DE102013216496A1

DE102013216496A1 - Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters

Info

Publication number: DE102013216496A1
Application number: DE201310216496
Authority: DE
Inventors: Uli Joos; Norbert Stuhler; Alexander Pölzer; Martin Speckner
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: DE102013216496B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiter-schalters, welcher mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar ist und während Vorladephasen mit konstanten Vorladeströmen und einem konstantem Steuerstrom während folgenden Slew-Rate-Phasen angesteuert wird, wobei das Verfahren (1) folgende Schritte aufweist: – Ansteuern des Halbleiterschalters in einer Vorladephase eines PWM-Schaltzykluses mit einem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses mit einer ersten Stromstufe (2); – Ansteuern des Halbleiterschalters mit einem gewünschten Steuerstrom in einer Slew-Rate-Phase des PWM-Schaltzykluses (3); – Erfassen einer Ausgangsspannung des Halbleiterschalters zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während der Slew-Rate-Phase (4); – Vergleichen der erfassten Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert (5); – Einstellen eines Vorladestroms des nächsten PWM-Schaltzykluses einer Vorladephase eines unmittelbar nachfolgenden PWM-Schaltzykluses derart, dass der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses dem Vor-ladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist und der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters, insbesondere ein Verfahren zum EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) optimierten Betrieb von pulsweitenmodulierten Halbleiterschaltern.
Gleichstrommotoren in Kraftfahrzeugen werden für gewöhnlich mithilfe von Relais oder Halbleiterschaltern angesteuert. Dabei wird von einer Reihenschaltung aus einem Halbleiterschalter und einem Motor als induktiver Last ausgegangen, bei der der Halbleiterschalter mittels geschalteter Widerstände beziehungsweise Stromquellen über einer Steuerung mittels Steuersignalen ein- und ausschaltbar, das heißt steuerbar ist.
Die Steuerung erfolgt dabei für gewöhnlich über eine Pulsweitenmodulation (PWM). Dabei wird eine Versorgungsspannung in periodischen Abständen ein- und ausgeschaltet. Über das Tastverhältnis, also das Verhältnis einer Einschaltdauer innerhalb einer Periode zur Gesamtdauer der Periode kann dabei die Leistungsaufnahme des Verbrauchers, das heißt der elektrischen Last, stufenlos gesteuert werden. Eine Einschaltdauer gleich 0 stellt beispielsweise den Zustand AUS dar, während eine Einschaltdauer welcher der Gesamtdauer der Periode entspricht dauernd EIN bedeutet, also maximaler Strom beziehungsweise Leistung. Im Vergleich zu einer Linearregelung der Versorgungsspannung oder des Stroms, beispielsweise mittels eines Serientransistors, kann auf diese Weise die an dem Halbleiterschalter auftretende Verlustleistung deutlich reduziert werden.
Nachteilig an einer derartigen PWM-Ansteuerung ist die generell mit den Schaltvorgängen verbundene EMV-Problematik. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) kennzeichnet den üblicherweise erwünschten Zustand, dass technische Geräte einander nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte störend beeinflussen. Wesentlich zur Sicherstellung der elektromagnetisch verträglichen Funktion elektrischer Betriebsmittel sind deren sachgerechter Aufbau und Gestaltung. Nachweis und Bestätigung von Störunempfindlichkeit und hinreichend geringer Störaussendung sind durch EMV-Richtlinien und EMV-Normen geregelt. Bei der PWM-Ansteuerung können beim Schalten von höheren Lasten starke Störungen durch die steilen Schaltflanken auftreten, wodurch die EMV-Verträglichkeit erheblich beeinträchtigt werden kann.
Als nachteilig erweist sich weiter, dass das Einschalten des Halbleiterschalters abhängig von den Schaltungsparametern des Halbleiterschalters eine variable Einschaltverzögerung aufweist, welche wiederum eine verhältnismäßig große Toleranzbreite aufweist. Als Konsequenz hieraus wird die minimale erzielbare Einschaltzeit begrenzt und kann das Tastverhältnis des Ausgangssignals im pulsweitenmodulierten Betrieb verfälscht werden. Zudem kann der Schutz des Halbleiterschalters, insbesondere gegen Kurzschluss und/oder Überlast, erst zu einem relativ späten Zeitpunkt aktiviert werden, wodurch der Stress im Halbleiterschalter im Fehlerfall signifikant erhöht wird.
Aus der Druckschrift EP 1 986 322 B1 ist ein steuerbarer Halbleiterschalter zum pulsweitenmodulierten Ansteuern einer elektrischen Last bekannt, wobei eine Ladungspumpe zum Vorladen des Halbleiterschalters bis zu einem bestimmten Grad mit erhöhtem Strom vorgesehen werden kann, so dass sich eine kürzere Einschaltverzögerung einstellt.
Als nachteilig erweist sich hierbei jedoch, dass die Spannung, bis zu welcher der Halbleiterschalter vorgeladen werden kann, vom Laststrom- sowie temperaturabhängig ist und großen Streuungen unterliegt. Folglich ist eine aufwändige Detektion insbesondere von Ausgangsspannung und Laststrom des Halbleiterschalters erforderlich, um den Schaltvorgang mit einer gewünschten minimalen Einschaltverzögerung und andererseits einer eingestellten maximalen Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalters durchzuführen, um ein optimiertes EMV-Verhalten zu gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters anzugeben, mit welchem eine optimale Einschaltverzögerung erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalter begrenzt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters welcher mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar ist und während Vorladephasen mit konstanten Vorladeströmen und einem konstanten Steuerstrom während folgenden Slew-Rate-Phasen („Slew-Rate“: Anstiegs-/Abfallrate) angesteuert wird. Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf: So wird der Halbleiterschalter in einer Vorladephase eines PWM-Schaltzykluses mit einem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses mit einer ersten Stromstufe und in einer folgenden Slew-Rate-Phase des PWM-Schaltzykluses mit einem gewünschten Steuerstrom angesteuert. Weiter wird zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während der Slew-Rate-Phase eine Ausgangsspannung des Halbleiterschalters erfasst und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Hieraufhin wird ein Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses einer Vorladephase eines unmittelbar folgenden PWM-Schaltzykluses derart eingestellt, dass der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht. Falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist, wird der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht. Falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster wiederum größer als der vorgegebene Schwellwert ist, wird der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt.
Unter unterschiedlichen Stromstufen wird hierbei verstanden, dass der Strom in mehreren Stufen, also von 0 verschiedenen, konstanten Stromwerten verläuft und der Vorladestrom entsprechend einem Wert einer dieser Stufen gewählt werden kann. Unter Slew-Rate-Phase wird weiter eine Schaltphase des Halbleiterschalters, das heißt eine Phase während eines Ein- beziehungsweise Ausschaltvorganges verstanden, zu welcher der Halbleiterschalter derart angesteuert wird, dass die Ausgangsspannung des Halbleiterschalters entsprechend einer vorgegebenen Anstiegs- beziehungsweise Abfallgeschwindigkeit auf- oder abgebaut wird. Der gewünschte Steuerstrom entspricht weiter dem Strom, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangs des Halbleiterschalters einstellt.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass eine optimale Einschaltverzögerung des Halbleiterschalters erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalters begrenzt werden kann. So wird, falls detektiert wird, dass die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu lang ist, der Strom in der nächsten Vorladephase um eine Stufe erhöht, um die Verzögerungszeit entsprechend zu verringern. Wird wiederum detektiert, dass die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu gering ist, der Schaltausgang des Halbleiterschalters folglich kurze Zeit mit sehr hoher Anstiegsgeschwindigkeit betrieben werden würde, wird der Strom in der nächsten Vorladephase um eine Stufe verringert, um die Verzögerungszeit entsprechend zu vergrößern. Insgesamt wird die am Halbleiterschalter anliegende Ausgangsspannung somit als Indikator für einen Schaltfortschritt herangezogen und der Strom der Vorladephasen in folgenden PWM-Schaltzyklen stufenweise höher beziehungsweise niedriger geregelt, so dass sich im eingeschwungenen Zustand die gewünschte Schaltverzögerung einstellt. Dies wiederum hat den Vorteil, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals durch die Schaltverzögerung nicht verfälscht wird. Außerdem wirkt sich die Einhaltung der maximal vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit der Schaltphase, also der Phase, bei welcher sich die Ausgangsspannung ändert, günstig auf die EMV-Abstrahlung und somit das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine dynamische Überwachung zum Schutz des Halbleiterschalters bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Anlegen des Einschaltsignals aktiviert werden kann, wodurch der Stress im Halbleiterschalter im Fehlerfall signifikant gesenkt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung wird das Verfahren zur Regelung von Einschaltvorgängen und Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters, das heißt zur Regelung der Schalterverzögerung bei Einschaltvorgängen sowie bei Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters durchgeführt. Allgemein bestimmt die Verzögerungszeit eines Halbleiterschalters die Zeit, die zwischen einem Schaltbefehl beziehungsweise einer (Schalt-)Flanke des Steuersignals und dem tatsächlichen Schaltzeitpunkt des Schalters vergeht. Da bei der Pulsweitenmodulation eine Versorgungsspannung in periodischen Abständen ein- und ausgeschaltet wird, bestimmt sich das Tastverhältnis des Halbleiterschalters neben der Einschaltdauer auch über die Ausschaltdauer des Halbleiterschalters. Dabei ist sowohl eine Verzögerungszeit für das Einschalten des Halbleiterschalters in Folge eines Einschaltbefehls beziehungsweise einer steigenden Flanke des Steuersignals und eine Verzögerungszeit für das Ausschalten des Halbleiterschalters in Folge eines Ausschaltbefehls beziehungsweise einer fallenden Flanke des Steuersignal zu beachten. Hierbei ist es bekannt, den Halbleiterschalter entsprechend dem Vorladen des Halbleiterschalters wiederum zu Entladen, so dass sich eine kürzere Ausschaltverzögerung einstellt. Hierbei wird beispielhaft angenommen, dass ein Einschalten bei einer steigenden Flanke und ein Ausschalten bei einer fallenden Flanke erfolgt, die entsprechenden Ströme beim Ausschalten somit, verglichen mit dem Einschaltvorgang, umgekehrte Vorzeichen tragen. Hierdurch kann das Tastverhältnis des Ausgangssignals weiter optimiert werden, da gewährleistet wird, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals weder durch Einschaltverzögerungen noch durch Ausschaltverzögerungen beeinträchtigt wird.
Bevorzugt erfolgt die Regelung des Einschaltvorgangs dabei unabhängig von der Regelung des Ausschaltvorgangs, das heißt wird die Regelung der Schaltverzögerung bei Einschaltvorgängen unabhängig von der Regelung der Schaltverzögerung bei Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters durchgeführt, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens und somit das Tastverhältnis des Ausgangssignal weiter optimiert werden kann.
Weiter kann der vorgebbare Zeitpunkt, das heißt eine vorgegebene Verzögerung, frei programmierbar sein. Dies bedeutet, dass ein gewünschter, zu erreichender Schaltfortschritt flexibel an verschiedene Schalter beziehungsweise Einschaltprofile angepasst werden kann, wodurch eine größtmögliche Flexibilität bei der Ansteuerung des Halbleiterschalters erreicht wird. Ferner kann auch der Steuerstrom der Slew-Rate-Phasen frei programmierbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Steuereinheit zum pulsweitenmodulierten Ansteuern einer elektrischen Last angegeben. Die Steuereinheit umfasst dabei einen steuerbaren Halbleiterschalter zum Ansteuern der elektrischen Last, welcher mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar ist. Weiter umfasst die Steuereinheit eine Ansteuerungseinheit zum Ansteuern des Halbleiterschalters mit einem konstanten Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses mit einer ersten Stromstufe während einer Vorladephase und einem konstanten gewünschten Steuerstrom während einer folgenden Slew-Rate-Phase eines PWM-Schaltzykluses, eine Überwachungsschaltung zum Erfassen einer Ausgangsspannung des Halbleiterschalter zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während der Slew-Rate-Phase, wenigstens einen Komparator zum Vergleichen der erfassten Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert sowie eine Auswertungslogik zum Einstellen eines Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluseses einer Vorladephase eines unmittelbar nachfolgenden PWM-Schaltzykluses. Die Auswertungslogik ist dabei derart ausgebildet, den Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses derart zu wählen, dass dieser dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, den Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe zu erhöhen, falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist und den Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe zu erniedrigen, falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist.
Unter unterschiedlichen Stromstufen wird hierbei wiederum verstanden, dass der Strom in mehreren Stufen, also von 0 verschiedenen, konstanten Stromwerten verläuft und der Vorladestrom entsprechend einem Wert einer dieser Stufen gewählt werden kann. Unter Slew-Rate-Phase wird wiederum eine Schaltphase des Halbleiterschalters, das heißt eine Phase während eines Ein- beziehungsweise Ausschaltvorganges verstanden, zu welcher der Halbleiterschalter derart angesteuert wird, dass die Ausgangsspannung des Halbleiterschalters entsprechend einer vorgegebenen Anstiegs- beziehungsweise Abfallgeschwindigkeit auf- oder abgebaut wird. Der gewünschte Steuerstrom entspricht wiederum weiter dem Strom, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit des Ausganges des Halbleiterschalters einstellt.
Eine derartige Steuereinheit hat den Vorteil, dass mit dieser eine optimale Einschaltverzögerung des Halbleiterschalters erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalters begrenzt werden kann. So ist die Auswertungslogik ausgebildet, den Strom in einer nächsten Vorladephase um eine Stufe zu erhöhen, falls detektiert wird, dass die erfasste Ausgangsspannung kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu hoch ist, um die Verzögerungszeit entsprechend zu verringern. Wird wiederum detektiert, dass die erfasste Ausgangsspannung größer als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu gering ist, folglich der Schaltausgang für kurze Zeit mit sehr hoher Anstiegsgeschwindigkeit betrieben werden würde, wird der Strom in der nächsten Vorladephase durch die Auswertungslogik um eine Stufe verringert, um die Verzögerungszeit entsprechend zu vergrößern. Insgesamt wird die am Halbleiterschalter anliegende Ausgangsspannung somit als Indikator für einen Schaltfortschritt herangezogen und ist die Steuereinheit ausgebildet, den Strom der Vorladephasen in folgenden PWM-Schaltzyklen stufenweise höher beziehungsweise niedriger zu regeln, so dass sich im eingeschwungenen Zustand des Halbleiterschalters die gewünschte Schaltverzögerung einstellt. Dies wiederum hat den Vorteil, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Halbleiterschalters durch die Schaltverzögerung nicht verfälscht wird. Außerdem wirkt sich die Einhaltung der maximal vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit der Schaltphase, also der Phase, bei welcher sich die Ausgangsspannung ändert, günstig auf die EMV-Abstrahlung und somit das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine dynamische Überwachung zum Schutz des Halbleiterschalters bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Anlegen des Einschaltsignals aktiviert werden kann, wodurch der Stress im Halbleiterschalter im Fehlerfall signifikant gesenkt werden kann.
Bei dem Halbleiterschalter kann es sich dabei insbesondere um einen Leistungs-MOSFET handeln. So werden für gewöhnlich so genannte Standard Leistungshalbleiter, das heißt Leistungs-MOSFETs, als Halbleiterschalter verwendet. Folglich kann mit einer derartigen Steuereinheit gewährleistet werden, dass das Ausgangssignal von standardmäßig verwendeten Halbleiterschaltern an durch Schaltverzögerung nicht verfälscht wird.
Die Ansteuerungseinheit kann dabei Konstantstromquellen umfassen.
Auch kann die Ansteuerungseinheit geschaltete Widerstände umfassen.
Zudem kann es sich bei der Auswertungslogik um einen digitalen Logikschaltkreis handeln. Derartige Schaltkreise bestehen hauptsächlich aus Logikelementen, wie AND, NAND, OR, NOR, NOT, XOR, XNOR und anderen, mit denen digitale Ja/Nein-Informationen miteinander verknüpft werden, zum Beispiel im Rahmen von Zählern oder Flipflops. Komplexere Anwendungen sind Prozessoren. Auch können diese zusätzlich zu logischen Funktionen auch zeitabhängige Bestandteile enthalten und ferner takt- oder zustandsgesteuert (synchron/asynchron) arbeiten. Vorteile der digitalen Signalverarbeitung gegenüber der analogen Technik liegen, neben den geringeren Kosten der Bauteile aufgrund hoher Integrationsdichte und vereinfachter Entwicklung, vor allem in der höheren Flexibilität. Mit Hilfe spezieller Signalprozessoren oder Computer können Schaltungen in Software realisiert werden. Dadurch lassen sich Funktionen sehr schnell an veränderte Anforderungen anpassen. Außerdem sind komplexe Algorithmen einfach anwendbar, die analog nur mit extrem hohem Aufwand oder gar nicht realisierbar wären. Weiter sind diese einfach zu testen und wird eine schleichende Fehlerfortpflanzung vermieden, wodurch sehr komplexe Systeme realisierbar sind und die verlustfreie Übertragung von Signalen über weite Strecken ermöglicht wird.
Weiter kann die Steuereinheit einen Mikrocontroller aufweisen, welcher eine Datenschnittstelle zum Programmieren des vorgebbaren Zeitpunktes, das heißt einer vorgegebenen Verzögerung, aufweist. Unter Mikrocontroller werden allgemein Halbleiterchips verstanden, die einen Prozessor und zugleich auch Peripheriefunktionen enthalten. Auch sind moderne Motorsteuerungen mehr und mehr mit Mikrocontrollern ausgestattet, um die in Echtzeit benötigten Rechenoperation schnell und genau zu verarbeiten. Weiter ermöglicht die Datenschnittstelle, dass ein zu erreichender Schwellwert, das heißt ein gewünschter Schaltfortschritt flexibel an verschiedene Schalter beziehungsweise Schaltprofile angepasst werden kann, wodurch eine größtmögliche Flexibilität bei der Ansteuerung des Halbleiterschalters erreicht wird. Ferner kann die Datenschnittstelle auch zum Programmieren des Steuerstroms der Slew-Rate-Phasen ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Halbbrückenschaltung zum Ansteuern eines Gleichstrommotors angegeben, welche eine oben beschriebene Steuereinheit aufweist.
Halbbrückenschaltungen werden ganz allgemein zur Erzeugung eines Wechselsignals aus einer eingangsseitig zugeführten Gleichspannung verwendet. Bei entsprechender Verschaltung können derartige Halbbrückenschaltungen auch zur Erzeugung mehrphasiger Wechselsignale, insbesondere auch von dreiphasigen Drehstromsignalen, verwendet werden. Das ausgangsseitige (gegebenenfalls mehrphasige) Wechselsignal wird dann beispielsweise einem Motor zugeführt. Halbbrückenschaltungen basieren dabei im Wesentlichen auf zwei Leistungstransistoren als Halbleiterschalter sowie zwei Dioden, welche üblicherweise jeweils auf einem einzigen Chip integriert sind. Eine derartige Halbbrückenschaltung hat den Vorteil, dass mit dieser eine optimale Einschaltverzögerung der Halbleiterschalter erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit von Ausgängen der Halbleiterschalter begrenzt werden kann. So ist die Auswertungslogik ausgebildet, den Strom in einer nächsten Vorladephase um eine Stufe zu erhöhen, falls detektiert wird, dass die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu hoch ist, um die Verzögerungszeit entsprechend zu verringern. Wird wiederum detektiert, dass die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist, was ein Indiz dafür ist, dass eine aktuelle Schaltverzögerung zu gering ist, wird der Strom in der nächsten Vorladephase durch die Auswertungslogik um eine Stufe verringert, um die Verzögerungszeit entsprechend zu vergrößern. Insgesamt wird die an den Halbleiterschaltern anliegende Ausgangsspannung somit als Indikator für einen Schaltfortschritt herangezogen und ist die Steuereinheit ausgebildet, den Strom der Vorladephasen in folgenden PWM-Schaltzyklen stufenweise höher beziehungsweise niedriger zu regeln, so dass sich im eingeschwungenen Zustand der Halbleiterschalter die gewünschte Schaltverzögerung einstellt. Dies wiederum hat den Vorteil, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals der Halbleiterschalter durch die Schaltverzögerung nicht verfälscht wird. Außerdem wirkt sich die Einhaltung der maximal vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit der Schaltphase, also der Phase, bei welcher sich die Ausgangsspannung ändert, günstig auf die EMV-Abstrahlung und somit das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine dynamische Überwachung zum Schutz der Halbbrückenschaltung bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Anlegen des Einschaltsignals aktiviert werden kann, wodurch der Stress in den Halbleiterschaltern im Fehlerfall signifikant gesenkt werden kann.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters angegeben wird, mit welchem eine optimale Einschaltverzögerung erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalters begrenzt werden kann.
So wird gewährleistet, dass sich im eingeschwungenen Zustand eine gewünschte Schaltverzögerung einstellt, indem die am Halbleiterschalter anliegende Ausgangsspannung als Indikator für einen Schaltfortschritt herangezogen und der Strom der Vorladephasen in folgenden PWM-Schaltzyklen stufenweise höher beziehungsweise niedriger geregelt wird. Hierdurch wiederum kann sichergestellt werden, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals durch die Schaltverzögerung nicht verfälscht wird.
Da der Steuerstrom weiter derart gewählt wird, dass er dem Strom entspricht, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit des Ausganges des Halbleiterschalters einstellt, wirkt sich die Einhaltung der maximal vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit der Schaltphase, also der Phase, bei welcher sich die Ausgangsspannung ändert, günstig auf die EMV-Abstrahlung und somit das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung aus.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine dynamische Überwachung zum Schutz des Halbleiterschalters bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Anlegen des Einschaltsignals aktiviert werden kann, wodurch der Stress im Halbleiterschalter im Fehlerfall signifikant gesenkt werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur pulsweitenmodulierten Ansteuerungen einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
2 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Steuereinheit zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
3 zeigt in einem Spannungs-Zeit Diagramm den Ablauf eines Verfahrens zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters, wobei eine Einschaltverzögerung kleiner als eine gewünschte Schaltverzögerung ist.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1 zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters gemäß Ausführungsform der Erfindung. Der Halbleiterschalter ist dabei mit unterschiedlichen Stromstufen bettreibbar und wird während Vorladephasen mit Vorladeströmen und einem Steuerstrom während folgenden Slew-Rate-Phasen angesteuert.
Wie 1 zeigt, weiß das Verfahren dabei folgende Schritte auf: So wird in einem ersten Schritt 2 detektiert, ob eine PWM-Steuerung eingeschaltet, das heißt aktiv ist. Wird hierbei detektiert, dass die PWM-Steuerung nicht aktiv ist bricht das Verfahren ab und wird dieser Schritt 2 wiederholt. Wird jedoch detektiert, dass eine PWM-Steuerung aktiv ist, wird in einem Schritt 3 der Halbleiterschalter in einer Vorladephase eines PWM-Schaltzykluses mit einem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses mit einer ersten Stromstufe angesteuert und in einem folgenden Schritt 4 in einer folgenden Slew-Rate-Phase des PWM-Schaltzykluses mit einem gewünschten Steuerstrom angesteuert. In einem Schritt 5 wird dann zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während der Slew-Rate-Phase eine Ausgangsspannung des Halbleiterschalters erfasst und diese in einem Schritt 6 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Wird in dem Schritt 6 detektiert, dass die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist, bleibt der Vorladestrom unverändert, bricht das Verfahren ab und kehrt zum Startpunkt zurück. Wird in dem Schritt 6 jedoch detektiert, das die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster nicht dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, wird in einem folgenden Schritt 7 überprüft, ob die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist. Wird dabei ermittelt, dass die erfasste Ausgangsspannung in dem Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist, so wird in einem Schritt 8 der Vorladestrom auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht und anschließend zum Startpunkt des Verfahrens zurückgekehrt. Wird in dem Schritt 7 jedoch detektiert, dass die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster nicht größer als der vorgegebene Schwellwert, folglich kleiner als dieser ist, so wird in einem Schritt 9 der Vorladestrom auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt und anschließend zum Startpunkt des Verfahrens zurückgekehrt.
Unter unterschiedlichen Stromstufen wird hierbei verstanden, dass der Strom in mehreren Stufen, also von 0 verschiedenen, konstanten Stromwerten verläuft und der Vorladestrom entsprechend einem Wert einer dieser Stufen gewählt werden kann. Unter Slew-Rate-Phase wird wiederum eine Schaltphase des Halbleiterschalters, das heißt eine Phase während eines Einbeziehungsweise Ausschaltvorganges verstanden, zu welcher der Halbleiterschalter derart angesteuert wird, dass die Ausgangsspannung des Halbleiterschalters entsprechend einer vorgegebenen Anstiegs- beziehungsweise Abfallgeschwindigkeit auf- oder abgebaut wird. Der gewünschte Steuerstrom entspricht weiter dem Strom, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit des Ausganges des Halbleiterschalters einstellt.
Das Verfahren 1 gemäß 1 hat den Vorteil, dass ein Verfahren 1 zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters angegeben wird, mit welchem eine optimale Einschaltverzögerung erzielt werden und gleichzeitig die Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangs des Halbleiterschalters begrenzt werden kann.
Da gemäß dem Verfahren 1 die am Halbleiterschalter anliegende Ausgangsspannung als Indikator für einen Schaltfortschritt herangezogen wird, kann der Strom der Vorladephasen in folgenden PWM-Schaltzyklen stufenweise höher beziehungsweise niedriger geregelt werden und somit durch wiederholtes Durchführen des Verfahrens 1 gewährleistet werden, dass sich im eingeschwungenen Zustand eine gewünschte Schaltverzögerung einstellt. Hierdurch wiederum kann sichergestellt werden, dass das Tastverhältnis des Ausgangssignals durch die Schaltverzögerung nicht verfälscht wird.
Da der Steuerstrom weiter derart gewählt wird, dass er dem Strom entspricht, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit des Ausganges des Halbleiterschalters einstellt, wirkt sich die Einhaltung der maximal vorgegebenen Schaltgeschwindigkeit der Schaltphase, also der Phase, bei welcher sich die Ausgangsspannung ändert, günstig auf die EMV-Abstrahlung und somit das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung aus.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens 1 besteht darin, dass eine dynamische Überwachung zum Schutz des Halbleiterschalters bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Anlegen des Einschaltsignals aktiviert werden kann, wodurch der Stress im Halbleiter-schalter im Fehlerfall signifikant gesenkt werden kann.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 wird das Verfahren 1 zur Regelung von Einschaltvorgängen und Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters, das heißt zur Regelung der Schalterverzögerung bei Einschaltvorgängen sowie bei Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters durchgeführt. Hierbei wird beispielhaft angenommen, dass ein Einschalten bei einer steigenden Flanke des Steuerstroms und ein Ausschalten bei einer fallenden Flanke erfolgt, die entsprechenden Ströme beim Ausschalten somit, verglichen mit dem Einschaltvorgang, umgekehrte Vorzeichen tragen.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 erfolgen die Regelung des Einschaltvorgangs und die Regelung des Ausschaltvorgangs des Halbleiterschalters dabei unabhängig voneinander, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens und somit das Tastverhältnis des Ausgangssignal sowie das EMV-Verhalten der gesamten Anordnung weiter optimiert werden kann.
2 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Steuereinheit 10 zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last 11 gemäß Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt dabei eine Anschlussklemme 12 über welche eine Versorgungsspannung zum Ansteuern eines Halbleiterschalters 13 zugeführt wird. An einer weiteren Klemme 14 ist der eigentliche Lastkreis 11 angeschlossen.
Auch sind weiterer Ansteuerungseinheiten 15 zu erkennen, zum Ansteuern des Halbleiterschalters 13 mit konstanten Vorladeströmen während Vorladephasen und einem konstantem gewünschten Steuerstrom während folgenden Slew-Rate-Phasen von PWM-Schaltzyklen.
Der dargestellte Halbleiterschalter 13 ist dabei mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar. 2 zeigt hierbei eine Kontrolleinheit 16, welche den Halbleiterschalter 13 gemäß PWM-Steuersignalen steuert.
Unter unterschiedlichen Stromstufen wird hierbei wiederum verstanden, dass der Strom in mehreren Stufen, also von 0 verschiedenen, konstanten Stromwerten verläuft und insbesondere der Vorladestrom entsprechend einem Wert einer dieser Stufen gewählt werden kann. Unter Slew-Rate-Phase wird wiederum eine Schaltphase des Halbleiterschalters, das heißt eine Phase während eines Ein- beziehungsweise Ausschaltvorganges verstanden, zu welcher der Halbleiterschalter derart angesteuert wird, dass die Ausgangsspannung des Halbleiterschalters entsprechend einer vorgegebenen Anstiegs- beziehungsweise Abfallgeschwindigkeit auf- oder abgebaut wird. Der gewünschte Steuerstrom entspricht wiederum weiter dem Strom, mit welchem sich eine vorgegebene gewünschte Anstiegsgeschwindigkeit eines Ausganges 17 des Halbleiterschalters 13 einstellt.
Gemäß den Ausführungsformen der 2, ist weiter eine Verbindungsleitung 18 von dem Halbleiterschalter 13 zu einem Komparator 19, zum Übermitteln einer von einer Überwachungsschaltung 20 an dem Ausgang 17 des Halbleiterschalters 13 erfassten beziehungsweise abgegriffenen Ausgangsspannung. Der Komparator 19 gemäß 2 ist dabei ausgebildet, die erfasste Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen Schwellwert, welche an einem weiteren Eingang 21 des Komparators 19 anliegt, zu vergleichen.
Zu erkennen ist weiter eine Auswertungslogik 22, zum Einstellen eines Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzyklusess in einer Vorladephase eines unmittelbar nachfolgenden PWM-Zykluses, derart, dass der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenen Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist und der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in dem vorgegebenen Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist.
Gemäß den Ausführungsformen der 2, ist die Auswertungslogik 22 dabei als digitaler Logikschaltkreis 23 ausgebildet.
2 zeigt dabei eine Regeleinrichtung 24, deren Eingangsvariablen digitale Informationen der Kontrolleinheit 16 und des Komparators 19 sind. Die Regeleinrichtung 24 ist dabei ausgebildet, den Strom der Vorladephase in einem nächsten PWM-Schaltzyklus stufenweise höher beziehungsweise niedriger zu regeln, so dass sich im eingependelten Zustand die gewünschte Schaltverzögerung einstellt. Dabei entsteht aus beiden Eingangsvariablen ein Ausgangssignal, welches nachfolgende Stromstufensteuereinheiten 25, 26 ansteuert. Gemäß den Ausführungsformen der 2 sind dabei eine Stromstufensteuereinheit 25 zur Regelung einer Einschaltverzögerung sowie eine weitere Stromstufensteuereinheit 26 zu Regelung eine Ausschaltverzögerung des Halbleiterschalters 13 vorgesehen, so dass die Regelung des Einschaltvorgangs sowie die Regelung des Ausschaltvorgang des Halbleiterschalters 13 unabhängig voneinander durchgeführt werden können.
Die Stromstufensteuereinheiten 25, 26 sind dabei ausgebildet, den Steueranschluss des Halbleiterschalters 13 über die Ansteuerungseinheiten 15 zu steuern
Bei den dargestellten Ansteuerungseinheiten 15 handelt es sich dabei um Konstantstromquellen 27. Ferner kann es sich bei den Ansteuerungseinheiten 15 aber auch um geschaltete Widerstände handeln.
Zu erkennen ist weiter eine Slew-Rate-Phasen-Steuerungseinheit 28, deren Eingangsvariablen digitale Informationen der Kontrolleinheit 16 sind und welche ausgebildet ist, die Ansteuerungseinheiten 15 derart zu steuern, dass sich während der Slew-Rate-Phase ein gewünschter Steuerstrom einstellt.
Weiter zeigt 2 einen Mikrocontroller 29, welcher eine Datenschnittstelle 30 aufweist, zum Programmieren des vorgebbaren Zeitpunkts, das heißt einer vorgegebenen Verzögerung, sowie des Steuerstromes der Slew-Rate-Phasen. Hierdurch kann eine größtmögliche Flexibilität bei der Ansteuerung des Halbleiterschalters 13 gewährleistet werden.
Bei dem dargestellten Halbleiterschalter 13 handelt es sich weiter um einen Leistungs-MOSFET 31, welcher über einen Gate-Treiber angesteuert, insbesondere eingeschaltet wird.
Bei der dargestellten elektrischen Last 11 handelt es sich weiter um einen Gleichstrommotor 32.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf einer erfassten Ausgangsspannung des Halbleiterschalters, einen vorgegebenen Schwellwert sowie zum Vergleich ein durch den Komparator geliefertes Vergleichsfenster. Bei den Ausführungsformen gemäß 3 wird die erfasste Ausgangsspannung durch die mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnete Linie symbolisiert. Der vorgegebene Schwellwert wird wiederum durch die mit Bezugszeichen 41 gekennzeichnete strichlierte Linie symbolisiert. Das Vergleichsfenster Fenster wird weiter durch die mit Bezugszeichen 42 gekennzeichneten strichpunktlierten Linien symbolisiert.
Wie 3 zeigt, erreicht die erfasste Ausgangsspannung dabei den vorgegebenen Schwellwert U1 bereits zu einem Zeitpunkt T1 vor dem eigentlichen Vergleichsfenster des Komparators. Dies ist ein Indiz dafür, dass der Strom während der aktuellen Vorladephase zu hoch, folglich die Schaltverzögerung zu gering ist. Folglich wird gemäß den dargestellten Ausführungsformen der Strom in einer Vorladephase eines nachfolgenden PWM-Schaltzykluses um eine Stromstufe reduziert um die Verzögerungszeit entsprechend zu vergrößern.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren
2: Verfahrensschritt
3: Verfahrensschritt
4: Verfahrensschritt
5: Verfahrensschritt
6: Verfahrensschritt
10: Steuereinheit
11: elektrische Last
12: Anschlussklemme
13: Halbleiterschalter
14: Klemme
15: Ansteuerungseinheiten
16: Kontrolleinheit
17: Ausgang
18: Verbindungsleitung
19: Komparator
20: Überwachungsschaltung
21: Eingang
22: Auswertungslogik
23: digitaler Logikschaltkreis
24: Regeleinrichtung
25: Stromstufensteuereinheit
26: Stromstufensteuereinheit
27: Konstantstromquellen
28: Slew-Rate-Phasen-Steuerungseinheit
29: Mikrocontroller
30: Datenschnittstelle
31: Leistungs-MOSFET
32: Gleichstrommotor
40: erfasste Ausgangsspannung
41: vorgegebener Schwellwert
42: Vergleichsfenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1986322 B1 [0006]

Claims

Verfahren zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters, welcher mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar ist und während Vorladephasen mit konstanten Vorladeströmen und einem konstantem Steuerstrom während folgenden Slew-Rate-Phasen angesteuert wird, wobei das Verfahren (1) folgende Schritte aufweist: – Ansteuern des Halbleiterschalters in einer Vorladephase eines PWM-Schaltzykluses mit einem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses mit einer ersten Stromstufe (2); – Ansteuern des Halbleiterschalters mit einem gewünschten Steuerstrom in einer Slew-Rate-Phase des PWM-Schaltzykluses (3); – Erfassen einer Ausgangsspannung des Halbleiterschalters zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während der Slew-Rate-Phase (4); – Vergleichen der erfassten Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert (5); – Einstellen eines Vorladestroms des nächsten PWM-Schaltzykluses einer Vorladephase eines unmittelbar nachfolgenden PWM-Schaltzykluses derart, dass der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist und der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist (6).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren (1) zur Regelung von Einschaltvorgängen und Ausschaltvorgängen des Halbleiterschalters eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Regelung des Einschaltvorgangs und die Regelung des Ausschaltvorgangs des Halbleiterschalters unabhängig voneinander durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorgebbare Zeitpunkt frei programmierbar ist.
Steuereinheit zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung einer elektrischen Last, wobei die Steuereinheit (10) einen steuerbaren Halbleiterschalter (13) zum Ansteuern der elektrischen Last (11), welcher mit unterschiedlichen Stromstufen betreibbar ist, eine Ansteuerungseinheit (15) zum Ansteuern des Halbleiterschalters (13) mit einem konstanten Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses während einer Vorladephase und einem konstantem gewünschten Steuerstrom während einer folgenden Slew-Rate-Phase eines PWM-Schaltzykluses, eine Überwachungsschaltung (20) zum Erfassen einer Ausgangsspannung des Halbleiterschalters (13) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt während des PWM-Schaltzykluses, wenigstens einen Komparator (19) zum Vergleichen der erfassten Ausgangsspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert sowie eine Auswertungslogik (22) zum Einstellen eines Vorladestroms des nächsten PWM-Schaltzykluses einer Vorladephase eines unmittelbar nachfolgenden PWM-Schaltzykluses derart, dass der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses entspricht, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster dem vorgegebenen Schwellwert entspricht, der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächsthöhere Stromstufe erhöht wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster größer als der vorgegebene Schwellwert ist und der Vorladestrom des nächsten PWM-Schaltzykluses gegenüber dem Vorladestrom des PWM-Schaltzykluses auf eine nächstniedrigere Stromstufe erniedrigt wird, falls die erfasste Ausgangsspannung in einem vorgegebenem Zeitfenster kleiner als der vorgegebene Schwellwert ist.
Steuereinheit nach Anspruch 5, wobei der Halbleiterschalter (13) ein Leistungs-MOSFET (31) ist.
Steuereinheit nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Ansteuerungseinheit (15) Konstantstromquellen (27) umfasst.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Ansteuerungseinheit (15) geschaltete Widerstände umfasst.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Auswertungslogik (22) ein digitaler Logikschaltkreis (23) ist.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Steuereinheit (10) weiter einen Mikrocontroller (29) mit einer Datenschnittstelle (30) zum Programmieren des vorgebbaren Zeitpunktes aufweist.
Halbbrückenschaltung zum Ansteuern eines Gleichstrommotors (32), welche eine Steuereinheit (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 aufweist.