DE102013106854B4

DE102013106854B4 - Schaltung zur Einschaltstrombegrenzung

Info

Publication number: DE102013106854B4
Application number: DE102013106854.5A
Authority: DE
Inventors: Derek Bernardon; Hubert Rothleitner
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: US9728986B2; DE102013106854A1; US8717001B2; CN103532118A; CN103532118B; US20140239919A1; US20140009134A1

Abstract

Schaltung (200), die Folgendes aufweist:einen Eingangs-Anschlusspunkt (102) zum Empfang einer Eingangsspannung (VBATT);einen ersten Schalter (106), von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt mit dem Eingangs-Anschlusspunkt (102) verschaltet ist;eine Induktivität (110), von der ein erster Anschlusspunkt mit einem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt eines zweiten Schalters (202) in Reihe verschaltet ist;eine Freilaufdiode (108), wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt mit dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des ersten Schalters (106) und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt mit einem Referenzpotential verschaltet ist;einen Kondensator (116), der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist,einen zweiten Schalter (202), von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist und von dem ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt mit einem Referenzpotential verschaltet ist; undeine Steuerung (120), die zum Betrieb des ersten Schalters (106), des zweiten Schalters (106) und der Induktivität (110) im Continuous Current Mode konfiguriert ist, um den Kondensator (116) aufzuladen,wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den ersten Schalter (106) synchron mit dem zweiten Schalter (202) einzuschalten, wenn der Betrieb der Schaltung (200) initialisiert werden soll und,wobei die Schaltung (200) zum Betrieb als ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler konfiguriert ist, solange die Spannung über dem Kondensator (116) kleiner ist als die Eingangsspannung (VBATT).

Description

Technisches Erfindungsgebiet
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Einschaltstrom begrenzende Schaltung.
Allgemeiner Stand der Technik
Viele elektronische Bauelemente ziehen zu Beginn hohe, plötzliche Eingangsströme, wenn sie eingeschaltet werden. Diese Ströme werden als Einschaltströme bezeichnet, und sie verkomplizieren nicht nur den Entwurf, zum Beispiel von Überstromschutzelementen innerhalb des elektronischen Bauelements, sondern sie führen möglicherweise auch zu tatsächlicher Beschädigung des elektronischen Bauelements, da solche Einschaltströme den normalen Dauerbetriebsstrom des elektronischen Bauelements um ein Vielfaches überschreiten können.
Einer der Bereiche der Elektronik, in denen möglicherweise mit hohen Einschaltströmen umgegangen werden muss, sind Airbag-Systeme. Heute verwendete Airbag-Systeme enthalten meist einen Energiereservekondensator, der zum Speichern von Ladungen für den Fall verwendet werden kann, dass aus irgendeinem Grund, zum Beispiel wegen eines Unfalls, die elektrische Verbindung zur Fahrzeugbatterie abgekoppelt wird. Daher ist die Kapazität des Reservekondensators üblicherweise ziemlich hoch, sie kann zum Beispiel einige zehn Millifarad betragen, zum Beispiel 10 mF, im beispielhaften Fall einer Ladung, die sich auf 330 Millicoulomb beläuft und bei einer Betriebsspannung von 33 V gespeichert wird. Aus einem korrekt dimensionierten Reservekondensator kann somit das Airbag-Modul mit Energie versorgt werden, und es ist in der Lage, seinen ordentlichen Betrieb fortzusetzen. Somit kann der Airbag ausgelöst werden, auch wenn im Fall eines Unfalls die Verbindung zur Batterie abgekoppelt ist. Allerdings kann das Vorhandensein des Reservekondensators mit seiner großen Kapazität hinsichtlich des Einschaltstroms problematisch sein, der auftreten kann, wenn die Zündung des Autos eingeschaltet wird, womit der Betrieb des Airbag-Moduls gestartet wird. Wird der Zündschlüssel eingeführt und gedreht, weil das Auto gestartet werden soll, dann wird möglicherweise ein hoher Einschaltstrom vom leeren (d.h. entladenen) Reservekondensator gezogen. Die Kunden verlangen eine kurze und gesteuerte Einschaltstromphase. Allerdings ist in der Vergangenheit von ernsten Problemen berichtet worden, die mit unsachgemäßer Behandlung des Einschaltstroms in Zusammenhang zu bringen sind und sogar zum unbeabsichtigten Auslösen des Airbags geführt haben, wenn ein Aufladen des Reserve-Kondensators auf nicht gesteuerte Art und Weise gestattet wird.
Mit dem verstärkten Aufkommen von ferngesteuerten Türverriegelungen auf dem Kraftfahrzeugmarkt entscheiden sich viele Fahrzeugproduzenten dafür, das Airbag-Modul einzuschalten, bevor der Zündschlüssel in das Zündschloss eingeführt wird, und zwar dann, wenn die Fernbedienungstaste zur Entriegelung der Autotüren betätigt wird. Dieses Merkmal erfordert möglicherweise einen sogenannten „Weck-Schalter“, der die Initialisierung des Airbag-Moduls ermöglicht, bevor das Auto auf herkömmliche Weise über seine Zündschaltung eingeschaltet wird. Allerdings verursacht der „Weck-Schalter“ im ausgeschalteten Zustand einen sehr geringen Ruhestromverbrauch, wenn er sich im Ruhemodus befindet.
Die beiden vorher beschriebenen Anforderungen werden in Airbag-Modulen typischerweise getrennt voneinander bereitgestellt. Der Kondensatoreinschaltstrom-Begrenzer wird möglicherweise in Form eines NFET (n-channel field effect transistor, n-Kanal Feldeffekttransistor) mit einem Strom-Shunt-Widerstand (Strom-Messwiderstand) bereitgestellt. Der durch den NFET fließende Strom wird mittels des Shunt-Widerstands überwacht, und es kann ein Überstromwächter verwendet werden, um das Gate des NFET zu steuern, so dass der NFET entsprechend dem durch ihn fließenden Strom in einen mehr oder weniger leitenden Zustand versetzt wird. Allerdings erfordert diese Lösung einen zusätzlichen Shunt-Widerstand und eine NFET-Gate-Ansteuerung, die einen Überstromwächter enthält. Beide Komponente verbrauchen Platz und sind teuer. Anstelle des separaten, zusätzlichen Shunt-Widerstands kann ein spezieller Abtast-NFET verwendet werden, der mit einer internen Stromerfassungsfunktionalität ausgestattet ist. Diese Herangehensweisen können den weiteren Nachteil aufweisen, dass der als linearer Steuerschalter agierende NFET mehr Energie erhält und daher mehr Energie ableiten muss, wenn ein hoher Einschaltstrom auftritt. Weil der Strom begrenzt wird, beginnt zudem der Haupt-Mikrocontroller des Airbag-Moduls möglicherweise seinen Betrieb mit einer Verzögerung in der Größenordnung von 100 Millisekunden oder mehr.
Ein weiterer zur Bereitstellung der Kondensatoreinschaltstrom-Begrenzung konfigurierte Aufbau kann einen Strombegrenzerwiderstand enthalten, der zwischen einem Referenzpotential und einer Seite des Reservekondensators verschaltet ist, wobei ein Schalter, z. B. ein NFET, parallel zum Strombegrenzerwiderstand verschaltet sein kann. Der Strombegrenzerwiderstand wird im Normalbetrieb des Airbag-Moduls mit dem NFET überbrückt, d. h. nach der Einschaltstromphase, wenn das Auto bereits läuft. In einem weiteren Aufbau wird ein Aufwärtswandler zwischen der Batterie und dem Reservekondensator angeordnet. Ein Strombegrenzerwiderstand wird zwischen dem Boost (Aufwärts) Kondensator des Aufwärtswandlers und dem Reservekondensator angeordnet, wobei eine Diode parallel zum Strombegrenzungswiderstand verschaltet wird, damit ein Reservepfad für den Fall bereitsteht, dass die Batterie abgekoppelt wird und die gesamte Infrastruktur durch den Reservekondensator mit Energie versorgt werden muss. In diesem Szenario müssen der Boost-Kondensator und der Reservekondensator als separate Einheiten bereitgestellt werden, was die Platz- und Kostenanforderungen der Anordnung erhöht.
Die Weck-Schalter-Funktionalität kann durch Bereitstellen eines Weck-Schalters umgesetzt werden, zum Beispiel eines PFET (p-channel FET, p-Kanal Feldeffektransistor) zwischen der Batterie und dem Airbag-Modul, wobei der Weck-Schalter möglicherweise mittels eines entsprechenden Signals von der Elektronik des Autos ein- und ausgeschaltet wird, zum Beispiel mittels eines entsprechenden CAN (Controller Area Network) Signals. Der PFET kann durch einen NFET ersetzt werden, der nur etwa halb so groß wie ein PFET ist, jedoch eine über der Source-Spannung liegende Gate-Spannung erfordert, so dass möglicherweise eine Ladungspumpe verwendet werden muss. Allerdings ist keine der beiden Aufbauten mit einer Sanftanlauffunktion ausgestattet.
In einem weiteren Ansatz werden die Weck-Schalter-Funktionalität und die Kondensatoreinschaltstrom-Begrenzer-Funktionalität möglicherweise in einem gemeinsamen, integrierten Konzept bereitgestellt. Dieses Konzept basiert auf einer intelligenten Aufwärtswandler-Gleichrichterdiode, die aus einer NFET-basierten Face-to-Face-Konfiguration besteht, um die vorhandenen Inversdioden wegzulassen und einen „Idealschalter“ zu erreichen, ähnlich einem Relais. Die beiden Gleichrichterdioden stellen die Isolierung der Reservekondensatoren von der Batterie im Ruhe-Modus (Aus-Zustand) bereit sowie zudem eine Einschaltstrombegrenzung beim Einschalten des Hauptbetriebsmoduls und eine Gleichrichterfunktionalität für den Aufwärtswandler-Betrieb.
US 2010 / 0 237 845 A1 offenbart eine Ladungsstromreduzierung für strombegrenzte, geschaltete Stromversorgung. DE 10 2004 018 261 B4 offenbart eine Stromversorgungssystem für elektrische Verbraucher in Fahrzeugen. DE 10 2011 117 455 A1 offenbart eine gesteuerte Versorgungsschaltung zum Versorgen von wenigstens zwei damit verbundenen Lasten.
Kurze Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, sowohl eine Redundanz beim Initialisieren der Schaltung als auch gleichzeitig eine Buck-Boost-Schaltung mit möglichst wenig Teilen zu realisieren. Dieses Problem wird durch den Gegenständ gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Schaltung bereitgestellt, die Folgendes enthält: einen Eingangs-Anschlusspunkt zum Empfang einer Eingangsspannung; einen Schalter, von dem ein erster gesteuerter Eingang mit dem Eingangs-Anschlusspunkt verschaltet ist; eine Induktivität, von der ein erster Anschlusspunkt möglicherweise mit einem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters in Reihe verschaltet ist; eine Freilaufdiode, wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit dem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Referenzpotential verschaltet ist; einen Kondensator, der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist; und eine Steuerung, die zum Betrieb des Schalters und der Induktivität im Continuous Current Mode (etwa: Dauerstrommodus) konfiguriert ist, um den Kondensator aufzuladen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Schaltung bereitgestellt, die möglicherweise Folgendes enthält: einen Eingangs-Anschlusspunkt zum Empfang einer Eingangsspannung, sowie einen Schalter, von dem ein erster gesteuerter Eingang mit dem Eingangs-Anschlusspunkt verschaltet ist, eine Induktivität, von der ein erster Anschlusspunkt möglicherweise mit einem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters in Reihe verschaltet ist, eine Freilaufdiode, wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit dem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Referenzpotential verschaltet ist, einen Kondensator, der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist, und eine Steuerung, die zum Betrieb des Schalters und der Induktivität im Continuous Current Mode konfiguriert ist, um den Kondensator aufzuladen.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise eine Batterie, wobei der Eingangs-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Ausgang der Batterie verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter einzuschalten, wenn der Betrieb der Schaltung initialisiert werden soll.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter auszuschalten, wenn der Strom durch den Schalter einen vorbestimmten oberen Schwellenwert erreicht hat.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter einzuschalten, wenn der Strom durch den Schalter von einem vorbestimmten oberen Schwellenwert auf einen vorbestimmten unteren Schwellenwert gefallen ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der vorbestimmte untere Schwellenwert möglicherweise niedriger als der vorbestimmte obere Schwellenwert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin eine Spannungserfassungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Spannung über dem Kondensator zu bestimmen.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Spannungserfassungsschaltung möglicherweise mit der Steuerung verschaltet.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Spannungserfassungsschaltung möglicherweise ein wesentlicher Bestandteil der Steuerung.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter dauerhaft einzuschalten, wenn die Spannung über dem Kondensator im Wesentlichen gleich der Eingangsspannung ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Schaltung möglicherweise zum Betrieb als Abwärtswandler konfiguriert, solange die Spannung über dem Kondensator kleiner ist als die Eingangsspannung.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung weiterhin möglicherweise wenigstens einen zweiten Kondensator, der möglicherweise mit dem Kondensator parallel verschaltet ist. Der wenigstens eine zweite Kondensator kann als ein Speicherkondensator konfiguriert sein.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Kapazität des Kondensators möglicherweise größer als 1 Millifarad.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Kapazität des Kondensators möglicherweise größer als die Kapazität des zweiten Kondensators.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin einen Eingangsfilter, der mit dem Eingangs-Anschlusspunkt verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Filter möglicherweise als ein Pi-Filter konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter mit einer Frequenz, die im Durchlassbereich des Filters liegt, einzuschalten und auszuschalten, wenn der Kondensator aufgeladen werden soll.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter mit einer Frequenz, die im Sperrbereich des Filters liegt, einzuschalten und auszuschalten, wenn der Kondensator aufgeladen werden soll.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht der Zustand des Kondensators, in dem er aufgeladen werden soll, möglicherweise einem Zustand, in dem die Spannung über dem Kondensator kleiner ist als die Eingangsspannung.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung enthält der Schalter möglicherweise einen Leistungsschalter.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Schalter möglicherweise als ein FET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Schalter möglicherweise als ein NFET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Schalter möglicherweise als ein PFET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Schalter möglicherweise als ein Element zur Strombegrenzung während des Aufladens des Kondensators konfiguriert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Schaltung bereitgestellt, die möglicherweise Folgendes enthält: einen Eingangs-Anschlusspunkt zum Empfang einer Eingangsspannung, einen ersten Schalter, von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt mit dem Eingangs-Anschlusspunkt verschaltet ist, eine Induktivität, von der ein erster Anschlusspunkt möglicherweise mit einem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des zweiten Schalters in Reihe verschaltet ist, eine Freilaufdiode, wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des ersten Schalters und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Referenzpotential verschaltet ist, einen Kondensator, der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist, einen zweiter Schalter, von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt möglicherweise mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität verschaltet ist und von dem ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Referenzpotential verschaltet ist, und eine Steuerung, die zum Betrieb des ersten Schalters, des zweiten Schalters und der Induktivität im Continuous Current Mode konfiguriert ist, um den Kondensator aufzuladen.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin eine Batterie, wobei der Eingangs-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Ausgang der Batterie verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den ersten Schalter synchron mit dem zweiten Schalter einzuschalten, wenn der Betrieb der Schaltung initialisiert werden soll.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den ersten Schalter synchron mit dem zweiten Schalter auszuschalten, wenn der Strom durch den irgendeinen der Schalter einen vorbestimmten oberen Schwellenwert erreicht hat.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den ersten Schalter synchron zum zweiten Schalter einzuschalten, wenn der Strom durch irgendeinen der Schalter von einem vorbestimmten oberen Schwellenwert auf einen vorbestimmten unteren Schwellenwert gefallen ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin einen Abtastwiderstand, der zwischen dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des zweiten Schalters und dem Referenzpotential verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Strom zu bestimmen, der durch irgendeinen der Schalter fließt, indem sie den durch den Abtastwiderstand fließenden Strom bestimmt.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der vorbestimmte untere Schwellenwert niedriger als der vorbestimmte obere Schwellenwert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin eine Spannungserfassungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Spannung über dem Kondensator zu bestimmen.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Spannungserfassungsschaltung möglicherweise mit der Steuerung verschaltet.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Spannungserfassungsschaltung möglicherweise ein wesentlicher Bestandteil der Steuerung.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den ersten Schalter dauerhaft einzuschalten, wenn die Spannung über dem Kondensator im Wesentlichen gleich der Eingangsspannung ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den zweiten Schalter und die Induktivität im Continuous Current Mode als ein Aufwärtswandler zu betreiben, wenn die Spannung über dem Kondensator im Wesentlichen gleich der Eingangsspannung ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Schaltung möglicherweise zum Betrieb als nicht invertierender Buck-Boost-Wandler konfiguriert, solange die Spannung über dem Kondensator kleiner ist als die Eingangsspannung.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung weiterhin möglicherweise einen zweiten Kondensator, der möglicherweise mit dem Kondensator parallel verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Kapazität des Kondensators möglicherweise größer als 1 Millifarad.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Kapazität des Kondensators möglicherweise wenigstens um einen Faktor 3 größer als die Kapazität des zweiten Kondensators.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schaltung möglicherweise weiterhin einen Eingangsfilter, der mit dem Eingangs-Anschlusspunkt verschaltet ist.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist der Filter möglicherweise als ein Pi-Filter konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den ersten Schalter synchron mit dem zweiten Schalter mit einer Frequenz einzuschalten und auszuschalten, die im Durchlassbereich des Filters liegt, wenn der Kondensator aufgeladen werden soll.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung ist die Steuerung möglicherweise dazu konfiguriert, den Schalter synchron mit dem zweiten Schalter mit einer Frequenz einzuschalten und auszuschalten, die im Sperrbereich des Filters liegt, wenn der Kondensator aufgeladen werden soll.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung enthalten der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise einen Leistungsschalter.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung sind der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise als ein FET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung sind der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise als ein NFET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung sind der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise als ein PFET konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung sind der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise als Elemente zur Strombegrenzung während des Aufladens des Kondensators konfiguriert.
Gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsformen der Schaltung sind der erste Schalter und / oder der zweite Schalter möglicherweise auf einem gemeinsamen Substrat integriert.
Figurenliste
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Referenzzeichen durchgängig durch die verschiedenen Ansichten im Allgemeinen auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, weil stattdessen der Schwerpunkt im Allgemeinen auf der Veranschaulichung der Grundlagen der Erfindung liegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, dabei zeigen:

1 eine Ausführungsform der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 eine weitere Ausführungsform der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3 ein Diagramm, das den Betrieb der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen erklärt;
4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen erklärt; und
5 die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

Beschreibung
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die zugehörigen Zeichnungen, die veranschaulichend spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung betrieben werden kann.
Der Begriff „beispielhaft“ wird hier in der Bedeutung „als Beispiel, Ausprägung oder zur Illustration dienend“ verwendet. Jede Ausführungsform oder Bauart, die hier als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise so auszulegen, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Bauarten bevorzugt oder von Vorteil wäre.
Das Wort „über“, verwendet bezüglich eines abgeschiedenen Materials, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „direkt auf“, d. h. in direktem Kontakt mit, der besagten Seite oder Oberfläche gebildet wird. Das Wort „über“, verwendet bezüglich eines abgeschiedenen Materials, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf‟ der besagten Seite oder Oberfläche gebildet wird, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind.
In 1 wird eine Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. Die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält einen Eingang 102. Der Eingang 102 ist möglicherweise mit einer Batterie (nicht dargestellt) verbunden, zum Beispiel mit einer Batterie eines Fahrzeug wie zum Beispiel eines Autos. Allerdings kann der Eingang 102 auch mit irgendeiner anderen geeigneten Energiequelle verschaltet werden, die als eine Energieversorgung wirken und die Schaltung 100 versorgen kann. Der Eingang 102 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist möglicherweise mit einem ersten gesteuerten Anschlusspunkt eines Schalters 106 über eine erste Diode 104 verbunden. Der erste gesteuerte Anschlusspunkt kann als ein Souce-/Drain-Anschlusspunkt konfiguriert sein, und der Schalter 106 kann als ein FET (field effect transistor, Feldeffekttransistor) konfiguriert sein, zum Beispiel als ein PFET (p-Kanal FET). Ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt des Schalters 106 ist möglicherweise mit einer ersten Seite einer Induktivität 110 verschaltet. Eine zweite Seite der Induktivität 110 ist möglicherweise über eine zweite Diode 112 mit einem Ausgang 114 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen verschaltet. Ein Anschlusspunkt einer dritten Diode 108 ist möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen dem Schalter 106 und der Induktivität 110 verschaltet, der andere Anschlusspunkt der dritten Diode 108 ist möglicherweise mit einem Referenzpotential verschaltet, zum Beispiel mit der Bezugsmasse. Eine Seite eines ersten Kondensators 116 ist möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der zweiten Diode 112 und dem Ausgang 114 der Schaltung 100 verschaltet. Die andere Seite des ersten Kondensators 116 ist möglicherweise mit dem Referenzpotential verschaltet. Eine Seite eines zweiten Kondensators 118 ist möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der zweiten Diode 112 und dem Ausgang 114 der Schaltung 100 verschaltet. Die andere Seite des zweiten Kondensators 118 ist möglicherweise mit dem Referenzpotential verschaltet. Demzufolge sind der erste Kondensator 116 und der zweite Kondensator 118 möglicherweise parallel verschaltet. Allerdings werden der erste Kondensator 116 und der zweite Kondensator 118 möglicherweise als ein Kondensator mit einer Kapazität bereitgestellt, die zum Beispiel der Summe der Kapazität des ersten Kondensators 116 und der Kapazität des zweiten Kondensators 118 entspricht. Die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält weiterhin eine Steuerung 120. Die Steuerung 120 kann zum Beispiel als eine ASIC (application specific integrated circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) konfiguriert sein, und sie kann irgendeine Art integrierter Schaltung enthalten oder sein, zum Beispiel ein Mikrochip, ein RISC-Mikroprozessor (reduced instruction set computer, Rechner mit reduziertem Befehlssatz) und / oder ein CISC-Mikroprozessor (complex instruction set computer, Rechner mit komplexem Befehlssatz).
Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen ersten Anschlusspunkt VIGN_IN auf, der mit dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des Schalters 106 verschaltet sein kann. Der erste Anschlusspunkt VIGN_IN wird möglicherweise verwendet, um die Spannung am Ausgang des ersten Schalters 106 abzutasten, d.h. an seinem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen zweiten Anschlusspunkt WAKESW_CTRL auf, der möglicherweise mit dem Steueranschlusspunkt des Schalters 106 verschaltet ist, zum Beispiel mit dem Gate-Anschlusspunkt des als ein PFET konfigurierten Schalters 106. Der zweite Anschlusspunkt WAKESW_CTRL wird möglicherweise verwendet, um die Leitfähigkeit des Schalters 106 zu steuern, d. h. um den Schalter 106 in einen mehr oder weniger leitfähigen Zustand zu versetzen und um den Schalter 106 im Allgemeinen einzuschalten und auszuschalten. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen dritten Anschlusspunkt VBATT_MON auf, der mit dem elektrischen Pfad zwischen der ersten Diode 104 und dem Schalter 106 verschaltet sein kann. Der dritte Anschlusspunkt VBATT_MON wird möglicherweise von der Steuerung 120 verwendet, um die Eingangsspannung zu überwachen, d.h. der am Eingang 102 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellten Spannung, die zum Beispiel von einer Batterie stammen kann. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen vierten Anschlusspunkt WAKE_EN auf, an dem möglicherweise ein Signal für die Steuerung 120 bereitgestellt wird, zum Beispiel ein Signal von einem Mikrocontroller oder ein CAN-Signal (controller area network). Das am vierten Anschlusspunkt für die Steuerung 120 bereitgestellte Signal WAKE_EN wird möglicherweise verwendet, um die Steuerung 120 zu wecken, d.h. die Steuerung 120 zu aktivieren, wenn sie inaktiv ist oder sich im Ruhe-Modus befindet. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen fünften Anschlusspunkt auf, der möglicherweise ein Pad enthält, das möglicherweise mit dem Referenzpotential verbunden ist. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen sechsten Anschlusspunkt VBCK2_IN und einen siebten Anschlusspunkt VBCK1_IN auf, die beide möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der zweiten Diode 112 und dem Ausgang 114 der Schaltung 100 verschaltet sind. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen achten Anschlusspunkt VBST_FBK auf, der möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der zweiten Diode 112 und dem Ausgang 114 der Schaltung 100 verschaltet ist. Die Steuerung 120 weist möglicherweise einen neunten Anschlusspunkt BST D auf, der möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der Induktivität 110 und der zweiten Diode 112 verschaltet ist.
Die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist möglicherweise zum Bereitstellen einer Einschaltstrombegrenzerfunktionalität konfiguriert. Die Schaltung 100 kann den Vorteil bieten, Komponenten zu verwenden, die möglicherweise bereits in einem Airbag-Modul in einem Auto vorhanden sind, wie zum Beispiel den Schalter 106, der die Funktion eines Weck-Schalters erfüllen kann, und die Induktivität 110, die die Funktion der Boost-Induktivität erfüllen kann. Die beiden gerade aufgeführten Komponenten, die dritte Diode 108 und der erste Kondensator 116, der möglicherweise einem Boost-Kondensator entspricht, bilden einen Abwärtswandler. Der Schalter 106 wird möglicherweise dazu verwendet, das System zu versorgen (die Schaltung 100 und Komponenten oder Schaltungen, die mit ihrem Ausgang verbunden sind), d.h. einen niederohmigen Pfad zwischen dem Eingang 102 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen und ihrem Ausgang 114 herzustellen. Der Schalter 106 kann zum Beispiel geschlossen werden (d.h. leitfähig gemacht werden), um einen niederohmigen Pfad zwischen der Batterie und dem ersten Kondensator 116 und dem zweiten Kondensator 118 bereitzustellen. In der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Schalter 106, der mit den anderen Komponenten der Schaltung 100 integriert sein kann oder der ein externer Schalter sein kann, möglicherweise auch zur Strombegrenzung verwendet.
Während der Einschaltstromphase, d.h. während der Phase, in der die Schaltung 100 eingeschaltet wird, nachdem sie inaktiv war und somit der erste Kondensator 116 und / oder der zweite Kondensator 118 frei von Ladungen sind, wird der durch den Schalter 106 fließende Strom überwacht. Wenn der Strom während der Einschaltstromphase einen vorbestimmten oberen Schwellenwert erreicht, wird der Schalter 106 möglicherweise von der Steuerung 120 für einen vorbestimmten Zeitraum ausgeschaltet (d. h. nicht leitfähig gemacht). Diese Aus-Zeit kann ein fester Zeitraum sein, wie das bei einem PFM-Ansteuerungsschema (Pulsfrequenzmodulation) der Fall ist, oder sie kann ebensogut ein variabler Zeitraum sein, wie das bei einem PWM-Ansteuerungsschema (Pulsweitenmodulation) der Fall wäre. Während dieser Zeit wird der Strom weiter in den ersten Kondensator 116 und den zweiten Kondensator 118 durch die dritte Diode 108 fließen, die dann die Rolle einer Freilaufdiode erfüllt. Daher ist die Kathode der dritten Diode 108 möglicherweise zwischen dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des Schalters 106 und einer Seite der Induktivität 110 verschaltet, wobei die Anode des dritten Kondensators 108 möglicherweise mit dem Referenzpotential verschaltet ist. Nachdem der Strom auf einen vorbestimmten unteren Schwellenwert gesunken ist, wird der Schalter 106 wieder geschlossen, so dass der Strom vom Eingang 102 der Schaltung 100 zu ihrem Ausgang 114 fließen kann. Der obere Schwellenwert des Einschaltstroms wird möglicherweise durch den maximalen Nennstrom definiert, den die Schaltung 100 ohne Verschlechterung oder Beschädigung aushalten kann. Durch sukzessives Einschalten und Ausschalten des Schalters 106 kann ein durchschnittlich konstanter Strom für den ersten Kondensator 116 und den zweiten Kondensator 118 bereitgestellt werden. Die Kondensatoren 116, 118 werden möglicherweise mit einem gesteuerten, (im Durchschnitt) konstanten Einschaltstrom aufgeladen. Mit anderen Worten: Während der Einschaltstromphase verhält sich die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in Bezug auf Strombegrenzung wie ein Abwärtswandler, wobei der Einschaltstrom eine dreieckige Form hat, wie sie für Abwärtswandler wegen des induktiven Schaltens unter Last typisch ist. In der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wie in 1 vorgestellt wird, ist der erste Kondensator 116 möglicherweise eine Boost-Kapazität. Der Schalter 106, der als ein Weck-Schalter funktioniert, wird möglicherweise während der Einschaltstromphase als strombegrenzende Komponente verwendet. Der Schalter 106 wird möglicherweise in geschalteter Art und Weise während der Einschaltstromphase betrieben, um den maximalen Einschaltstrom zu begrenzen, bis die Spannung über der ersten Kapazität 116 und / oder der zweiten Kapazität 118 gleich der Spannung am Eingang 102 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist. Die Spannung, die am Eingang 102 der Schaltung 100 anliegt, kann zum Beispiel der Spannung einer Batterie entsprechen, die mit dem Eingang 102 der Schaltung 100 verbunden ist. Nachdem die Kondensatoren 116, 118 aufgeladen sind (und deswegen die Einschaltstromphase vorüber ist und sich der Stromfluß durch den Schalter 106 auf den Stromfluß der Schaltung im Dauerzustand reduziert hat), verbleibt der Schalter 106 möglicherweise dauerhaft eingeschaltet (d. h. in einem Zustand mit geringem oder fast keinem Widerstand). Die Spannung am Ausgang 114 der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht dann möglicherweise ungefähr der Spannung, die an ihrem Eingang 102 bereitgestellt wird, zum Beispiel der Spannung, die von einer mit dem Eingang 102 verschalteten Batterie bereitgestellt wird, reduziert um den Vorwärtsspannungsabfall der ersten Diode 104 und der zweiten Diode 112.
Weil der Schalter 106 während der Einschaltstromphase in einer geschalteten Art und Weise betrieben wird, ist der Energieverlust möglicherweise sehr gering (weil kein Energieverlust im Schalter 106 auftritt, wenn kein Strom hindurch fließt). Mit anderen Worten: Der Energieverlust durch den Schalter 106, der der durch den Schalter 106 produzierten Wärme entspricht, ist möglicherweise sehr gering. Daher kann der Schalter 106 integriert werden (zum Beispiel auf dem gleichen Substrat oder Wafer wie die übrigen, in der Schaltung 100 enthaltenen Komponenten bereitgestellt werden). Alternativ kann der Schalter 106 getrennt von der Steuerung 120 bereitgestellt werden, zum Beispiel, wenn die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen sehr große Einschaltströme behandeln soll. Der Schalter 106, der als ein Weck-Schalter fungiert, wird möglicherweise verwendet, um den Fluss eines gesteuerten Einschaltstroms sicherzustellen, so dass eine schnelle, aber gut gesteuerte Einschaltphase ermöglicht werden kann, während der die Energiereservekondensatoren schnell aufgeladen werden können. Wie oben erwähnt, sind der erste Kondensator 116 und der zweite Kondensator 118 möglicherweise zusammengeschlossen und werden somit möglicherweise als eine einzelne Komponente bereitgestellt, was zu verringerten Kosten der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen sowie zu kompakterer Größe führen kann.
Die Effizienz der Einschaltstromphase wird durch Schaltverluste bestimmt, genauso wie es bei einem normalen Abwärtswandler der Fall wäre. Durch Betrieb des Schalters 106 in einer geschalteten Art und Weise während der Einschaltstromphase kann der bekanntermaßen in linear betriebenen, regulierenden Durchlass-Bauelementen auftretenden Überhitzung des Schalters 106 vorgebeugt werden. Somit kann der Schalter 106 sicher mit der übrigen Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen integriert werden. Das Bereitstellen des Schalters 106 in integrierter Form kann das Abtasten des Stroms durch den Schalter vereinfachen sowie ebenso das Abtasten seiner Temperatur vereinfachen, damit sichergestellt wird, dass er während der gesteuerten Einschaltstromphase nicht überhitzt. Weil allerdings der Schalter 106 während der Einschaltstromphase einen erheblichen Strom leiten muss, ist er möglicherweise als ein Schalter konfiguriert, der einen geringen Durchlasswiderstand R_DSON aufweist und fähig ist, große Ströme zu leiten. Daher wird der Schalter 106 möglicherweise in Form eines externen diskreten Bauelements bereitgestellt.
Wie oben angegeben kann der Schalter 106 auch in Form eines externen Schalters bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Stromerfassungsschaltung allerdings möglicherweise komplizierter werden. Zum Beispiel wird möglicherweise die Spannung über der Induktivität 110 abgetastet, um den Strom weiter zu verarbeiten.
In Kraftfahrzeuganwendungen (die funktionelle Sicherheitsaufgaben enthalten), in denen der Weck-Schalter, d.h. der Schalter 106, bereitgestellt wird, kann die Versorgungsleitung zum Zündschlossschalter entfallen (Kontakt 15 nach der Norm DIN 72552, Klemmenbezeichnungen in Kraftfahrzeugen). Das System kann allein durch den Weck-Schalter initialisiert oder gestartet werden (der mit der dauerhaften Batterieversorgung verbunden ist (Kontakt 30 nach der Norm DIN 72552, Klemmenbezeichnungen in Kraftfahrzeugen)), wenn ein entsprechendes Signal von der Steuerung 120 empfangen wird, zum Beispiel eine CAN-Nachricht, die spezifiziert, dass die Steuerung 120 angeschaltet werden und dass sie den Schalter 106 aktivieren soll. Dies kann die Bauart der Einschaltstrombegrenzerschaltung weiter vereinfachen, die möglicherweise zum Beispiel in Airbag-Modulen verwendet wird.
In 2 wird eine weitere Umsetzung der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. Die in 2 gezeigte Schaltung 200 kann verwendet werden, um eine genaue Strombegrenzung in dem Fall bereitzustellen, dass der Schalter 106 extern bereitgestellt wird, d.h. nicht mit den übrigen Komponenten der Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf demselben Substrat integriert ist. In diesem Fall kann ein externer Abtastwiderstand verwendet werden, oder der Weck-Schalter (Schalter 106) muss so integriert werden, dass das Abtasten des Stroms, der hindurch fließt, durchgeführt werden kann, oder dass ein komplexes Stromerfassungsschema benutzt werden kann, zum Beispiel auf der Basis des Integralwerts des Induktivitätsstroms. Wenn keine genaue Strombegrenzung bereitgestellt wird, muss die Induktivität 110 möglicherweise größer ausgelegt werden, so dass sie während der Einschaltstromphase nicht in die Sättigung kommt oder überhitzt.
Die in 2 gezeigte Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen basiert auf der Schaltung 100, die in 1 gezeigt wird. Die gleichen Komponenten, die von beiden Schaltungen gemeinsam benutzt werden, tragen die gleichen Referenznummern und werden im Zusammenhang mit der in 2 gezeigten Schaltung 200 nicht noch einmal beschrieben. Nur neue Komponenten der Schaltung 200 in 2, die in der in 1 gezeigten Schaltung 100 nicht vorhanden sind, werden beschrieben.
Die Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält möglicherweise einen zweiten Schalter 202, der möglicherweise zum Beispiel als ein NFET konfiguriert ist und der möglicherweise die Funktion eines Schalters auf der Unterspannungsseite eines Aufwärtswandlers erfüllt. Der erste gesteuerte Anschlusspunkt des zweiten Schalters 202, zum Beispiel ein erster Source-/Drain-Anschlusspunkt, ist möglicherweise mit dem elektrischen Pfad zwischen der Induktivität 110 und der zweiten Diode 112 verschaltet, ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt des zweiten Schalters 202, zum Beispiel der zweite Source-/Drain-Anschlusspunkt, ist möglicherweise mit dem Referenzpotential über einen Abtastwiderstand 204 verschaltet. Die Steuerung 120 enthält möglicherweise weiterhin einen zehnten Anschlusspunkt BST_SNSN, der mit der Seite des Abtastwiderstands 204 verschaltet sein kann, die mit dem Referenzpotential verschaltet ist, zum Beispiel mit der Bezugsmasse. Die Steuerung 120 enthält möglicherweise weiterhin einen elften Anschlusspunkt BST_SNSP, der mit der Seite des Abtastwiderstands 204 verschaltet sein kann, die mit dem zweiten Schalter 202 verschaltet ist. Die Steuerung 120 enthält möglicherweise weiterhin einen zwölften Anschlusspunkt BST G, der mit dem Steueranschlusspunkt des Schalters 202, zum Beispiel dem Gate-Anschlusspunkt, verschaltet sein kann. Die Steuerung 120 enthält möglicherweise einen internen Schalter 206, der möglicherweise als ein NFET konfiguriert ist. Ein erster gesteuerter Anschlusspunkt des internen Schalters 206, zum Beispiel ein erster Source-/Drain-Anschlusspunkt, ist möglicherweise mit dem ersten gesteuerten Anschlusspunkt des zweiten Schalters 202 verschaltet. Ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt des internen Schalters 206, zum Beispiel ein zweiter Source-/Drain-Anschlusspunkt, ist möglicherweise mit dem Referenzpotential verschaltet, zum Beispiel mit der Bezugsmasse. Ein Steueranschlusspunkt des internen Schalters 206, zum Beispiel sein Gate-Anschlusspunkt, ist möglicherweise mit einer Zusatzregelungs- und Überwachungs-Schaltung 208 verschaltet, die in der Steuerung 120 enthalten ist. Auch können der zehnte Anschlusspunkt BST_SNSN, der elfte Anschlusspunkt BST_SNSP und der zwölfte Anschlusspunkt B ST G, die in der Steuerung 120 bereitgestellt werden, mit der Zusatzregelungs- und Überwachungs-Schaltung 208 verschaltet sein. Der zweite Schalter 202 und der Abtastwiderstand 204 können, bezogen auf die Steuerung 120, externe Komponente sein, wohingegen der interne Schalter 206 möglicherweise innerhalb der Steuerung 120 bereitgestellt wird. Wie auch im vorigen Ausführungsbeispiel der in 1 gezeigten Schaltung 100 kann der Schalter 106 integriert sein oder er kann extern bereitgestellt werden.
Ebenso wie die in 1 gezeigte Ausführungsform der Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet die in 2 gezeigte Ausführungsform bereits existierende erforderliche Komponenten, wie zum Beispiel den Schalter 106, die Induktivität 110 und den zweiten Schalter 202 ebenso wie das Strombegrenzungsschema des zweiten Schalters 202 und seiner Steuerung 120, um ein schnelles und gesteuertes Aufladen des / der Kondensator(en) bereitzustellen, die am Ausgang 114 der Schaltung 200 bereitgestellt werden.
Während der Einschaltstromphase wird der zweite Schalter 202 möglicherweise von der Steuerung 120 synchron mit dem Schalter 106 eingeschaltet und ausgeschaltet, so dass aus einem funktionellen Blickpunkt ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler (Abwärts-Aufwärts-Wandler) gebildet wird. Der zweite Schalter 202 kann als Abbild des Boost-Schalters (Aufwärts-) angesehen werden. Der interne Schalter 206 ist funktionell gleichbedeutend mit dem zweiten Schalter 202, allerdings wird er innerhalb der Steuerung 120 bereitgestellt wird. Er kann als ein redundanter Schalter angesehen werden, der in dem Fall verwendet wird, dass der zweite Schalter 202 beschädigt ist, oder er kann verwendet werden, wenn der zweite Schalter 202 und der Abtastwiderstand 204 nicht bereitgestellt werden.
Es ist möglich, in der Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Strombegrenzerfunktionalität des Aufwärtswandlers wiederzuverwenden, der in der Schaltung 200 zusammen mit der Steuerung 120 enthalten ist, die den Aufwärtswandler treibt. Da das AC-Modell (alternate current, Wechselstrom) der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen ähnlich ist, ist es möglich, die Steuerung 120 während einer Betriebsart zu verwenden, in der der Wandler, der in der Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthalten ist, kein Aufwärtswandler mehr ist, sondern ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler. Wie oben erwähnt, kann der nicht invertierende Buck-Boost-Wandler umgesetzt werden, indem der Schalter 106 synchron mit dem zweiten Schalter 202 ein- und ausgeschaltet wird. Wenn der Schalter 106 und der zweite Schalter 202 eingeschaltet werden, wird über der Induktivität 100 eine Spannung angelegt, die gleich der Differenz zwischen dem Potential am Eingang 102 der Schaltung 200 und dem Referenzpotential ist, so dass ein Strom hindurch fließen kann und Energie in der Induktivität 110 gespeichert wird. Wenn der Schalter 106 und der zweite Schalter 202 ausgeschaltet werden, wird der Stromfluss vom Eingang 102 der Schaltung 200 durch die Induktivität 110 unterbrochen, und der Strom wird stattdessen durch die Freilaufdiode 108 in den ersten Kondensator 116 und den zweiten Kondensator 118 fließen, wobei letzterer zum Beispiel den Energiereservekondensator darstellen kann.
Der Schalter 106 und der zweite Schalter 202 in der Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden möglicherweise kombiniert verwendet, um ein Strombegrenzerschema umzusetzen. Während der Einschaltstromphase beginnt der nicht invertierende Buck-Boost-Wandler seinen Betrieb möglicherweise unter Verwendung der Steuerung 120, die als der Zusatzregler bezeichnet werden kann und die möglicherweise beide Schalter steuert, d. h. der Schalter 106 übernimmt die Rolle des Weck-Schalters, und der zweite Schalter 202 übernimmt die Rolle des Boost-Schalters (oder des internen Schalters 206, für den Fall, dass der zweite Schalter 202 beschädigt ist oder gar nicht bereitgestellt wird). Der durch den zweiten Schalter 202 fließende Strom wird möglicherweise durch die Steuerung 120 mittels des Abtastwiderstands 204 abgetastet und überwacht. Der Betrieb der Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen während der Einschaltstromphase ist gleichwertig mit dem Betrieb der Schaltung 100 gemäß verschiedenen in 1 gezeigten Ausführungsformen, außer, dass - anstatt nur den Schalter 106 für vorbestimmte Zeiträume ein- und auszuschalten - der zweite Schalter 202 synchron mit dem Schalter 106 ein- und ausgeschaltet wird, um eine schnelle und gesteuerte Einschaltstromphase bereitzustellen. Wie auch im vorherigen, in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schaltung 100 sind die Energieverluste in den Schaltern gering, und daher erhitzen sie sich nicht wesentlich. Daher können sowohl der Schalter 106 als auch der Schalter 202 als integriertes Bauelement innerhalb der Schaltung 200 bereitgestellt werden.
Während der Einschaltstromphase wird der Energiereservekondensator, zum Beispiel der zweite Kondensator 118, mit einem konstanten Strom aufgeladen (siehe 3, Zeitraum B im Diagramm 300). Sobald die Spannung über dem zweiten Kondensator 118 gleich der Spannung ist, die am Eingang 102 der Schaltung 200 anliegt, ist die Einschaltstromphase beendet. Dieses Ereignis wird zum Beispiel möglicherweise durch einen Komparator detektiert, der innerhalb der Steuerung 120 bereitgestellt werden kann. Nachdem die Einschaltstromphase beendet ist, verbleibt der Schalter 106 möglicherweise dauerhaft eingeschaltet und ermöglicht dem Wandler, sich als ein Aufwärtswandler zu verhalten, wobei möglicherweise nur der zweite Schalter 202, der dann die Rolle des Boost-Schalters einnimmt, in geschalteter Art und Weise betrieben wird (siehe 3, Zeitraum C im Diagramm 300). Aufgrund des Schaltens des zweiten Schalters 202 wird die im Schalter 106 aufgrund von Energieverlusten erzeugte Wärme reduziert. Ebenso wird die Effizienz des Systems auf die Effizienz eines einfachen Aufwärtswandlers erhöht.
Im Diagramm 300 in 3 wird der Verlauf des Stroms I_L durch die Induktivität 110 gezeigt. Die X-Achse 302 bezeichnet die Zeit in beliebigen Einheiten, die Y-Achse 304 bezeichnet den Strom in beliebigen Einheiten.
Der Graph 308, der den Strom I_L durch die Induktivität 110 darstellt, ist in drei verschiedene Phasen unterteilt. In einer ersten Phase A kann der Anstieg des Stroms I_L von Null auf den oberen Schwellenwert gesehen werden. Der Beginn der ersten Phase A stellt möglicherweise die Aktivierung eines Airbag-Moduls dar. Während des Phase A bleibt der Schalter 106 solange eingeschaltet (und ein weiterer Schalter, sei es der zweite Schalter 202 (extern) oder der interne Schalter 206, falls vorhanden), bis der Strom I_L den Scheitelwert 310 des oberen Schwellenwerts erreicht. Der Strom I_L, der den Scheitelwert 310 des oberen Schwellenwerts zum ersten Mal erreicht, initialisiert eine zweite Phase B, während der der Schalter 106 in geschalteter Art und Weise betrieben wird, d. h. für vorbestimmte Zeiträume ein- und ausgeschaltet wird. Während der zweiten Phase B funktioniert die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen aus 1 als ein Abwärtswandler, wohingegen die Schaltung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen aus 2 als ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler funktioniert. Allerdings ist die Wirkung in beiden Fällen gleichwertig. In beiden Fällen wird eine gesteuerte Einschaltstromphase bereitgestellt, wobei der Energiereservekondensator (z. B. der zweite Kondensator 118) mit einem gesteuerten Durchschnittseinschaltstrom aufgeladen werden kann, der aus dem geschalteten Betrieb des Wandlers herrührt. In beiden Fällen können die Wandler möglicherweise im kontinuierlich leitfähigen Zustand funktionieren, d. h. der gesteuerte Einschaltstrom kann während des Schaltzeitraums durchweg kontinuierlich durch die Induktivität fließen. Der Durchschnittsstrom wird in 3 durch die gestrichelte Linie 306 dargestellt. Während des Aufladeprozesses des Energiereservekondensators wird die Spannung über diesem Kondensator möglicherweise von der Steuerung 120 überwacht. Sobald die Spannung über dem Energiereservekondensator gleich der Spannung ist, die am Eingang 102 der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen anliegt, ist die Einschaltstromphase beendet. Dieses Ereignis bezeichnet das Ende der zweiten Phase B und eine dritte Phase C kann initialisiert werden, die dem Dauerbetriebszustand der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen entspricht. Während dieser Phase verbleibt der Energiereservekondensator 118 in seinem voll aufgeladenen Zustand, und der Schalter 106 bleibt dauerhaft eingeschaltet, wohingegen in der in 2 gezeigten Schaltung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Schalter 106 dauerhaft eingeschaltet bleibt und der zweite Schalter 202, der die Rolle eines Boost-Schalters übernimmt, möglicherweise in einer mit vorbestimmtem Tastgrad geschalteten Art und Weise betrieben wird. Mit anderen Worten: Die Schaltung 200 gemäß verschiedenen in 2 gezeigten Ausführungsformen verhält sich wie ein Aufwärtswandler, nachdem die gesteuerte Einschaltstromphase beendet ist.
In 4 wird ein Flussdiagramm 400 gezeigt, das ein Verfahren zum Betrieb der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen erklärt.
In einem ersten Schritt 402, während der Einschaltstromphase, wenn die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen gestartet wird und wenigstens der Energiereservekondensator nicht aufgeladen ist, kann der Schalter 106 in einer geschalteten Art und Weise betrieben werden, um so eine schnelle und gesteuerte Einschaltstromphase zu ermöglichen. Während dieser Phase, die im Diagramm 300 in 3 dem ersten Intervall A und dem zweiten Intervall B entsprechen kann, wird möglicherweise wenigstens der Energiereservekondensator (z. B. der zweite Kondensator 118) mit einem konstanten Strom aufgeladen, der von dem in der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthaltenen Wandler bereitgestellt wird. Dieser konstante Strom (in 3 durch die gestrichelte Linie 306 dargestellt) entspricht dem durchschnittlichen Stromausgang der Schaltung, die während dieser Phase als ein Abwärtswandler funktioniert (im Fall der Schaltung 100 gemäß verschiedenen in 1 gezeigten Ausführungsformen) oder als ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler (im Fall der Schaltung 100 gemäß verschiedenen in 1 gezeigten Ausführungsformen) im Continuous Current Mode (CCM).
Sobald die Einschaltstromphase beendet ist, verbleibt in einem zweiten Schritt 404 der Schalter 106 in einem eingeschaltetem (d. h. leitendem) Zustand (entsprechend dem dritten Intervall C in 3). Das Ende der Einschaltstromphase kann als zusammenfallend mit dem Ereignis gesehen werden, dass die Spannung wenigstens über dem Energiereservekondensator gleich der Spannung ist, die am Eingang 102 der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen anliegt. Das Überwachen der beiden Spannungen wird möglicherweise von der Steuerung 120 durchgeführt. Sobald die Steuerung detektiert, dass die Spannung wenigstens über dem Energiereservekondensator gleich der Spannung ist, die am Eingang 102 der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen anliegt, hört sie möglicherweise auf, den Schalter 106 in einer geschalteten Art und Weise anzusteuern. Dies kann für beide Ausführungsbeispiele der Schaltung, die in 1 und 2 gezeigt werden, der Fall sein. Im Fall der Schaltung 200 gemäß verschiedenen in 2 gezeigten Ausführungsformen kann sich die Schaltung 200 wie ein Aufwärtswandler während des dritten Intervalls C im Diagramm 300 in 3 verhalten, das einer auf die Einschaltstromphase folgenden Phase entspricht (welche in Diagramm 300 durch das erste Intervall A und das zweite Intervall B dargestellt wird).
Die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als ein Einschaltstrombegrenzer in Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, zum Beispiel in Airbag-Modulen. Der Energiereservekondensator, der möglicherweise dem zweiten Kondensator 118 entspricht, kann eine Kapazität im Bereich von einigen zehn Millifarad aufweisen, zum Beispiel 20 Millifarad. Der Energiereservekondensator wird möglicherweise bereitgestellt, um den korrekten Betrieb des Airbag-Moduls in dem Fall sicherzustellen, dass die Batterie abgekoppelt wird und keine Energie an das Airbag-Modul liefern kann. Die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Airbag-Modul kann zum Beispiel während eines Unfalls beschädigt werden. Der Energiereservekondensator muss möglicherweise Ströme im Bereich von 30 Ampere liefern, wenn alle Zündpillen, d.h. alle Komponenten innerhalb des Gasgenerators, die das Auslösen des Airbags starten, ausgelöst werden. In der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden der Energiereservekondensator (zum Beispiel der zweite Kondensator 118) und der Boost-Kondensator (zum Beispiel der erste Kondensator 116) möglicherweise zusammengeschlossen, so dass nur ein kapazitives Bauelement bereitgestellt werden muss.
Im Allgemeinen benötigt der Start (d. h. die Aktivierung) eines Airbag-Systems in einem Fahrzeug möglicherweise eine Größenordnung von einigen Sekunden, zum Beispiel kann er zwischen 4 und 6 Sekunden dauern. Die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann im Airbag-Modul verwendet werden, um einen maximalen, gesteuerten Einschaltstrom bereitzustellen, um eine schnelle und gleichzeitig gut gesteuerte Einschaltstromphase zu ermöglichen, so dass der Energiereservekondensator so schnell wie möglich, doch auf gesteuerte Art und Weise aufgeladen werden kann. Der maximale, gesteuerte Einschaltstrom in dieser Phase entspricht möglicherweise dem maximal erreichbaren Strom aus dem Betrieb der Steuerung gemäß verschiedenen Ausführungsformen als ein Abwärtswandler oder als ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler, je nach der tatsächlichen Umsetzung der Schaltung. Weil der Weck-Schalter (d. h. der Schalter 106) und der Boost-Schalter (d. h. der Schalter 202 als externer Boost-Schalter oder seine interne Version in Form des internen Schalters 206) möglicherweise auf eine gesteuert geschaltete Art und Weise betrieben werden (d. h. sie können für vorbestimmte Zeiten ein- und ausgeschaltet werden), anstatt Linearregler zu sein, kann der Wärmeverlust reduziert werden. Daher können beide Schalter integriert werden.
Die Frequenz, mit der wenigstens einer der Schalter während der gesteuerten Einschaltstromphase geschaltet wird, wird möglicherweise so gewählt, dass sie der Frequenz eines Pi-Filters entspricht, der in Kraftfahrzeuganwendungen verbreitet eingesetzt wird und der möglicherweise bereitgestellt wird, um sicherzustellen, dass Geräusche vom Airbag-Modul sich nicht auf die Stromschienen ausbreiten können, die mit der Batterie und anderen elektronischen Komponenten des Fahrzeugs verbunden sind. Die maximale Dämpfungsfrequenz der in Kraftfahrzeuganwendungen verwendeten Pi-Filter liegt im Bereich von 300 kHz. Daher werden der Schalter 106 und der zweite Schalter 202 (falls in der Ausführungsform vorhanden) möglicherweise in demselben Tempo unter Verwendung eines angemessen konfigurierten PWM-Schemas geschaltet, so dass das vom Schalterschema produzierte Geräusch effektiv vom Pi-Filter herausgefiltert werden kann. Allerdings werden die Schalterbauelemente möglicherweise dazu gewählt, auch mit geringeren oder höheren Frequenzen geschaltet zu werden, zum Beispiel mit 600 kHz, was die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in die Lage versetzen kann, einen höheren Strommittelwert bereitzustellen. Der Pi-Filter kann zum Beispiel zwischen der Energiequelle, wie zum Beispiel einer Batterie, und dem Eingang 102 der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen verschaltet werden. Der Pi-Filter ist nur als Beispiel wegen seiner verbreiteten Verwendung in Kraftfahrzeuganwendungen genannt worden und kann natürlich durch irgendeine andere Filtertopologie ersetzt werden, die die gewünschte Filterbandbreite bereitstellt.
Der Schalter 106 wird weiterhin möglicherweise als ein Sicherheitsschalter verwendet. Im Falle eines harten Kurzschlusses, der zum Beispiel innerhalb des internen Schalters 206 oder innerhalb des zweiten Schalters 202 vorhanden sein kann, wird der Schalter 106 möglicherweise nicht leitend gemacht und verhindert somit den Kurzschluss der Energiequelle, zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie, zum Referenzpotential. Mit anderen Worten: Die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist möglicherweise inhärente Funktionssicherheit dank des Schalters 106 auf.
Die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist möglicherweise weiterhin dazu konfiguriert, in dem Fall die an den wenigstens einen Kondensator (d. h. an den Energiereservekondensator und / oder an den Boost-Kondensator) angelegte Spannung aufrecht zu erhalten, dass die am Eingang 102 der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen anliegende Spannung ihren Nennwert überschreitet. Das kann durchgeführt werden, indem die Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf die gleiche Art und Weise wie während der gesteuerten Einschaltstromphase betrieben wird, nur dass in diesem Fall das Steuerschema auf Spannung und nicht auf Strom basiert. Mit anderen Worten: Die Steuerung 120 ist möglicherweise dazu konfiguriert, die an wenigstens einem der Kondensatoren anliegende Spannung zu überwachen und den Schalter 106 und den zweiten Schalter 202 (falls vorhanden) anzuschalten, so dass die Spannung, die an dem wenigstens einen Kondensator anliegt, ihren Dauerzustandswert beibehält. Auf diese Weise werden die Kondensatoren möglicherweise davor geschützt, durch eine zu hohe Spannung „gestresst“ zu werden. In Kraftfahrzeuganwendungen ist die Batterie normalerweise zum Bereitstellen einer Spannung von maximal 40V konfiguriert.
In 5 wird eine Umsetzung der Schaltung gemäß verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. Die Schaltung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält möglicherweise einen Eingangs-Anschlusspunkt 502, um eine Eingangsspannung zu empfangen, einen Schalter 504, von dem ein erster gesteuerter Eingang mit dem Eingangs-Anschlusspunkt 502 verschaltet ist, eine Induktivität 510, von der ein erster Anschlusspunkt möglicherweise mit einem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters 504 in Reihe verschaltet ist, eine Freilaufdiode 508, wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit dem zweiten gesteuerten Eingang des Schalters 504 und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität 510 verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt möglicherweise mit einem Referenzpotential 516 verschaltet ist, einen Kondensator 512, der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität 510 verschaltet ist, und eine Steuerung 506, die zum Betrieb des Schalters 504 und der Induktivität 510 im Continuous Current Mode konfiguriert ist, um den Kondensator 512 aufzuladen. Die Schaltung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält möglicherweise weiterhin einen Ausgangs-Anschlusspunkt 514, um eine Ausgangsspannung bereitzustellen.
Obwohl die Erfindung hier insbesondere mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich der Form und der Details daran gemacht werden können, ohne dass damit vom Gedanken und vom Schutzbereich der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert werden, abgewichen würde. Der Schutzbereich der Erfindung wird somit durch die beigefügten Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen sollen daher einbezogen sein, die gleiche Bedeutung wie die Ansprüche erlangen bzw. in den gleichen Bereich kommen.

Claims

Schaltung (200), die Folgendes aufweist: einen Eingangs-Anschlusspunkt (102) zum Empfang einer Eingangsspannung (VBATT); einen ersten Schalter (106), von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt mit dem Eingangs-Anschlusspunkt (102) verschaltet ist; eine Induktivität (110), von der ein erster Anschlusspunkt mit einem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt eines zweiten Schalters (202) in Reihe verschaltet ist; eine Freilaufdiode (108), wobei ein erster Dioden-Anschlusspunkt mit dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des ersten Schalters (106) und mit dem ersten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist und wobei ein zweiter Dioden-Anschlusspunkt mit einem Referenzpotential verschaltet ist; einen Kondensator (116), der mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist, einen zweiten Schalter (202), von dem ein erster gesteuerter Anschlusspunkt mit einem zweiten Anschlusspunkt der Induktivität (110) verschaltet ist und von dem ein zweiter gesteuerter Anschlusspunkt mit einem Referenzpotential verschaltet ist; und eine Steuerung (120), die zum Betrieb des ersten Schalters (106), des zweiten Schalters (106) und der Induktivität (110) im Continuous Current Mode konfiguriert ist, um den Kondensator (116) aufzuladen, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den ersten Schalter (106) synchron mit dem zweiten Schalter (202) einzuschalten, wenn der Betrieb der Schaltung (200) initialisiert werden soll und, wobei die Schaltung (200) zum Betrieb als ein nicht invertierender Buck-Boost-Wandler konfiguriert ist, solange die Spannung über dem Kondensator (116) kleiner ist als die Eingangsspannung (VBATT).
Schaltung (200) nach Anspruch 1, die weiterhin Folgendes aufweist: eine Batterie, wobei der Eingangs-Anschlusspunkt (102) mit einem Ausgang der Batterie verschaltet ist.
Schaltung (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den ersten Schalter (106) synchron mit dem zweiten Schalter (202) auszuschalten, wenn der Strom durch die Induktivität (110) einen vorbestimmten oberen Schwellenwert erreicht hat.
Schaltung (200) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den ersten Schalter (106) synchron zum zweiten Schalter (202) einzuschalten, wenn der Strom durch die Induktivität (110) vom vorbestimmten oberen Schwellenwert auf einen vorbestimmten unteren Schwellenwert gefallen ist.
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schaltung (200) weiterhin einen Abtastwiderstand enthält, der zwischen dem zweiten gesteuerten Anschlusspunkt des zweiten Schalters (202) und dem Referenzpotential verschaltet ist.
Schaltung (200) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den Strom zu bestimmen, der durch irgendeinen der Schalter (106, 202) fließt, indem sie den durch den Abtastwiderstand fließenden Strom bestimmt.
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiterhin Folgendes aufweist: eine Spannungserfassungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Spannung über dem Kondensator (116) zu bestimmen.
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die weiterhin Folgendes aufweist: wenigstens einen zweiten Kondensator (118), der parallel zum Kondensator (116) verschaltet ist.
Schaltung (200) nach Anspruch 8, wobei die Kapazität des Kondensators (116) größer ist als die Kapazität des zweiten Kondensators (118).
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die weiterhin Folgendes aufweist: einen mit dem Eingangs-Anschlusspunkt (102) verschalteten Eingangsfilter.
Schaltung (200) nach Anspruch 10, wobei der Filter als ein Pi-Filter konfiguriert ist.
Schaltung (200) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den Schalter (106) mit einer Frequenz, die im Durchlassbereich des Filters liegt, einzuschalten und auszuschalten, wenn der Kondensator (116) aufgeladen werden soll.
Schaltung (200) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuerung (120) dazu konfiguriert ist, den Schalter (106) mit einer Frequenz, die im Sperrbereich des Filters liegt, einzuschalten und auszuschalten, wenn der Kondensator (116) aufgeladen werden soll.
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Schalter (106) einen Leistungsschalter (106) aufweist.
Schaltung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Schalter (106) als ein Element zur Strombegrenzung während des Aufladens des Kondensators (116) konfiguriert ist.