollwertes, einer gemessenen Lastkenngröße und einer Versorgungsspannung der Last anzusteuern.From the DE 10 2008 015 619 A1 a control system is known which is designed to control a load taking into account a setpoint, a measured load parameter and a supply voltage of the load.

Aus der DE 102 42 790 A1 ist ein Verfahren zum Regeln des Stroms durch ein elektromagnetisches Stellglied bekannt, bei dem dem Stellglied eine Freilaufdiode parallelgeschaltet ist. Ein erster Schalter wird von einer Regelung und einer Pulsgenerierung mittels eines PWM-Signals derart geschlossen und geöffnet, dass der von der Strommessschaltung gemessene, durch das Stellglied fließende Strom auf einen Sollwert geregelt wird.From the DE 102 42 790 A1 a method for regulating the current through an electromagnetic actuator is known, in which a freewheeling diode is connected in parallel with the actuator. A first switch is closed and opened by a control and pulse generation using a PWM signal in such a way that the current measured by the current measuring circuit and flowing through the actuator is regulated to a setpoint.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung beschreibt eine elektronische Schaltung, welche als diskrete Schaltung, als integrierte Schaltung, als kundenspezifische integrierte Schaltung, als frei programmierbare integrierte Schaltung, als Mikrocontroller und/oder als digitaler Signalprozessor ausgeführt ist und die dazu ausgebildet ist, einen Sollwert eines Stroms in einem äußeren Regelkreis mit einem in Abhängigkeit eines Dithersignals ermittelten Mittelwert des über eine Last fließenden Stroms zu vergleichen, wobei ein aus diesem ersten Vergleich gebildetes Signal über einen zu dem äußeren Regelkreis gehörenden äußeren Regler geführt wird, wobei das Ausgangssignal des äußeren Reglers mit dem Dithersignal und mit einem in Abhängigkeit eines Choppersignals ermittelten Mittelwert des Stroms verglichen wird, wobei ein aus diesem zweiten Vergleich gebildetes Signal über einen inneren Regler geführt wird, wobei das Ausgangssignal des inneren Reglers das Choppersignal zeitlich moduliert, wobei die Last in Abhängigkeit des modulierten Choppersignals angesteuert wird, und wobei die elektronische Schaltung Mittel aufweist, um den Strom in Abhängigkeit des vorgegebenen Sollwerts zu regeln, wobei die elektronische Schaltung Mittel aufweist, um ein das Choppersignal repräsentierendes erstes periodisches Signal mit einer ersten Frequenz und ein das Dithersignal repräsentierendes zweites periodisches Signal mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei das Dithersignal das Choppersignal zeitlich moduliert, um das modulierte Choppersignal zu erhalten, wobei die elektronische Schaltung Mittel aufweist, den über die Last fließenden Strom zu ermitteln, wobei wobei die elektronische Schaltung Mittel aufweist, um die Bildung des ersten Mittelwerts des Stroms in Abhängigkeit von einer Periode des Choppersignals und die Bildung des zweiten Mittelwerts des Stroms in Abhängigkeit von einer Periode des Dithersignalsdurchzuführen, und wobei die elektronische Schaltung Mittel aufweist, um eine den ersten Mittelwert charakterisierende erste Größe und eine den zweiten Mittelwert charakterisierende zweite Größe dazu zu verwenden, einen Mittelwert des über die Last fließenden Stroms in Abhängigkeit von dem Sollwert zu regeln.The invention describes an electronic circuit which is designed as a discrete circuit, as an integrated circuit, as a customer-specific integrated circuit, as a freely programmable integrated circuit, as a microcontroller and/or as a digital signal processor and which is designed to generate a setpoint of a current in an external To compare the control loop with an average value of the current flowing across a load that is determined depending on a dither signal, with a signal formed from this first comparison being transmitted an external controller belonging to the external control loop is passed, the output signal of the external controller being compared with the dither signal and with an average value of the current determined as a function of a chopper signal, a signal formed from this second comparison being passed via an internal controller, whereby the output signal of the internal regulator temporally modulates the chopper signal, the load being controlled as a function of the modulated chopper signal, and wherein the electronic circuit has means for regulating the current as a function of the predetermined setpoint, wherein the electronic circuit has means for To generate a first periodic signal representing the chopper signal with a first frequency and a second periodic signal with a second frequency representing the dither signal, the dither signal modulating the chopper signal in time in order to obtain the modulated chopper signal, the electronic circuit having means via the load to determine the current flowing, wherein the electronic circuit has means for carrying out the formation of the first average value of the current as a function of a period of the chopper signal and the formation of the second average value of the current as a function of a period of the dither signal, and wherein the electronic circuit has means to use a first variable characterizing the first mean value and a second variable characterizing the second mean value to regulate an average value of the current flowing across the load depending on the setpoint.

Unter einer „zeitlichen Modulation“ wird dabei ein Vorgang verstanden, welcher dazu geeignet ist, beliebige Flanken des Choppersignals zeitlich zu verschieben, insbesondere dazu, Impulse bzw. Impulspausen des Choppersignals zu verlängern und/oder zu verkürzen.“Temporal modulation” is understood to mean a process which is suitable for shifting any edges of the chopper signal in time, in particular for extending and/or shortening pulses or pulse pauses of the chopper signal.

Der Strom wird mittels einer elektronischen Schaltung geregelt. Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass heutige Halbleitertechnologien kleine Strukturgrößen ermöglichen, wodurch es auf einfache Weise ermöglicht wird, Zusatzlogik in einem Regler-Baustein zu integrieren. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren vollständig mittels elektronischer Schaltungen durchzuführen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass die Steuereinheit an der Regelung des Stromes beteiligt ist. Auf diese Weise kann die Regelung des Stroms, insbesondere die Korrektur des Mittelwertes aufgrund von Chopperaussetzern, dezentral und sehr schnell ausgeführt werden. Außerdem sind keine zusätzlichen Steuerleitungen von einem Stromregler-Baustein zu einer Steuereinheit erforderlich.The current is regulated using an electronic circuit. The invention takes advantage of the fact that today's semiconductor technologies enable small structure sizes, which makes it possible to easily integrate additional logic in a controller component. This makes it possible to carry out the method according to the invention entirely using electronic circuits. In particular, it is not necessary for the control unit to be involved in regulating the current. In this way, the regulation of the current, in particular the correction of the mean value due to chopper misfires, can be carried out decentrally and very quickly. In addition, no additional control lines are required from a current regulator component to a control unit.

Dadurch wird ein Blockschaltbild für eine elektronische Schaltung beschrieben, welche vorliegend zwei ineinander verschachtelte Regelkreise umfasst. Dabei führt der innere Regelkreis eine Regelung des über die Last fließenden Stroms nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit der Chopperperiode aus. Der äußere Regelkreis vergleicht den über eine Ditherperiode ausgewerteten bzw. gemittelten Strom unmittelbar mit dem durch die Steuereinheit vorgegebenen Sollwert des Stroms. Der Vergleichswert liegt beispielsweise als eine Differenz vor, und wird nachfolgend über den äußeren Regler geführt. Das Ausgangssignal des äußeren Reglers stellt somit einen korrigierten Strommittelwert bereit, welcher nachfolgend mittels des inneren Regelkreises nach dem vorbekannten Stand der Technik geregelt werden kann.This describes a block diagram for an electronic circuit, which in the present case comprises two nested control loops. The inner control loop regulates the current flowing across the load according to the prior art depending on the chopper period. The outer control loop compares the current evaluated or averaged over a dither period directly with the setpoint of the current specified by the control unit. The comparison value is present, for example, as a difference and is subsequently managed via the external controller. The output signal of the external controller thus provides a corrected mean current value, which can subsequently be regulated by means of the internal control loop according to the known prior art.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die elektronische Schaltung eine diskrete Schaltung, eine integrierte Schaltung, eine kundenspezifische integrierte Schaltung, eine frei programmierbare integrierte Schaltung, ein Mikrocontroller und/oder ein digitaler Signalprozessor ist.Furthermore, it is proposed that the electronic circuit is a discrete circuit, an integrated circuit, a customer-specific integrated circuit, a freely programmable integrated circuit, a microcontroller and/or a digital signal processor.

Besonders vorteilhaft ist die elektronische Schaltung eine kundenspezifische integrierten Schaltung (ASIC). Dadurch sind besonders kleine Halbleiterstrukturen möglich, welche optimal im Hinblick auf das Verfahren ausgelegt werden können. Jedoch ist das Verfahren auch mittels einer frei programmierbaren integrierten Schaltung (FPGA) durchführbar. Weiterhin kann das Verfahren auch durch einen Mikrocontroller durchgeführt werden, welcher entweder ein diskretes Bauelement darstellt, oder als integrierte Schaltungsstruktur in eine kundenspezifische Schaltung übernommen wird. Ebenso ist ein digitaler Signalprozessor möglich.The electronic circuit is particularly advantageous as a customer-specific integrated circuit (ASIC). This makes particularly small semiconductor structures possible, which can be optimally designed with regard to the process. However, the method can also be carried out using a freely programmable integrated circuit (FPGA). Furthermore, the method can also be carried out by a microcontroller, which either represents a discrete component or is adopted as an integrated circuit structure in a customer-specific circuit. A digital signal processor is also possible.

Dadurch, dass die erste und die zweite Größe beide dazu verwendet werden, den über die Last fließenden Strom zu regeln, können Mittelwertverschiebungen, die sich durch einen oder mehrere so genannte Chopperaussetzer ergeben, zeitnah erkannt und korrigiert werden, so dass der vorgegebene Sollwert des Stroms (also ein vorgegebener Mittelwert) auch tatsächlich an der Last eingeregelt werden kann. Es kann also vermieden werden, dass eine durch Chopperaussetzer erfolgte Begrenzung des über die Last fließenden Stroms den Mittelwert des Stroms unkorrigierbar verändert. Ebenso kann erreicht werden, dass der Sollwert des Stroms auch dann korrekt berücksichtigt wird, wenn die angeschlossene Last vorübergehend nicht in der Lage ist, den geforderten Sollstrom zu übernehmen. Dies kann beispielsweise bei induktiven Lasten der Fall sein.Because the first and second variables are both used to regulate the current flowing across the load, mean value shifts that result from one or more so-called chopper misfires can be recognized and corrected in a timely manner, so that the predetermined setpoint of the current (i.e. a predetermined average value) can actually be adjusted at the load. It can therefore be avoided that a limitation of the current flowing across the load caused by chopper misfires changes the mean value of the current in an uncorrectable manner. It can also be achieved that the current setpoint value is correctly taken into account even if the connected load is temporarily unable to accept the required setpoint current. This can be the case, for example, with inductive loads.

Somit findet eine erste Auswertung des über die Last fließenden Stroms und die daraus resultierende Mittelwertbildung beispielsweise über eine Chopperperiode statt und zum andern findet eine zweite Auswertung des Stroms und die daraus resultierende Mittelwertbildung beispielsweise über eine Ditherperiode statt.This results in an initial evaluation of the current flowing across the load and the resulting results Averaging takes place, for example, over a chopper period and, on the other hand, a second evaluation of the current and the resulting averaging takes place, for example, over a dither period.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass mittels der elektronischen Schaltung ein Strommittelwert einer Regelung auch dann einem Sollwert entsprechend genau geregelt werden kann, wenn bei einem so genannten Ditherbetrieb Chopperaussetzer stattfinden. Dies kann unabhängig von Parametern des Regelkreises und/oder Zeitkonstanten der angeschlossenen Last erfolgen. Weiterhin ist keine zusätzliche Rechenleistung in einem übergeordneten Steuergerät erforderlich, und es kann bei mehreren zu steuernden Strömen eine individuelle und von den übrigen Strömen unabhängige Korrektur der Strommittelwerte beispielsweise mit jeder neuen Ditherperiode durchgeführt werden..The invention has the advantage that by means of the electronic circuit, a current mean value of a control can be precisely regulated in accordance with a setpoint even if chopper misfires occur in a so-called dither operation. This can be done independently of the control loop parameters and/or time constants of the connected load. Furthermore, no additional computing power is required in a higher-level control unit, and if there are several currents to be controlled, an individual correction of the current mean values that is independent of the other currents can be carried out, for example with each new dither period.

Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die elektronische Schaltung Mittel aufweist umd die erste und/oder die zweite Größe zu einem Sollwert des Stroms und/oder zu einer aus dem Sollwert abgeleiteten Folgegröße aufzuschalten.In addition, it is proposed that the electronic circuit has means for connecting the first and/or the second variable to a setpoint of the current and/or to a subsequent variable derived from the setpoint.

Beispielsweise kann die zweite Größe zu dem Sollwert des Stroms addiert beziehungsweise von dem Sollwert des Stroms subtrahiert werden, und das Ergebnis über einen Regler aufbereitet werden. Das Ausgangssignal dieses Reglers stellt somit eine Folgegröße dar, auf die beispielsweise die erste Größe aufgeschaltet werden kann, beispielsweise kann diese addiert oder subtrahiert werden. Damit ergeben sich viele Möglichkeiten, um die erste und die zweite Größe in einem vorhandenen Regelkreis erfindungsgemäß zu verwenden.For example, the second variable can be added to the setpoint of the current or subtracted from the setpoint of the current, and the result can be processed via a controller. The output signal of this controller therefore represents a subsequent variable to which, for example, the first variable can be applied; for example, it can be added or subtracted. This results in many possibilities for using the first and second variables in an existing control loop according to the invention.

Die erste Frequenz kann ein ganzzahliges Vielfaches der zweiten Frequenz sein. Dadurch kann die erste und die zweite Frequenz - also die Chopperfrequenz und die Ditherfrequenz - aufeinander synchronisiert werden, so dass sich eine besonders einfache Lösung für die Regelung ergeben kann.The first frequency can be an integer multiple of the second frequency. This allows the first and second frequencies - i.e. the chopper frequency and the dither frequency - to be synchronized with one another, so that a particularly simple solution for the control can result.

Weiterhin ist vorgesehen, dass Mittel vorgesehen sind, die erste Mittelwertbildung des Stroms über eine Periode des Choppersignals (Chopperperiode), einen Teil der Chopperperiode, oder ein ganzzahliges Vielfaches der Chopperperiode durchzuführen. Damit kann die Auswertung bzw. Mittelwertbildung des über die Last fließenden Stroms in einer zeitlichen Abhängigkeit des ersten periodischen Signals erfolgen. Das Choppersignal ist ein zweiwertiges Signal (Binärsignal), das heißt, es wird zwischen einer maximalen Ansteuerung und einer minimalen Ansteuerung periodisch umgeschaltet. Damit erfolgt die wirksame Ansteuerung abhängig von einem Verhältnis der zeitlichen Dauer eines Chopperimpulses zu einer Periode des Choppersignals. Dabei kann die Ansteuerinformation besonders gut über eine Chopperperiode oder ein ganzzahliges Vielfaches der Chopperperiode vorgegeben werden. Entsprechend der vergleichsweise hohen Frequenz des Choppersignals kann eine von dieser Auswertung bzw. Mittelwertbildung abhängige Regelung besonders schnell regeln.Furthermore, it is provided that means are provided to carry out the first averaging of the current over a period of the chopper signal (chopper period), a part of the chopper period, or an integer multiple of the chopper period. This means that the evaluation or averaging of the current flowing across the load can take place depending on the time of the first periodic signal. The chopper signal is a two-value signal (binary signal), which means that it is periodically switched between maximum control and minimum control. The effective control thus takes place depending on a ratio of the time duration of a chopper pulse to a period of the chopper signal. The control information can be specified particularly well via a chopper period or an integer multiple of the chopper period. In accordance with the comparatively high frequency of the chopper signal, a control system that is dependent on this evaluation or averaging can regulate particularly quickly.

Es können Mittel vorgesehen sein, die zweite Mittelwertbildung des Stroms über eine Periode des Dithersignals (Ditherperiode), einen Teil der Ditherperiode, oder ein ganzzahliges Vielfaches der Ditherperiode durchzuführen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, durch Chopperaussetzer verursachte Verschiebungen des Strommittelwertes über der Last zu erkennen und zu korrigieren. Die Auswertung bzw. Mittelwertbildung des Stroms ist besonders einfach, wenn sie über eine volle Ditherperiode oder ein ganzahliges Mehrfaches einer Ditherperiode erfolgt.Means can be provided to carry out the second averaging of the current over a period of the dither signal (dither period), a part of the dither period, or an integer multiple of the dither period. This creates the possibility of detecting and correcting shifts in the average current value across the load caused by chopper misfires. The evaluation or averaging of the current is particularly simple if it takes place over a full dither period or an entire multiple of a dither period.

In einer Ausgestaltung werden eine Mehrzahl von Strömen geregelt, wobei die Regelung für jeden Strom unabhängig von den übrigen Strömen erfolgt. Damit können in von einander unabhängigen Einheiten ein Strom oder beliebig viele Ströme gleichzeitig geregelt werden. Die Steuereinheit gibt dazu einen beziehungsweise mehrere Sollwerte (also Mittelwerte) der Ströme vor. Jeder dieser Ströme wird erfindungsgemäß so geregelt, dass Mittelwertverschiebungen, beispielsweise durch Chopperaussetzer, für jeden Strom einzeln und unabhängig von den übrigen Strömen erkannt und korrigiert werden können, und eine Mittelwertverschiebung der jeweiligen Ströme nicht auftritt. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil erfindungsgemäß das Regeln des beziehungsweise der Ströme ohne eine Unterstützung durch ein auf der Steuereinheit ablaufendes Computerprogramm erfolgt. Die erfindungsgemäße Regelung der Ströme erfolgt somit unabhängig von der Steuereinheit und benötigt somit keine zusätzliche Rechenleistung. Dadurch ist es besonders einfach, nahezu beliebig viele Ströme gleichzeitig zu regeln.In one embodiment, a plurality of streams are regulated, with each stream being regulated independently of the other streams. This means that one current or any number of currents can be regulated simultaneously in independent units. For this purpose, the control unit specifies one or more setpoint values (i.e. average values) of the currents. Each of these currents is regulated according to the invention in such a way that mean value shifts, for example due to chopper dropouts, can be recognized and corrected for each stream individually and independently of the other currents, and a mean value shift of the respective currents does not occur. This is possible in particular because, according to the invention, the regulation of the current(s) takes place without the support of a computer program running on the control unit. The regulation of the currents according to the invention therefore takes place independently of the control unit and therefore does not require any additional computing power. This makes it particularly easy to control almost any number of currents at the same time.

Darüber hinaus können Mittel vorgesehen sein, den in Abhängigkeit der Ditherperiode ausgewertete Strom und/oder der in Abhängigkeit der Chopperperiode ausgewertete Strom an eine Steuereinheit zu übermitteln. Damit ist es vorteilhaft möglich, jederzeit eine Rückmeldung an die Steuereinheit zu schicken, so dass die ordnungsgemäße Funktion der Stromregelung durch die Steuereinheit überprüft werden kann.In addition, means can be provided to transmit the current evaluated as a function of the dither period and/or the current evaluated as a function of the chopper period to a control unit. This makes it advantageously possible to send feedback to the control unit at any time, so that the correct function of the current control can be checked by the control unit.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die elektronische Schaltung Mittel aufweist, mindestens eine der folgenden Maßnahmen durchzuführen, um den über die Last fließenden Strom in Abhängigkeit von dem zweiten Mittelwert zu korrigieren:

- Es wird der Sollwert des Stroms unmittelbar korrigiert;
- es wird ein Ausgangswert eines den Strom beeinflussenden Reglers korrigiert;
- es wird eine Amplitude des Dithersignals verändert; und/oder
- es wird eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder ein Tastverhältnis des Choppersignals verändert.

It is further proposed that the electronic circuit has means to carry out at least one of the following measures to correct the current flowing across the load depending on the second mean value:

- The setpoint of the current is corrected immediately;
- an output value of a controller influencing the current is corrected;
- An amplitude of the dither signal is changed; and or
- An amplitude and/or a frequency and/or a duty cycle of the chopper signal is changed.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Zeitdiagramm eines durch ein Dithersignal zeitlich modulierten Choppersignals;
2 ein Zeitdiagramm eines durch ein moduliertes Choppersignal geregelten Stroms, wobei eine Verschiebung eines Mittelwerts nicht stattfindet;
3 ein Zeitdiagramm ähnlich zu der 2 mit einer Verschiebung des Mittelwerts; und
4 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung.

Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show in the drawing:

1 a timing diagram of a chopper signal time-modulated by a dither signal;
2 a timing diagram of a current regulated by a modulated chopper signal, wherein a mean value shift does not occur;
3 a timing diagram similar to that 2 with a shift in the mean; and
4 a block diagram of a control device.

Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.The same reference numbers are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.

Die 1 zeigt beispielhaft ein pulsbreitenmoduliertes Signal PWM über der Zeit t. Innerhalb einer Zeitspanne TD sind vorliegend zehn Perioden TC eines Choppersignals 10 dargestellt. Das Choppersignal 10 ist mit einem Dithersignal 12 zeitlich moduliert. Die Darstellung der 1 entspricht vorliegend einer ganzen Periode TD des Dithersignals 12. Vorliegend weist das modulierende Dithersignal 12 einen in etwa rechteckförmigen Verlauf aus. In einem ersten Zeitabschnitt T1 werden die dargestellten Chopperimpulse 14 um eine konstante Ditheramplitude DW zeitlich verlängert („+“). In einem zweiten Zeitabschnitt T2 der Darstellung werden die Chopperimpulse 14 um dieselbe Ditheramplitude DW zeitlich verkürzt („-“).The 1 shows an example of a pulse width modulated signal PWM over time t. In the present case, ten periods TC of a chopper signal 10 are shown within a time period TD. The chopper signal 10 is time-modulated with a dither signal 12. The representation of the 1 In the present case, corresponds to a whole period TD of the dither signal 12. In the present case, the modulating dither signal 12 has an approximately rectangular shape. In a first time period T1, the chopper pulses 14 shown are extended in time (“+”) by a constant dither amplitude DW. In a second time period T2 of the representation, the chopper pulses 14 are shortened in time (“-”) by the same dither amplitude DW.

Man erkennt, dass die zeitliche Modulation des Choppersignals 10 durch das Dithersignal 12 vorliegend nicht zu einer Verschiebung eines vorgegebenen Mittelwerts führt, da die mit „+“ und „-“ bezeichneten Veränderungen des Choppersignals 10 sich über die Periode TD genau aufheben. Eine unerwünschte Verschiebung kann jedoch dann auftreten, wenn eine Regelung des Choppersignals 10 die Chopperimpulse 14 zeitlich so verlängert, dass das überlagerte Dithersignal 12 mit seiner Ditheramplitude DW einen zeitlich darauf folgenden Chopperimpuls 14 berührt. Dies stellt sich als ein sogenannter Chopperaussetzer dar. Dadurch kann es beispielsweise im Zeitabschnitt T1 möglich sein, dass eine Impulspause 16 zumindest zeitweise verschwindet. Umgekehrt kann es während des Zeitabschnitts T2 geschehen, dass der Chopperimpuls 14 dann verschwindet, wenn die Länge des Chopperimpulses 14 kleiner als die Ditheramplitude DW des Dithersignals 12 ist. Dieser Effekt kann beispielsweise auftreten, wenn die Ditheramplitude DW ungünstig zu einem Regelbereich des Choppersignals 10 gewählt ist.It can be seen that the temporal modulation of the chopper signal 10 by the dither signal 12 does not lead to a shift in a predetermined mean value, since the changes in the chopper signal 10 marked “+” and “-” cancel each other out exactly over the period TD. However, an undesirable shift can occur if a control of the chopper signal 10 extends the chopper pulses 14 in time so that the superimposed dither signal 12 with its dither amplitude DW touches a chopper pulse 14 that follows in time. This presents itself as a so-called chopper misfire. As a result, it may be possible, for example, in the time period T1, for a pulse pause 16 to disappear at least temporarily. Conversely, it can happen during the time period T2 that the chopper pulse 14 disappears if the length of the chopper pulse 14 is smaller than the dither amplitude DW of the dither signal 12. This effect can occur, for example, if the dither amplitude DW is selected unfavorably to a control range of the chopper signal 10.

In einem anderen Fall kann es möglich sein, dass eine in Abhängigkeit des modulierten Choppersignals 10 angesteuerte Last infolge einer induktiven Komponente nicht in der Lage ist, vorübergehend einen vorgegebenen Sollwert eines über die Last fließenden Stroms zu übernehmen. In diesem Fall ist es möglich, dass eine Regelung des Choppersignals 10 die Impulslänge des Chopperimpulses 14 vergrößert, um einen Strom durch die Last zu erzwingen. In diesem Fall berühren sich zwei aufeinanderfolgende Chopperimpulse 14, so dass wiederum die Impulspause 16 verschwindet. Dies ist in der Zeichnung der 1 jedoch nicht dargestellt.In another case, it may be possible that a load controlled as a function of the modulated chopper signal 10 is not able to temporarily assume a predetermined setpoint of a current flowing across the load due to an inductive component. In this case, it is possible for control of the chopper signal 10 to increase the pulse length of the chopper pulse 14 in order to force a current through the load. In this case, two successive chopper pulses 14 touch each other, so that the pulse pause 16 disappears. This is in the drawing 1 but not shown.

Die erfindungsgemäße zusätzliche Auswertung des über die Last fließenden Stroms während einer oder mehrerer Ditherperioden TD ermöglicht es jedoch, solche Chopperaussetzer zu erkennen, beziehungsweise, die dadurch verursachte Mittelwertverschiebung zu korrigieren. Dies ist sowohl dann möglich, wenn sich zwei aufeinanderfolgende Chopperimpulse 14 berühren, oder umgekehrt, wenn eine Impulspause 16 über eine Chopperperiode TC hinausgeht, so dass einer oder mehrere Chopperimpulse 14 zumindest zeitweise verschwinden.However, the additional evaluation according to the invention of the current flowing across the load during one or more dither periods TD makes it possible to detect such chopper misfires or to correct the mean value shift caused thereby. This is possible both when two successive chopper pulses 14 touch each other, or vice versa, when a pulse pause 16 extends beyond a chopper period TC, so that one or more chopper pulses 14 disappear at least temporarily.

Es versteht sich, dass die zeitliche Modulation des Choppersignals 10 durch das Dithersignal 12 auch einen anderen als den dargestellten rechteckförmigen Verlauf aufweisen kann, beispielsweise einen sinusförmigen Verlauf.It goes without saying that the temporal modulation of the chopper signal 10 by the dither signal 12 can also have a rectangular shape other than that shown, for example a sinusoidal curve.

2 zeigt einen zeitlichen Verlauf des über die Last fließenden Stroms I, der mittels des durch das Dithersignal 12 modulierten Choppersignals 10 geregelt wird. Auf der Abszisse des dargestellten Koordinatensystems ist die Zeit t aufgetragen, und auf der Ordinate ist der über die Last fließende Strom I aufgetragen. Drei senkrechte gestrichelte Linien kennzeichnen entsprechend der 1 die Dauer einer Ditherperiode TD, sowie den ersten Zeitabschnitt T1 und den zweiten Zeitabschnitt T2. 2 shows a time course of the current I flowing across the load, which is regulated by means of the chopper signal 10 modulated by the dither signal 12. The time t is plotted on the abscissa of the coordinate system shown, and the current I flowing across the load is plotted on the ordinate. Three vertical dashed lines mark accordingly 1 the duration of a dither period TD, as well as the first time period T1 and the second time period T2.

Vorliegend weist die Last einen erheblichen induktiven Anteil auf, und entsprechend weist der Strom I - abweichend von der Darstellung des PWM-Signals der 1 - sowohl in Bezug auf die Chopperperiode TC als auch in Bezug auf die Ditherperiode TD abschnittsweise einen in etwa exponentiellen Zeitverlauf auf.
Man erkennt in der 2, dass das Choppersignal 10 im vorliegenden Zeitraster durch regelmäßige Chopperimpulse 14 und daran anschließende regelmäßige Impulspausen 16 charakterisiert ist. Das bedeutet, dass die Last jedes Mal innerhalb einer Chopperperiode TC in der Lage ist, einen Sollwert für den Mittelwert des Stroms I in einen entsprechenden Istwert des Mittelwerts umzusetzen. In dem in der 2 gezeigten Fallbeispiel kann es daher ausreichend sein, eine Auswertung des Mittelwerts des Stroms I nur in Abhängigkeit der Periode TC des Choppersignals 10 durchzuführen.In the present case, the load has a significant inductive component, and accordingly the current I - deviates from the representation of the PWM signal 1 - an approximately exponential time course in sections both in relation to the chopper period TC and in relation to the dither period TD.
You can see in the 2 that the chopper signal 10 in the present time grid is characterized by regular chopper pulses 14 and subsequent regular pulse pauses 16. This means that the load is able to convert a setpoint for the average value of the current I into a corresponding actual value of the average value every time within a chopper period TC. In the in the 2 In the case example shown, it may therefore be sufficient to carry out an evaluation of the mean value of the current I only as a function of the period TC of the chopper signal 10.

3 zeigt in einer zu der 2 vergleichbaren Darstellung ein Fallbeispiel, bei dem der Istwert des Mittelwerts des Stroms I nicht in allen Perioden TC des Choppersignals 10 den geforderten Sollwert erreichen kann. 3 shows in one to the 2 Comparable representation shows a case example in which the actual value of the average value of the current I cannot reach the required setpoint in all periods TC of the chopper signal 10.

Man erkennt, dass an beispielhaft mit den Pfeilen 22 bezeichneten Stellen jeweils mindestens ein Chopperimpuls 14 fehlt, und an beispielhaft mit den Pfeilen 24 bezeichneten Stellen mindestens eine Impulspause 16 des Choppersignals 10 fehlt. Eine Regelung, welche allein auf Mittelwerten basiert, die in Abhängigkeit der Periode TC des Choppersignals 10 ermittelt werden, kann daher zu einer erheblichen Verschiebung des Mittelwerts des Stroms I führen.It can be seen that at locations designated by arrows 22, for example, at least one chopper pulse 14 is missing, and at locations designated by arrows 24, for example, at least one pulse pause 16 of the chopper signal 10 is missing. A control that is based solely on average values that are determined as a function of the period TC of the chopper signal 10 can therefore lead to a significant shift in the average value of the current I.

Wird dagegen ein zweiter Mittelwert des Stroms I über eine oder mehrere Periode(n) TD des Dithersignals 12 gebildet, so kann die Regelung des Stroms I derart beeinflusst werden, dass eine Verschiebung des Mittelwerts nicht stattfindet. Die Mittelwertverschiebung kann auch gefiltert, integriert oder in ihrer (zeitlich darstellbaren) Fläche bewertet werden und an einer geeigneten Stelle im Regelkreis korrigiert werden. Dazu sind mehrere Möglichkeiten gegeben:

(a) es wird eine direkte Korrektur der Führungsgröße, das heißt, des vorgegebenen Sollwerts des Stroms I vorgenommen;
(b) es wird ein zusätzlicher Regelkreis verwendet, der ergänzend zu der Regelung des ersten Mittelwerts des Stroms I über einer Periode TC des Choppersignals 10, den über die Periode TD des Dithersignals 12 ermittelten zweiten Mittelwert verwendet, um den vorgegebenen Sollwert des Stroms I zu korrigieren;
(c) es wird ein Ausgangswert eines Reglers abhängig von dem zweiten Mittelwert korrigiert;
(d) es wird mindestens zeitweise eine Amplitude des Dithersignals 12 verändert, vorzugsweise verkleinert; und/oder
(e) es wird mindestens zeitweise eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder ein Tastverhältnis des Choppersignals 10 verändert.

If, on the other hand, a second average value of the current I is formed over one or more period(s) TD of the dither signal 12, the regulation of the current I can be influenced in such a way that the average value does not shift. The mean shift can also be filtered, integrated or evaluated in its (time-representable) area and corrected at a suitable point in the control loop. There are several options for this:

(a) a direct correction of the reference variable, that is, the predetermined setpoint of the current I, is carried out;
(b) an additional control circuit is used which, in addition to controlling the first mean value of the current I over a period TC of the chopper signal 10, uses the second mean value determined over the period TD of the dither signal 12 in order to achieve the predetermined setpoint value of the current I correct;
(c) an output value of a controller is corrected depending on the second mean value;
(d) an amplitude of the dither signal 12 is changed at least temporarily, preferably reduced; and or
(e) an amplitude and/or a frequency and/or a duty cycle of the chopper signal 10 is changed at least temporarily.

Dabei können die unter den Punkten (a) bis (e) beschriebenen Möglichkeiten auch kombiniert werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Regelung einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein, oder mehrere Regelstufen können ineinander verschachtelt sein. Ebenso kann die Regelung des Stroms I analog, digital oder in einer beliebigen Weise gemischt ausgeführt werden.The options described under points (a) to (e) can also be combined. Furthermore, the control according to the invention can be designed in one or more stages, or several control stages can be nested one inside the other. Likewise, the regulation of the current I can be carried out analogously, digitally or in any mixed way.

Ferner kann die erfindungsgemäße Regelung in diskreter Technik, mittels einer oder mehrerer integrierter Schaltungen, kundenspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), frei programmierbarer integrierter Schaltungen (FPGA), einem Mikrocontroller (MC) und/oder einem digitalen Signalprozessor (DSP) ausgeführt sein.Furthermore, the control according to the invention can be implemented in discrete technology, by means of one or more integrated circuits, customer-specific integrated circuits (ASIC), freely programmable integrated circuits (FPGA), a microcontroller (MC) and / or a digital signal processor (DSP).

4 zeigt ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung 30. In einem oberen Bereich der 4 sind vier Vorwärtsglieder der Regeleinrichtung 30 angeordnet, wobei die Abarbeitung im Wesentlichen in der Zeichnung von links nach rechts erfolgt. Im unteren Bereich der 4 sind zwei Rückführungen der Regeleinrichtung 30 angeordnet. Vorliegend ist die Regeleinrichtung 30 als eine elektronische Schaltung 31 ausgeführt. 4 shows a block diagram of a control device 30. In an upper area of 4 Four forward elements of the control device 30 are arranged, with processing essentially taking place from left to right in the drawing. In the lower area of the 4 two returns of the control device 30 are arranged. In the present case, the control device 30 is designed as an electronic circuit 31.

In einem Block 32 ganz links in der Zeichnung wird ein Sollwert 34 eines Stroms I von einem nicht dargestellten Steuergerät vorgegeben. Nach Abarbeitung durch die Regeleinrichtung 30 ergibt sich daraus in der Zeichnung rechts ein Istwert des Stroms I, welcher nachfolgend durch eine (nicht dargestellte) Last fließt. Zunächst werden Blöcke der Regeleinrichtung 30 beschrieben, wie sie für eine Regelung in Abhängigkeit von der Periode TC des Choppersignals 10 verwendet werden. In einem Addierer 36 wird zu einer von dem Sollwert 34 abgeleiteten Folgegröße 66 das Dithersignal 12 eines Dithergenerators 40 addiert. Ein Ausgangssignal 42 des Addierers 36 wird nachfolgend über einen ersten Regler 44 geführt, und ein Ausgangssignal 46 des Reglers 44 wird anschließend über eine Regelstrecke 48 geführt, woraus sich der Strom I ergibt. Die Regelstrecke 48 umfasst einen (nicht dargestellten) Generator zur Erzeugung des Choppersignals 10, wobei ein Verhältnis der Chopperimpulse 14 zu den Impulspausen 16 in Anhängigkeit des Ausgangssignals 46 eingestellt wird. Weiterhin umfasst die Regelstrecke 48 eine Treiberstufe und/oder eine Endstufe zur Abgabe des Stroms I an die Last.In a block 32 on the far left in the drawing, a setpoint 34 of a current I is specified by a control device, not shown. After processing by the control device 30, this results in an actual value of the current I in the drawing on the right, which subsequently flows through a load (not shown). First, blocks of the control device 30 are described as they are used for control depending on the period TC of the chopper signal 10. In an adder 36, the dither signal 12 of a dither generator 40 is added to a sequence variable 66 derived from the setpoint 34. An output signal 42 of the adder 36 is subsequently routed via a first controller 44, and an output signal 46 of the controller 44 is then routed via a controlled system 48, from which the current I results. The controlled system 48 includes a generator (not shown) for generating the chopper signal 10, a ratio of the chopper pulses 14 to the pulse pauses 16 being set depending on the output signal 46. Furthermore, the controlled system 48 includes a driver stage and/or an output stage for delivering the current I to the load.

In einem Block 50 wird der Strom I ermittelt. Aus dem ermittelten Istwert des Stroms I werden in einem Block 52 fortlaufend für jede Periode TC des Choppersignals 10 erste Mittelwerte 53 ermittelt. Nach dem Ende jeder Periode TC des Choppersignals 10 liegt somit jeweils ein neuer erster Mittelwert 53 vor. The current I is determined in a block 50. From the determined actual value of the current I, first average values 53 are continuously determined in a block 52 for each period TC of the chopper signal 10. After the end of each period TC of the chopper signal 10, a new first mean value 53 is present.

Eine den ersten Mittelwert 53 charakterisierende erste Größe 54 wird vorliegend mit inversem Vorzeichen dem Addierer 36 zugeführt, wodurch ein im Wesentlichen durch die Blöcke 44, 48, 50 und 52 gebildeter erster (innerer) Regelkreis gebildet wird. Der erste Regelkreis ist somit dazu ausgebildet, den Strom I entsprechend dem Sollwert 34 in einem durch das Choppersignal 10 bestimmten Zeitraster zu regeln.In the present case, a first variable 54 characterizing the first mean value 53 is supplied to the adder 36 with an inverse sign, whereby a first (inner) control loop essentially formed by the blocks 44, 48, 50 and 52 is formed. The first control circuit is thus designed to regulate the current I in accordance with the setpoint 34 in a time pattern determined by the chopper signal 10.

Nachfolgend werden Blöcke der Regeleinrichtung 30 beschrieben, wie sie erfindungsgemäß zusätzlich zu dem beschriebenen ersten Regelkreis verwendet werden. Ein Block 56 ermittelt fortlaufend beispielsweise für jede Periode TD des Dithersignals 12 zweite Mittelwerte 57. Beispielsweise nach dem Ende jeder Periode TD des Dithersignals 12 liegt somit jeweils ein neuer zweiter Mittelwert 57 vor.Blocks of the control device 30 are described below, as they are used according to the invention in addition to the first control circuit described. A block 56 continuously determines, for example, second average values 57 for each period TD of the dither signal 12. For example, after the end of each period TD of the dither signal 12, a new second average value 57 is therefore available.

Eine den zweiten Mittelwert 57 charakterisierende zweite Größe 58 wird vorliegend mit inversem Vorzeichen einem Addierer 60 zugeführt. Ein Ausgangssignal 62 des Addierers 60 wird einem zweiten Regler 64 zugeführt, und ein Ausgangssignal 66 des zweiten Reglers 64 wird dem Addierer 36 zugeführt, wodurch ein im Wesentlichen durch die Blöcke 64, 44, 48, 50 und 56 gebildeter zweiter Regelkreis gebildet wird.In the present case, a second variable 58 characterizing the second mean value 57 is fed to an adder 60 with an inverse sign. An output signal 62 of the adder 60 is supplied to a second controller 64, and an output signal 66 of the second controller 64 is supplied to the adder 36, thereby forming a second control loop essentially formed by blocks 64, 44, 48, 50 and 56.

Man erkennt, dass der zweite Regelkreis in der Regeleinrichtung 30 in Bezug auf den ersten (inneren) Regelkreis einen „äußeren“ Regelkreis bildet. Beide Regelkreise benutzen die Blöcke 36, 44, 48 und 50 gemeinsam und sind somit ineinander verschachtelt. Weil vorliegend die Periode TD des Dithersignals 12 mehrere Perioden TC des Choppersignals 10 umfasst, kann der zweite Regelkreis durch den Betrieb des ersten Regelkreises auftretende mögliche Verschiebungen eines Mittelwerts 68 des Stroms I erfindungsgemäß ausregeln. Dies erfolgt, indem der Sollwert 34, welcher eine Führungsgröße der Regeleinrichtung 30 darstellt, unmittelbar durch die zweite Größe 58 und mittels des Addierers 60 korrigiert werden kann. Dies gelingt besonders gut für solche Verschiebungen des Mittelwerts 68, die abhängig von dem Dithersignal 12 entstehen und/oder mit der Periode TD des Dithersignals 12 zeitlich korreliert sind.It can be seen that the second control loop in the control device 30 forms an “outer” control loop in relation to the first (inner) control loop. Both control loops use blocks 36, 44, 48 and 50 together and are therefore nested within one another. Because in the present case the period TD of the dither signal 12 comprises several periods TC of the chopper signal 10, the second control loop can, according to the invention, regulate possible shifts in an average value 68 of the current I that occur as a result of the operation of the first control loop. This is done in that the setpoint 34, which represents a reference variable of the control device 30, can be corrected directly by the second variable 58 and by means of the adder 60. This works particularly well for shifts in the mean value 68 that arise depending on the dither signal 12 and/or are temporally correlated with the period TD of the dither signal 12.

Der Mittelwert 68 des über die Last fließenden Stroms I kann unabhängig von dem Mittelwert 57 ermittelt werden; er stellt eine außerhalb der Regeleinrichtung 30 messbare Größe dar und wird vorzugsweise ebenfalls über ganzzahlige Vielfache der Periode TD des Dithersignals 12 ermittelt.The mean value 68 of the current I flowing across the load can be determined independently of the mean value 57; it represents a quantity that can be measured outside the control device 30 and is preferably also determined via integer multiples of the period TD of the dither signal 12.

Die Auswertung des Stroms I beziehungsweise die Bildung des Mittelwerts 53 kann über eine Periode TC des Choppersignals 10, über einen Teil der Periode TC, oder über ein ganzzahliges Vielfaches der Periode TC erfolgen. In ähnlicher Weise kann auch die erfindungsgemäße Auswertung des Stroms I beziehungsweise die Bildung des Mittelwerts 57 über eine Periode TD des Dithersignals 12, über einen Teil der Periode TD, oder über ein ganzzahliges Vielfaches der Periode TD erfolgen.The evaluation of the current I or the formation of the mean value 53 can take place over a period TC of the chopper signal 10, over a part of the period TC, or over an integer multiple of the period TC. In a similar manner, the evaluation of the current I according to the invention or the formation of the mean value 57 can also take place over a period TD of the dither signal 12, over a part of the period TD, or over an integer multiple of the period TD.

Weiterhin können auch mehrere Ströme I mittels der Regeleinrichtung 30 unabhängig voneinander geregelt werden, indem jeder der Ströme I durch eine eigene Regeleinrichtung 30 geregelt wird. Dies ist in der 4 jedoch nicht dargestellt.Furthermore, several currents I can be regulated independently of one another by means of the control device 30, in that each of the currents I is regulated by its own control device 30. This is in the 4 but not shown.

Es versteht sich, dass die Regeleinrichtung 30 nach der 4 technisch vielfältige Ausgestaltungen ermöglicht. Beispielsweise kann die Regeleinrichtung 30 analog oder digital oder gemischt analog und digital ausgeführt sein. Außerdem kann sie als eine diskrete Schaltung, eine integrierte Schaltung, eine kundenspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine frei programmierbare integrierte Schaltung (FPGA), ein Mikrocontroller und/oder als ein digitaler Signalprozessor (DSP) ausgeführt sein.It is understood that the control device 30 according to the 4 technically diverse configurations are possible. For example, the control device 30 can be designed to be analog or digital or mixed analog and digital. Additionally, it may be embodied as a discrete circuit, an integrated circuit, a custom integrated circuit (ASIC), a field programmable integrated circuit (FPGA), a microcontroller and/or a digital signal processor (DSP).

Claims

Electronic circuit (31), which is designed as a discrete circuit, as an integrated circuit, as a customer-specific integrated circuit, as a freely programmable integrated circuit, as a microcontroller and/or as a digital signal processor and which is designed to generate a setpoint (34) of a current ( I) to compare in an external control loop with an average value (57) of the current (I) flowing across a load, which is determined depending on a dither signal (12), a signal (62) formed from this first comparison being transmitted via a signal (62) belonging to the external control loop external controller (64), the output signal (66) of the external controller (64) being compared with the dither signal (12) and with an average value (53) of the current (I) determined as a function of a chopper signal (10), whereby a signal (42) formed from this second comparison is passed through an internal controller (44), the output signal (46) of the internal controller (44) modulating the chopper signal (10) in time, the load depending on the modulated chopper signal (10 ) is controlled, and wherein the electronic circuit (31) has means to regulate the current (I) depending on the predetermined setpoint (34), the electronic Circuit (31) has means for generating a first periodic signal representing the chopper signal (10) with a first frequency and a second periodic signal representing the dither signal (12) with a second frequency, the dither signal (12) representing the chopper signal (10 ) modulated in time to obtain the modulated chopper signal (10), the electronic circuit (31) having means for determining the current (I) flowing across the load, the electronic circuit (31) having means for forming the first mean value (53) of the current (I) as a function of a period (TC) of the chopper signal (10) and the formation of the second mean value (57) of the current (I) as a function of a period (TD) of the dither signal (12 ), and wherein the electronic circuit (31) has means for using a first variable (54) characterizing the first average value (53) and a second variable (58) characterizing the second average value (57) to obtain an average value (68 ) to regulate the current (I) flowing across the load depending on the setpoint (34).

Electronic circuit (31) according to Claim 1 , characterized in that the electronic circuit (31) has means for converting the first and/or the second variable (54; 58) to a setpoint (34) of the current (I) and/or to one of the setpoint (34) derived sequence variable (66).

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first frequency is an integer multiple of the second frequency.

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit (31) has means for the first averaging of the current (I) over a period (TC) of the chopper signal (10) (chopper period). Part of the chopper period, or an integer multiple of the chopper period.

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit (31) has means for the second averaging of the current (I) over a period (TD) of the dither signal (12) (dither period). Part of the dither period, or an integer multiple of the dither period.

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit (31) has means for regulating a plurality of currents (I), the regulation for each current (I) being independent of the other currents (I) takes place.

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit (31) has means for the current (I) evaluated as a function of the dither period (TD) and/or the current (I) as a function of the chopper period (TC) to transmit evaluated current (I) to a control unit.

Electronic circuit (31) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit (31) has means for correcting the current (I) as a function of the second mean value (57), the means being suitable carry out at least one of the following measures: - The setpoint (34) of the current (I) is corrected immediately; - an output value of a controller influencing the current (I) is corrected; - An amplitude of the dither signal (12) is changed; and/or - an amplitude and/or a frequency and/or a duty cycle of the chopper signal (10) is changed.

Electronic circuit (31) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that it is a digital and/or analog circuit.