DE102014012790B4 - Verfahren zur Regelung des Betriebsstromes einer Brückenschaltung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers (11, Z), der zwei Anschlüsse (5, 6) und zwar einen ersten Anschluss (5) und einen zweiten Anschluss (6) aufweist, mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10) wobei zwischen dem Potential einer ersten Versorgungsleitung (1) und dem Potenzial einer zweiten Versorgungsleitung (2) eine Betriebsspannung (Ub) abfällt, mit den Schritten• Einspeisen eines ersten Ausgangsstromes (I3) in den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11, Z) durch eine erste steuerbare Stromquelle (IS3), die der anderen Seite niederohmig, insbesondere über einen oder mehrere niederohmige Messwiderstände (Rmb, Rmc), mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und• gleichzeitiges Einspeisen eines vierten Ausgangsstromes (Ig) in den zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z) durch eine vierte steuerbare Stromquelle (IS9), die auf der anderen Seite niederohmig, insbesondere über einen oder mehrere niederohmige Messwiderstände (Rmd, Rme), mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und• gleichzeitiges Einspeisen eines zweiten Ausgangsstromes (I4) durch eine unabhängige zweite regelbare Stromquelle (IS4) in einen zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) und von dort in einen zweiten externen Widerstand (R4) und von dort in den besagten ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (Z) durch die Serienschaltung aus mindestens der zweiten regelbaren Stromquelle (IS4), die Teil der Regelschaltung (10) ist, und mindestens eines zweiten externen elektrischen Widerstands (R4), der nicht Teil der Regelschaltung (10) ist, der -so vorhanden- von einem ersten optionalen Widerstand (R3) verschieden ist, und• wobei die zweite regelbare Stromquelle (IS4) auf der anderen Seite niederohmig mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und• gleichzeitiges Einspeisen eines dritten Ausgangsstromes (I8) durch eine dritte regelbare Stromquelle (IS8) in einen dritten Ausgang (8) der Regelschaltung (10) und von dort in einen dritten externen Widerstand (R8) und von dort in den besagten zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z, 11) durch die Serienschaltung aus mindestens der dritten regelbaren Stromquelle (IS8), die Teil der Regelschaltung (10) ist, und mindestens des dritten externen elektrischen Widerstands (R8), der nicht Teil der Regelschaltung (10) ist, der -so vorhanden- von dem ersten optionalen Widerstand (R3) verschieden ist, und• wobei die dritte regelbare Stromquelle (IS8) auf der anderen Seite niederohmig mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und• Regeln des ersten Ausgangsstromes (I3) und des zweiten Ausgangsstromes (I4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von einem Messparameter (I3_4, UI_istb, UI_ist_b) in der Art,• dass bei betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) in einem ersten Betriebsspannungsbereich (A) erst die erste steuerbare Stromquelle (IS3) einen von Null verschiedenen positiven oder negativen Ausgangsstrom (IS3) liefert und• dass dann in einem betragsmäßig an den ersten Betriebsspannungsbereich (A) unmittelbar angrenzenden zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) die zweite Stromquelle (IS4) einen von Null verschiedenen zweiten positiven oder negativen Ausgangsstrom (I4) liefert, der betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, und der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) um den Wert dieses zweiten Ausgangsstromes (I4) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) zunehmend betragsmäßig vermindert und• dass dann in einem betragsmäßig an den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) unmittelbar angrenzenden dritten Betriebsspannungsbereich (C) die zweite Stromquelle (IS4) einen betragsmäßig von der Betriebsspannung (Ub) unabhängigen und von Null verschiedenen zweiten positiven oder negativen Ausgangsstrom (I4) liefert und der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) vernachlässigbar, mindestens aber betragsmäßig kleiner als 1 % des Betrags des zweiten Ausgangsstromes (I4) ist und• Regeln des dritten Ausgangsstromes (I8) und des vierten Ausgangsstromes (I9) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von einem Messparameter (I8_9,UI_istd) in der Art, dass bei betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub)• in einem ersten betragsmäßigen Betriebsspannungsbereich (A) erst die die vierte steuerbare Stromquelle (IS9) einen von Null verschiedenen negativen oder positiven Ausgangsstrom (IS9) liefert und• dann in einem betragsmäßig an den ersten Betriebsspannungsbereich (A) unmittelbar angrenzenden zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) die dritte Stromquelle (IS8) einen von Null verschiedenen dritten negativen oder positiven Ausgangsstrom (I8) liefert, der betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, und der vierte Ausgangsstrom (I9) der vierten Stromquelle (IS9) um den Wert dieses dritten Ausgangsstromes (I8) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) zunehmend betragsmäßig vermindert wird und• dann in einem betragsmäßig an den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) unmittelbar angrenzenden dritten Betriebsspannungsbereich (C) die dritte Stromquelle (IS8) einen betragsmäßig von der Betriebsspannung (Ub) unabhängigen und von Null verschiedenen dritten negativen oder positiven Ausgangsstrom (I8) liefert und der vierte Ausgangsstrom (I9) der vierten Stromquelle (IS9) betragsmäßig vernachlässigbar, mindestens aber kleiner als 1% des Betrags des dritten Ausgangsstromes (I8) ist und• wobei die Summe aller Ausgangsströme (I3+I4+I8+I9) des ersten Ausgangsstroms (I3) und der zweiten Ausgangsstroms (I4) und des dritten Ausgangsstroms (I8) und des vierten Ausgangsstroms (I9) und ggf. weiterer Ausgangsströme, die den Verbraucher (Z, 11) versorgen, bis auf einen Leckstrom zumindest zeitweise null oder zumindest zeitweise nach Integration über die Zeit wiederholend null oder nahezu null ist, wobei nahezu null bedeutet, dass der Betrag des Reststroms kleiner als 5% des maximalen Betrags des größten Ausgangsstroms ist gekennzeichnet dadurch,• dass durch die Regelung des Stromes, auch der Ort, an dem die Verlustleistung durch die Regelung des Stromes anfällt, durch einen weiteren Regelparameter dadurch bestimmt wird,◯ dass die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I3+I4) aus dem ersten Ausgangsstrom (I3) und dem zweiten Ausgangsstrom (I4) auf den ersten Ausgangsstrom (I3) und den zweiten Ausgangsstrom (I4) der Regelschaltung (10) von mindestens einem Regelparameter, d.h. einem Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist, der in der Regelschaltung (10) ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle (ST) oder ein anderes Signal (PWM) vorgegeben wird undo gleichzeitig die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I8+I9) aus dem dritten Ausgangsstrom (I8) und dem vierten Ausgangsstrom (I9) auf den dritten Ausgangsstrom (I8) und den vierten Ausgangsstrom (I9) der Regelschaltung (10) von mindestens dem besagten Regelparameter, d.h. dem besagten Verteilungsparameter (Vp), oder einem zweiten Regelparameter, d.h. einem zweiten Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist.

Description

  • Einleitung und Stand der Technik
  • Für viele Anwendungen ist eine geregelte elektrische Energieversorgung notwendig. Insbesondere bei der Regelung der Versorgung von LED-Leuchten im Kfz sind besondere Anforderungen zu erfüllen. Hierbei steht LED für eine lichtemittierende Diode.
  • Die zu versorgenden LEDs sind in der Regel in Serie, seltener parallelgeschaltet und werden typischerweise durch eine Stromquelle versorgt. Diese geregelte Stromquelle, wird aus einer Energiequelle, typischerweise das Board-Netz eines Kfz, gespeist.
  • Hierbei tritt das Problem auf, dass die Regelung der Stromquelle zu einem erheblichen Leistungsverlust innerhalb der Stromquellenschaltung führt. Dies hat dahingehend Konsequenzen, dass bei einer monolithischen Integration in Form einer integrierten Schaltung (IC) zusätzliche IC-Flächen notwendig werden, um die für den jeweiligen Halbleiter kritische Temperatur nicht zu überschreiten. Gleichzeitig sind ggf. besondere Maßnahmen zur Kühlung im Gehäuse der Stromquelle erforderlich.
  • Ein typisches Beispiel für eine Vorrichtung zeigt die Veröffentlichung US 2009/0033243 A1 in deren 3. Dort werden drei LEDs mittels jeweils einer separaten Stromquelle angesteuert. Da die Transistoren nicht komplett aufgesteuert werden, fällt eine relativ hohe Verlustleistung an. Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, den Strom durch die LEDs mittels Vorwiderständen zu begrenzen. (2 der US 2009/0033243 A1 ) Hierdurch wird der energetische Wirkungsgrad bei Vollaufsteuerung vermindert.
  • In der aus der US 2013/0049597 A1 bekannten Vorrichtung wird eine LED Gruppe mit einem aus mehreren, seriell verschalteten Teilwiderständen zusammengesetzten Strombegrenzungswiderstand betrieben. Hierbei können Abgriffe, die über Schalttransistoren betrieben werden, den Widerstand durch Überbrückung von Teilwiderständen verkürzen. Der Strom durch die Anordnung wird über einen Shunt-Widerstand erfasst. Ein Vorteil der Vorrichtung gemäß der US 2013/0049597 A1 ist, dass die Widerstände außerhalb der Steuerschaltung angeordnet werden können und diese nicht notwendigerweise aufheizen. Für einen Linearregler ist es jedoch zweckmäßig, wenn auch Zwischenwerte eingenommen werden können. Daher löst diese Schaltung das Problem nicht.
  • Aus der DE 10 2007 001 716 A1 ist eine LED Ansteuervorrichtung bekannt, bei der mittels zweier Stromquellen eine Serienschaltung von LED-Paaren versorgt wird. Zwischen einer Stromquelle und der Serienschaltung aus LED-Paaren ist dabei eine weitere LED geschaltet.
  • Aus der DE 10 2010 005 907 A1 ist eine LED Ansteuervorrichtung bekannt, die mittels einer I2C-Busschnittstelle bzw. mittels einer PWM-Schnittstelle angesteuert wird.
  • Aus der EP 1 454 511 B1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines LED-Signals mit n Treibern bekannt. Gemäß der technischen Lehre der EP 1 454 511 B1 weist jeder Treiber eine Steuerung zum Ansteuern mindestens einer Leuchtdiode auf. Jede Steuerung ist gemäß der technischen Lehre der EP 1 454 511 B1 über einen in Reihe geschalteten Widerstand mit der Betriebsspannung des LED-Signals verbunden - Gemäß der technischen Lehre der EP 1 454 511 B1weistjede Steuerung eine in einem Bypass-Zweig zur mindestens einen Leuchtdiode angeordnete erste Stromquelle zur Vorgabe eines den durch die mindestens eine Leuchtdiode fließenden Strom reduzierenden Parallelstromes auf. Laut des Textes der EP 1 454 511 B1 ist das Besondere der technischen Lehre der EP 1 454 511 B1 , dass jede erste Stromquelle gesteuert wird und einen Komparator aufweist, dessen Eingänge von einer Schaltschwelle und einem Ist-Wertgeber beaufschlagt sind.
  • Aus der DE103 59 196 A1 ist eine Leuchtmittelanordnung bekannt, die mindestens eine Leuchtdiode mit einem in Serie vorgeschalteten Vorwiderstand umfasst. Gemäß der technischen Lehre der DE103 59 196 A1 können Leuchtdiode und Vorwiderstand über elektrische Anschlüsse mit einer Versorgungsspannung versorgt werden, sodass ein Gesamtstrom durch die Leuchtmittelanordnung fließt. Gemäß der technischen Lehre der DE103 59 196 A1 ist ein mindestens zu der Leuchtdiode oder zu der Leuchtdiode und dem Vorwiderstand parallel geschaltetes Stromflusssimulationsmittel vorgesehen. Laut der DE103 59 196 A1 ist die Leuchtmittelanordnung mit einer Auswerte- und Steuereinheit ausgestattet, die zur Überwachung der Versorgungsspannung geeignet ist. Laut der DE103 59 196 A1 ist die Auswerte- und Steuereinheit weiterhin dazu geeignet, das Stromflusssimulationsmittel derart anzusteuern, dass ein vorbestimmter minimal benötigter Gesamtstrom ab dem Unterschreiten eines vorbestimmten Spannungsschwellenwertes bis zum Erreichen einer vorbestimmten minimalen Versorgungsspannung durch die Leuchtmittelanordnung fließt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus einer Regelung des LED-Stroms durch die versorgende Stromquelle herrührende Verlustleistung für die Stromquelle selbst zu minimieren, um hierdurch den Aufwand an IC-Fläche und den gehäusetechnischen Aufwand für eine solche Regelschaltung erheblich zu senken. Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Beschreibung der grundlegenden Erfindung
  • Der grundlegende Gedanke der Erfindung ist es, nicht nur den Strom zu regeln, sondern auch den Ort, an dem die Verlustleistung durch die Regelung des Stromes anfällt und diesen Ort der zusätzlichen Verlustleistung durch einen weiteren Regelparameter zu bestimmen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Grunde ein Transistor, der der regelnde Transistor einer Stromquelle ist, im weitesten Sinne wie ein einstellbarer Widerstand betrachtet werden kann. Hat dieser Transistor einen mittleren Widerstandswert, so fällt ein Maximum an Leistung über den Transistor ab.
  • Es wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass daher ein Betriebsbereich definiert werden kann, in dem dieser Transistor durch einen anderen zweiten Transistor ersetzt werden kann, dem ein externer Widerstand nachgeschaltet ist. Dieser zweite Transistor regelt dann den Strom, wobei ein Teil der Regelverlustleistung nicht im zweiten Transistor selbst, sondern im externen Widerstand abfällt. Somit heizt sich die integrierte Schaltung weniger auf, da die Heizleistung ja außerhalb des Gehäuses in dem besagten externen Widerstand anfällt. Wird ein Strom benötigt, der einen Transistorwiderstand unterhalb der Summe aus Einschaltwiderstand (Ron) des zweiten Transistors und dem externen Widerstand erfordert, so übernimmt wieder der erste Transistor die Regelung.
  • Dieses recht einfache Prinzip lässt sich insofern verallgemeinern, als dass der Strom innerhalb zweier Strompfade durch zwei Parameter jeweils so geregelt wird, dass die Summe der Ströme in den beiden Strompfaden mit einem ersten Parameter korreliert und die Verteilung der Verlustleistung mit einem zweiten zusätzlichen Parameter verknüpft ist. Dies ist der Grundgedanke der Erfindung.
  • Natürlich kann das Prinzip auch auf mehr als zwei Strompfade angewandt werden. In dem Fall kann sowohl zwei- als auch mehrdimensional zwischen den Strompfaden geregelt werden.
  • Im Folgenden wird zur Vereinfachung die Versorgung eines einzelnen Verbrauchers mittels zweier Stromquellen, die in zwei Strompfade einspeisen, beschrieben. Dem Fachmann wird es leicht möglich sein, diese Grundidee auf drei und mehr Strompfade zu erweitern.
  • Es handelt sich also um eine Vorrichtung zur geregelten Versorgung mindestens eines Verbrauchers (11) mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10). Zur Vereinfachung sei angenommen, dass die Regelschaltung (10) über mindestens vier Anschlüsse (1, 2, 3, 4) verfügt. Ein Anschluss (2) sei dabei beispielsweise der Masseanschluss und das Bezugspotenzial der erfindungsgemäßen Regelschaltung (10), die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist. Ein beispielhafter Verbraucher (11) verfügt über zwei Versorgungsanschlüsse (5, 6). Die Anschlüsse (5, 6) des Verbrauchers (11) sind mit einem Ausgang (3) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10) verbunden. Die Regelschaltung (10) wird aus einer geregelten oder ungeregelten Energiequelle (7) mindestens über ihren Versorgungsspannungsanschluss (1) und den Masseanschluss (2) mit elektrischer Energie versorgt. Der zweite Ausgang der Regelschaltung (4) ist über einen zweiten externen Widerstand (R4) ebenfalls mit dem besagten ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) elektrisch verbunden, was beispielsweise einen wesentlichen Unterschied zu der aus der US 2009/0033243 A1 bekannten Vorrichtung darstellt. Dabei kann der Verbraucher (11) auch ein fast beliebiges elektrisches Netzwerk mehrerer Verbraucher sein, die Teil des Verbrauchers (11) sind. Beispielsweise kann es sich in Teilen oder im Ganzen um eine Serien- und/oder Parallelschaltung von LEDs handeln. Wichtig ist nur, dass die Versorgung zumindest eines Teils des Verbrauchers über die Anschlüsse (5, 6) erfolgt.
  • In jedem Fall muss der Verbraucher (11) ein gemeinsames Bezugspotenzial (2) mit der Regelschaltung (10) und der Energiequelle (7) aufweisen. Diese Verbindung kann elektrisch direkt oder aber auch indirekt über einen weiteren Verbraucher oder ein weiteres Verbrauchernetzwerk geschehen. Im Prinzip kommt jede Art von Verbraucher mit komplexem Innenwiderstand einschließlich Motoren etc. als Verbraucher in Frage. Diese Offenlegung konzentriert sich aber auf LEDs als Verbraucher ohne die Allgemeinheit dieser Offenbarung einzuschränken. Beispielweise kann der zweite Anschluss (6) des Verbrauchers (11) direkt mit dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10) verbunden sein. Natürlich ist es möglich, dass in der direkten Verbindung zwischen dem ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) und dem ersten Anschluss des Verbrauchers (5) statt einer direkten Verbindung eine Verbindung über einen ersten externen Widerstand (R3) besteht. Für den erfinderischen Gedanken ist es nur wesentlich, dass dieser erste externe Widerstand (R3) einen anderen Wert als der zweite externe Widerstand (R4) aufweist, da nur dann eine Regelung des Ortes des Anfalls der Regelverlustleistung in gewissem Umfang möglich ist. Natürlich ist es sinnvoll und zweckmäßig, wenn einer der externen Widerstände (R3, R4) einen Wert von Null Ohm hat, was in der Realität einem sehr geringen von Null verschiedenen Wert entspricht. In der Regel wird eine solche Verbindung einfach als direkte Verbindung realisiert, was beispielsweise einem Widerstand von wenigen mOhm entspricht.
  • Die Widerstände (R3, R4) können dann als ungleich angesehen werden, wenn je nach Material der Widerstände diese um mehr als 1% oder besser mehr als 2% oder besser mehr als 5% oder besser mehr als 10% oder besser mehr als 25% oder besser mehr als 50% oder besser mehr als 100% voneinander abweichen. Besonders bevorzugt sind Zuleitungswiderstände zwischen dem ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) und dem zweiten Anschluss des Verbrauchers (6) von weniger als 10 Ohm oder besser weniger als 5 Ohm oder besser weniger als 2 Ohm oder besser weniger als 1 Ohm oder besser weniger als 100 mOhm. Solche niedrigen Widerstände können ganz allgemein im Sinne dieser Offenbarung als mit einem Wert von nahezu null Ohm betrachtet werden. Der Verbraucher (11) wird nun mit der Summe der beiden Ausgangsströme (13 +I4) über seinen ersten Anschluss (5) versorgt. Damit die Regelschaltung (10) ihre eigentliche Kernaufgabe, die Regelung des Stromes durch den Verbraucher (11) wahrnehmen kann, ist es offensichtlich, dass die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) an den Ausgängen (3, 4) der Regelschaltung (10) geregelt werden muss. Diese Summe der Ausgangsströme (I3+I4) muss daher innerhalb der Regelschaltung als ein Ist-Wert gebildet werden. Dieser Ist-Wert (I3+I4) wird dann in der Regelschaltung mit einem Sollwert (Isum), der vorgegeben ist, verglichen. Beide Ströme (I3, I4) werden dann bei Abweichungen zwischen der Summe der Ausgangsströme (I3+I4) und dem Sollwert (Isum) entsprechend nachgeregelt. Im einfachsten Falle geschieht diese „entsprechende“ Nachregelung beispielsweise durch eine Proportionalregelung, bei der die beiden Ströme (I3, I4) der beiden Ausgänge (3, 4) um einen gleichen Faktor nachgeregelt werden. Ein Entsprechen des Sollwerts (Isum) gegenüber dem vorgegebenen Summenstrom (I3+I4) kann natürlich auch kompliziertere Funktionen als die zuvor beschriebene, einfache affine Abbildung umfassen. Wichtig ist, dass diese zumindest zeitweise durch eine bijektive, streng monoton steigende Funktion zwischen dem Sollwert (Isoll) und der Stromsumme (I3+I4) beschrieben werden kann. Der Sollwert (Isum) kann dabei von außen vorgegeben werden oder in der Regelschaltung (10) als interner Referenzstrom (Iref_int) fest vorgegeben werden. Natürlich ist beispielsweise die Umrechnung dieser Größen durch analoge oder digitale Rechenschaltungen in andere Parameter wie beispielsweise Spannungen vor dem Vergleich möglich. Diese besagte Vorgabe des Sollwerts (Isum) kann von außen dabei beispielsweise durch einen Referenzstrom (Iref_ext) oder einen Referenzwiderstand (Rref) oder eine Referenzspannung (UI_soll) eingestellt werden. Bei einer programmierten Vorgabe kann beispielsweise durch eine Datenschnittstelle (ST) ein Wert in ein Register geschrieben werden woraufhin ein Digital-zu-Analog-Converter (ADC) den Sollwert erzeugt. Im Stand der Technik sind hierfür mannigfache Methoden bekannt, sodass eine weitere Ausführung hier nicht notwendig ist.
  • Als zweiter wesentlicher regelbarer Parameter ist die Verteilung des Summenstroms (I3+I4) auf die Ausgangsströme (I3, I4) zu nennen. Da deren Summe (I3+I4) ja durch den besagten Sollwert (Isum) oder einen diesen entsprechenden Sollwert festgelegt ist, wird nur das Verhältnis der Aufteilung zwischen diesen Strömen (I3, I4) durch mindestens einen Regelparameter bestimmt. Dieser wird im Folgenden als Verteilungsparameter (Vp) bezeichnet. Dieser Verteilungsparameter (Vp) kann nach verschiedenen Gesichtspunkten ermittelt werden. Im einfachsten Fall wird dieser von außen über eine Schnittstelle vorgegeben. Beispielsweise kann dies wieder über eine Datenschnittstelle (ST) und ein weiteres Register erfolgen oder über eine PWM-Schnittstelle, wobei das Tastverhältnis beispielsweise den Verteilungsparameter (Vp) oder einen der erwähnten analogen Werte (Iref_ext) wieder gibt. Wesentliche besser ist jedoch die Ermittlung des Verteilungsparameters (Vp) innerhalb der Regelschaltung (10) selbst. Hierfür verfügt die Regelschaltung typischerweise über eine geeignete Komponente, die diese Ermittlung des Verteilungsparameters (Vp) durchführt.
  • Um diesen Verteilungsparameter (Vp) zu ermitteln, ist es zunächst sinnvoll, wesentliche Betriebsparameter der Regelschaltung (10) zu erfassen. Dabei muss diese Erfassung nicht unbedingt ständig erfolgen. Es können für bestimmte Betriebsparameter vorbestimmte Zeitpunkte vorgesehen werden. Hierbei können die Messungen zyklisch oder mit Hilfe eines bandbegrenzten Mess-Trigger-Signals erfolgen. Erfüllt das Signal bestimmte Bedingungen, z.B. einen Nulldurchgang, so erfolgt eine Messung. Letztere Methodik hat den Vorteil, dass möglicherwiese die Anforderungen der elektromagnetischen Verträglichkeit beachtet werden können. Dies hängt jedoch vom konkreten Anwendungsfall ab. Als besonders sinnvolle Messgrößen haben sich eine Messung des Ausgangsstromes (I3, I4) der Regelschaltung (10) und/oder eine Messung der Ausgangsspannung (U3, U4) der Regelschaltung (10) und/oder eine Messung der Ausgangsleistung (P3, P4) der Regelschaltung (10) sowie die Messung von Betriebstemperaturen (T) herausgestellt. Letztere können beispielsweise in der Regelschaltung (10) selbst und/oder in Teilen der Regelschaltung (10) und/oder in der Nähe der Regelschaltung (10) und/oder in der Nähe eines Widerstands (R3, R4) und/oder in der Nähe eines Verbrauchers (11) gemessen werden. Einer oder mehrerer dieser Werte können dann durch analoge und/oder digitale Berechnung zu dem besagten Verteilungsparameter (Vp) umgeformt werden. Natürlich ist eine mehrdimensionale Regelung, die sowohl die Stromsumme (I3+I4) als auch die Stromverteilung zwischen den Ausgangsströmen (I3, I4) regelt, sinnvoll, da aufgrund der Messungen insbesondere fehlerhafte Zustände detektiert werden können, was beispielsweise zum Abschalten der Regelschaltung durch Abschaltung eines oder mehrerer Ausgänge (3, 4) führen kann. Insofern ist es sinnvoll, dass nicht nur die aktuellen Werte dieser Messwerte, sondern auch deren vergangene Werte und vergangene Werte für den Sollwert der Stromsumme (Isum) und den Verteilungsparameter (Vp) für die Berechnung der aktuellen Sollwerte für die Stromsumme (Isum) und den Verteilungsparameter (Vp) herangezogen werden. Diese vergangenen Werte werden ggf. in einem geeigneten analogen oder digitalen Speicher zwischengespeichert. Es kann sich bei den besagten analogen Speichern dabei beispielsweise um einen Tiefpass oder eine Sample-and-Hold-Schaltung handeln.
  • Alle diese gemessenen Parameter und auch der Verlauf der gespeicherten Werte sowie deren zeitliche einfachen und höheren Ableitungen und aus diesen abgeleitete Werte können jeweils mit Sollwerten verglichen werden.
  • Die Vorrichtung west daher eine Komponente, typischerweise einen Regler (RG), auf, die einen der gemessenen Werte oder einem zwischen-gespeicherten Messwert oder einem daraus abgeleiteten Wert mit einem zugehörigen Sollwert vergleicht. Der Vergleich erfolgt durch den Regler (RG) in der Weise, dass der Regler prüft, ob der besagte gemessene Wert kleiner als der Sollwert oder größer als der Sollwert ist. Natürlich ist es in manchen Fällen sinnvoll, dass der Regler prüft, ob der gemessene Wert gleich einem Sollwert ist. Dies bedeutet, dass der gemessene Wert innerhalb eines Toleranzbands um den Sollwert liegen muss. Es handelt sich also eher um ein Soll-Band. Natürlich ist es dann nicht sinnvoll, diese gemessenen Werte gleichzeitig als größer oder kleiner zu bewerten. Als Messwerte für einen solchen Vergleich können beispielsweise einer der Ausgangsströme (I3, I4, I8) oder eine der Ausgangsspannungen (U3, U4, U8) oder eine der Ausgangsleistungen (P3, P4, P8) oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme (I3+I4, I3+I4+I8) oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen (P3+P4, P3+P4+P3) oder die von der Energiequelle (7) zur Verfügung gestellten Betriebsspannung (Ub) oder die Temperatur (T) der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) oder die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines externen Widerstands (R3, R4, R8) oder die Temperatur (T) in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands (R3, R4, R8) oder ein zwischengespeicherter Wert dieser Werte oder eine aus diesen Werten und/oder deren zwischengespeicherten Werten abgeleitete Größe
    verwendet werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass es bereits zu guten Ergebnissen führt, wenn der Verteilungsparameter (Vp) die Betriebsspannung (Ub) ist oder mit dieser korreliert. Es ist aber ebenso denkbar, als Verteilungsparameter (Vp) einen der Ausgangsströme (I3, I4) oder eine der Ausgangsspannungen (U3, U4) oder eine der Ausgangsleistungen (P3, P4) oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme (I3+I4) oder die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen (P3+P4) oder die Temperatur (T) der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) oder die Temperatur (T) in der Nähe eines Verbrauchers (11) oder die Temperatur (T) in der Nähe eines Widerstands (R3, R4) oder die Temperatur (T) eines Kühlmittels oder Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands (R3, R4) zu verwenden.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) in Abhängigkeit von einer der Ausgangsspannungen (U3, U4) oder in Abhängigkeit von einer der Ausgangsleistungen (P3, P4) oder in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsleistungen (P3+P4) oder in Abhängigkeit von der der Temperatur (T) der Regelschaltung (10) oder der Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) oder der Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) oder der Temperatur (T) in der Nähe eines Verbrauchers (11) oder der Temperatur (T) in der Nähe eines Widerstands (R3, R4) zu regeln. Statt der vorgenannten Werte können ersatzweise oder zusätzlich auch gespeicherte Werte dieser Werte und/oder aus diesen Werten abgeleitete Größen oder die Betriebsspannung (Ub) für die Regelung zu verwenden.
  • Wie bereits erwähnt, eröffnen die vorhandenen Messwerte die Möglichkeit, diese für eine Fehlererkennung zu nutzen. Daher verfügt eine erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur über Komponenten, um diese Messungen vorzunehmen und daraus die besagten Regelsignale (Isoll, Vp) zu erzeugen, sondern vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, auch über eine, die die Funktion einer Fehlerüberwachung hat. Diese gibt mindestens ein Fehlersignal (Sstat) aus, das einen Fehler signalisieren kann. Ein solches Fehlersignal (Sstat) kann auch ein der Inhalt eines Registers oder eines Bits sein, der über eine digitale Schnittstelle, z.B. eine Datenschnittstelle (ST), gelesen werden kann und dessen Wert durch die besagte Komponente erzeugt wird. Eine analoge Signalisierung über spezielle Leitungen ist natürlich auch möglich.
  • Von besonderer Wichtigkeit ist dabei, dass diese Komponente auch Fehlerbotschaften anderer System, die nicht Teil der Regelschaltung sind, empfangen können sollte. So sollte die Komponente vorzugsweise mit dem Fehlersignal einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung verkettet werden können. Dies ermöglicht es, dass beispielsweise ein Fehler an einem Modul, bestehend aus Regelschaltung und Verbrauchern, alle mittels Verkettung verbundenen Module abschalten kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Verkettung beispielsweise mittels einer Wired-Or-Schaltung und einem Pull-Up-Widerstand des Fehlersignals (Sstat) geschieht.
  • Als Fehler-Modi, die besonders bevorzugt erkannt werden sollen, ist zu nennen
    1. a) ein „Open-Fehler“, bei dem eine Unterbrechung oder signifikante Einschränkung des Stromflusses durch einen Verbraucher erkannt wird, und
    2. b) ein Kurzschluss, bei dem ein Verbraucher überbrückt ist, oder einen massiv abgesenkten Innenwiderstand aufweist.
  • Ein Merkmal für einen „Open-Fehler“ kann beispielsweise ein Ausgangsstrom (I3, I4) sein, der kleiner als 10% oder 20% oder 30% oder 40% oder 50% eines vorgegeben Soll- oder Erwartungswertes ist. Hierbei hat sich ein Wert von kleiner als 30% als besonders vorteilhaft gezeigt.
  • Als ein Merkmal für einen Kurzschluss kann eine Ausgangsspannung (U3, U4) verwendet werden, die an mindestens einem der Ausgänge (3, 4) der Regelschaltung (10) kleiner als ein vorgegebener Sollwert ist. Im Falle einer Stromversorgung für eine LED-Kette hängt dieser Sollwert von der Anzahl der LEDs ab. Er kann beispielsweise einen Wert von 0,5V oder 0,1V oder 1,5V aber auch andere Werte haben. Im Falle einer LED-Schaltung ist es übrigens sinnvoll, wenn mindestens einer der Widerstände (R3, R4) einen Wert von Null Ohm oder nahezu Null Ohm hat. Dies ist so zu interpretieren, dass er einen Wert von weniger als 10Ohm oder besser weniger als 5Ohm oder besser weniger als 2Ohm oder besser weniger als 1Ohm oder besser weniger als 100mOhm habe sollte.
  • Wird nun ein solcher Fehler von extern mittels Signalisierung oder durch Messung oder durch Abweichung von einem Sollwert oder Sollwertbereich oder einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf oder Verlauf-Bereichs eines der zuvor besprochenen Parameter und /oder einer der zuvor beschriebenen Regelgrößen und/oder einer aus diesen abgeleiteten Größe durch eine Komponente der Regelschaltung (10) erkannt, so ist eine möglich Maßnahme, die eine optionale Steuerung innerhalb der Regelschaltung (10) ergreifen kann, dass die Energieversorgung zumindest eines Verbrauchers (11) in Form der durch die Regelschaltung (10) an diesen abgegebenen Energie reduziert oder eingestellt wird.
  • Eine besondere Form der Selbstdiagnose der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch erfolgen, dass einer der Stromzweige, beispielsweise der zweite Anschluss (4) der Regelschaltung (10) nicht mit Strom versorgt wird und die Spannung an diesem Zweig, in diesem Beispiel die zweite Ausgangsspannung (U4), gemessen wird. Hierdurch kann der Zustand einer als Verbraucher (11) agierenden LED-Kette zuverlässiger bestimmt werden. Allerdings stellt eine solche Messung eine Störung des Betriebes dar. Daher kann diese Messung, wenn überhaupt, nur zeitweilig und typischerweise nur mit einem gewissen zeitlichen Mindestabstand und beispielsweise periodisch erfolgen. Eine mögliche Selbstdiagnose in Form einer Fehlererkennung erfolgt daher zumindest für einen möglichen Fehler nur zu bestimmten Zeiten und nicht kontinuierlich.
  • Die Regelcharakteristik einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung für die Energieversorgung von LEDs gestaltet sich nun so, dass diese in Abhängigkeit von der Betriebsspannung (Ub) mehrere Betriebsspannungsbereiche aufweist. Für die folgenden Ausführungen wird zur Vereinfachung angenommen, dass der erste Widerstand (R3) den Wert Null Ohm hat. Sind mehrere Zweige vorhanden, so sollte ein Widerstand den Wert Null haben. In einem ersten Betriebsspannungsbereich (A) schalten die Leuchtdioden (LEDs) noch nicht durch. Daher steigt in diesem Betriebsspannungsbereich der Strom durch die LEDs und damit die abgegebene Leistung in Abhängigkeit von der Betriebsspannung (Ub) an. In diesem Betriebsspannungsbereich wird durch die Regelschaltung der Sollstrom (Isum) noch nicht an die LEDs (11) abgegeben, da der Summenstrom (I3+I4) nicht durch die Regelschaltung (10), sondern durch die LEDs, also den Verbraucher (11), begrenzt wird. Beim Übergang vom Betriebsspannungsbereich A in einem zweiten Betriebsspannungsbereich B liefert der erste Ausgang (3) den gesamten Strom. Der erste Ausgang (3) ist in diesem Beispiel direkt mit dem Verbraucher (11) verbunden. Der Ausgangsstrom (I4) des zweiten Ausgangs (4), der über den zweiten externen Widerstand (R4) mit dem Verbraucher (11) verbunden ist, ist an diesem Betriebsspannungspunkt noch 0A. Der erste Ausgang (3) muss deshalb den gesamten Summenstrom (I3+I4) liefern, weil ein Spannungsabfall über den zweiten externen Widerstand (R4) am zweiten Ausgang (4) nicht gewünscht ist. Mit dem Übergang in den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) würde der Regler der ersten Stromquelle (IS3) am ersten Ausgang (3), um nicht mehr Strom liefern zu müssen, seinen Innenleitwert, der parallel zur Stromquelle (IS3) liegt, erniedrigen müssen, Dies würde zu einem steigenden Leistungsverlust in diesem Regler führen. Daher übernimmt der zweite Ausgang (4) nun nach und nach einen Teil des Summenstromes (I3+I4). Dies geschieht beispielsweise in der Weise, dass die erste Ausgangsspannung (U3) am ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) und damit die Spannung, die über die LEDs und damit den Verbraucher (11) abfällt, konstant gehalten wird. Dies bedeutet, dass der Strom (I3+I4) durch die LEDs konstant bleibt. Hierfür wird der zweite Ausgangsstrom (I4) aus dem zweiten Ausgang (4) so eingestellt, dass über den zweiten externen Widerstand (R4), der zwischen dem zweiten Ausgang (4) und den LEDs, also dem zweiten Anschluss des Verbrauchers (6), geschaltet ist, die zusätzliche Spannung abfällt. Daher steigt in diesem Betriebsspannungsbereich B die zweite Widerstandsverlustleistung (PR4) des zweiten externen Widerstands (R4) parabolisch an, während die LED-Verlustleistung (PLED), die in den LEDs freigesetzt wird, gleichbleibt. Ab einem bestimmten Punkt liefert die Stromquelle (IS4) des zweiten Ausgangs (4) nicht mehr genügend Strom (I4), um die Spannung über dem zweiten externen Widerstand (R4) mit weiter steigender Betriebsspannung (Ub) weiter steigen zu lassen. Dieser Punkt markiert den Übergang zu einem weiteren Betriebsspannungsbereich C, in dem sowohl die zweite Widerstandsverlustleistung (PR4) im zweiten externen Widerstand (R4) als auch die LED-Verlust Leistung (PLED) in den LEDs nahezu konstant bleiben. Die zusätzliche Verlustleistung muss nun in der Regelschaltung (10) selbst beseitigt werden, was nur bis zu einem weiteren Betriebsspannungspunkt erfolgen kann. Dann erfolgt ein Übergang in einen vierten Betriebsspannungsbereich (D), in dem die Leistung insgesamt abgesenkt werden muss, um eine Zerstörung der Regelschaltung (10) und/oder der LEDs, also des Verbrauchers (11), zu verhindern. In diesem vierten Betriebsspannungsbereich (D) ist typischerweise keine korrekte oder vollständige Funktion des Verbrauchers (11) oder aller Verbraucher mehr gegeben oder möglich.
  • Werden mehr als zwei Ausgänge für die Versorgung eines Verbrauchers (11), hier einer LED-Kette, benutzt, so sind natürlich komplexere Bereichsmuster denkbar.
  • In dem zweiten und dritten Betriebsspannungsbereich (B) und (C) wird also die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) jeweils konstant gehalten. In dem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) wird mit dem Ausgangsstrom (I4) des zweiten Ausgangs (4) nachgeregelt, während im dritten Betriebsspannungsbereich (C) durch den Spannungsabfall über die Regelschaltung (10) der Summenstrom (I3+I4) durch den Verbraucher (11) nachgeregelt wird und konstant gehalten wird. Der vierte Betriebsspannungsbereich (D) ist ein Betriebsspannungsbereich, der typischerweise außerhalb der jeweiligen Spezifikation für die Regelschaltung (10) liegt und daher nur Notlaufeigenschaften aufweisen muss. Natürlich ist es denkbar, mehrere solcher Regelschaltungen (10) beispielsweise für eine RGB-Licht-Regelung einzusetzen. Hierfür werden beispielsweise drei LED-Ketten in den Farben Rot, Grün und Blau benötigt. In dieser beispielhaften Ausprägung wird jede dieser LED-Ketten durch jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Energie versorgt. Für die Einstellung der richtigen Farbe ist es daher sinnvoll, für diesen Zweck diese Dreifach-Regelschaltung mit einem Farb-Sensor (MF) zu kombinieren. Dieser liefert drei Ist-Werte, mit denen die jeweiligen Stromsummen Isum_r, Isum_g und Isum_b nachgeregelt werden können. Als externer Sollwert können dann drei Werte vorgegeben werden, die je nach verwendeten Farbmodell durch einen Rechner in die Sollwerte Isum_r, Isum_g und Isum_b umgerechnet werden. Natürlich ist auch die direkte Vorgabe der Sollwerte durch eine externe Beschaltung und/oder mittels einer Programmierung denkbar. Eine solche externe Beschaltung kann beispielsweise durch Referenzströme (Iref_ext_1, Iref_ext_2, Iref_ext_3) erfolgen, die über externe Widerstände (Rref_1, Rref_2, Rref_3) eingeprägt werden.
  • An dieser Stelle sei abschließend noch erwähnt, dass es bei geeigneter Ausgestaltung des jeweiligen externen Widerstands (R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8) möglich ist, bei diesen Betriebstemperaturen zuzulassen, die weit über den Betriebstemperaturen liegen, die für Halbleiter und damit eine Realisierung der erfindungsgemäßen Regelschaltung (10) als integrierte Schaltung erlaubt sind. Auch kann der externe Widerstand (R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8) an einem anderen Ort als die Regelschaltung (10) montiert werden. Dies erlaubt es, beispielsweise, durch eine geeignete thermische Isolation beispielsweise zwischen externem Widerstand (R3, R4, R4_1, R4_2, R4_3, R8) und Regelschaltung (10) diese vor einer zu hohen Temperaturlast zu schützen. Der Widerstand fungiert damit als eine Art elektrischer Kühler bezogen auf das System, was den Charakter der Erfindung besonders deutlich macht. Es ist daher ein Merkmal einer entsprechenden Ausprägung der Erfindung, dass ein externer Widerstand (R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3) in einer solchen räumlichen Entfernung von der Regelschaltung (10) montiert oder thermisch sonst wie isoliert ist, sodass bei Erreichen der maximalen bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur (TR) des betreffenden externen Widerstands (R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3) die Temperatur der Regelschaltung (10) im besten Fall um nicht mehr als 10°C oder schlechter nicht mehr als 20°C oder schlechter nicht mehr als 40°C oder schlechter nicht mehr als 80°C erhöht wird.
  • Auf der anderen Seite ist eine Kühlung dann besonders effektiv, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem externen Widerstand und seiner Kühlung, beispielsweise einem Kühlmittel oder einem Kühlkörper maximiert wird. Dies kann durch Temperaturmaximierung der Betriebstemperatur des externen Widerstands geschehen. Es ist daher ein Merkmal einer Ausprägung der Erfindung, wenn ein externer Widerstand (R3, R4, R8, R4_1, R4_2, R4_3) in einem spezifikationskonformen Betriebszustand der Regelschaltung (10) eine Temperatur von (TR) von größer als 150°C oder besser größer als 200°C oder besser größer als 250°C oder besser größer als 350°C oder besser größer als 450°C erreicht. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, die Kühlung durch flüssiges Metall, also beispielsweise Blei oder Zinn etc. vorzunehmen. Dabei kann auch die Schmelzwärme ausgenutzt werden, wenn die Belastungen nur kurzzeitig sind. Die Vorrichtung ist daher in der Lage, sehr große Spitzenlasten erfolgreich zu regeln, was sie signifikant vom Stand der Technik unterscheidet.
  • Figurenliste
    • 1 beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10) mit einer einzelnen LED-Kette (11) als Verbraucher.
    • 2 beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10) aus 1 mit einer einzelnen LED-Kette (11) als Verbraucher und einem zusätzlichen ersten Widerstand R3.
    • 3 beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Regelschaltung (10) aus 1 mit einer einzelnen LED-Kette (11) als Verbraucher und nun drei Ansteuerkanälen und drei Stromquellen (IS3, IS4, IS8).
    • 4 beispielhafte Grundstruktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei LED-Ketten (11_1, 11_2, 11_3) als Verbraucher und drei erfindungsgemäßen Regelschaltungen (10_1, 10_2, 10_3) und einer Fehler-Detektion (FD), einem Farb-sensor (MF) und einem Farbregler (FR)
    • 5 zeigt die beispielhafte Veränderung der Stromquellen- und Summenströme mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub)
    • 6 zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED, der Regelschaltung (10) und im Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub) 7 zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED, der Regelschaltung (10) und im Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub) bei drei Stromquellen.
    • 8 zeigt eine vereinfachte Minimalversion der 1 mit einer Summenstromsteuerung des Verteilungsfaktors.
    • 9 zeigt eine beispielhafte Realisierung des Systems der 1 mit einer gemeinsamen Strommessvorrichtung und keinen weiteren Messvorrichtungen auf Basis eines Differenzverstärkers.
    • 10 zeigt eine vereinfachte Minimalversion der 1 mit einer Summenstromsteuerung zweier paralleler Stromquellen (IS3, IS4).
    • 11 zeigt eine beispielhafte Realisierung des Systems der 1 mit einer gemeinsamen Strommessvorrichtung auf Basis zweier unabhängiger Stromquellen (TR3b, TR4b).
    • 12 zeigt eine beispielhafte Realisierung des Systems der 1 mit einer gemeinsamen Strommessvorrichtung (Rmb) auf Basis zweier unabhängiger Stromquellen (TR3b, TR4b) mit konkreter Ausgestaltung der Offset-Spannungsquelle (V3, V4),
    • 13 Zeigt eine Verallgemeinerung der 12 als Halbbrücke, wobei die Stromquellen auch negative Ströme liefern können.
    • 14 Zeigt eine Verallgemeinerung der 13 als Voll- oder H-Brücke, wobei beide Anschlüsse einer komplexen Last durch je eine Halbbrücke getrieben werden.
    • 15 zeigt eine Verallgemeinerung der 14, wobei der Verbraucher mit beiden Versorgungsspannungsanschlüssen an je eine erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend 1 angeschlossen ist, die über einen gemeinsamen Regler (RG) gesteuert werden.
    • 16 zeigt die Ansteuerung einer Drehstromlast am Beispiel eines sternförmig verschalteten Stators eines beispielhaften BLDC-Motors mit drei Ansteuerungen entsprechend 9 je Statorspule. Die Verwendung von Halbbrücken entsprechend 13 ist sinnvoll.
    • 17 zeigt die beispielhafte Veränderung der Stromquellen- und Summenströme mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub), wenn bei einer sehr hohen Strombelastung ein geringer Teil des Stromes durch die erste Stromquelle (IS3) in einem fünften Betriebsspannungsbereich (E) zusätzlich geliefert wird, was von der 5 abweicht.
    • 18 zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED, der Regelschaltung (10) und im Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub), wenn bei einer sehr hohen Strombelastung ein geringer Teil des Stromes durch die erste Stromquelle (IS3) in einem fünften Betriebsspannungsbereich (E) zusätzlich geliefert wird, was von der 5 abweicht.
    • 19 entspricht 1 mit einer induktiven Last und zwei FreilaufDioden statt einer LED-Last.
    • 20 entspricht 3 mit einer induktiven Last und zwei FreilaufDioden statt einer LED-Last.
    • 21 entspricht 4 mit je einer induktiven Last und zwei Freilauf-Dioden statt einer LED-Last. Hierbei kann es sich beim Massepunkt beispielsweise um den Sternpunkt eines Drehstrommotors handeln.
    • 22 entspricht 1 mit einer kapazitiven Last statt einer LED-Last.
    • 23 entspricht 2 mit einer kapazitiven Last statt einer LED-Last.
    • 24 entspricht 3 mit einer kapazitiven Last statt einer LED-Last.
    • 25 entspricht 4 mit je einer kapazitiven Last statt einer LED-Last.
    • 26 entspricht 11 mit einer Regelung über eine Spannungsmessung.
    • 27 entspricht einer Kombination der 11 und 26 mit einer Regelung über Leistungsmessung.
  • Figurenbeschreibung
  • Die folgenden Figuren geben nur einige mögliche Konfigurationen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder. Die erfindungsgemäßen Möglichkeiten ergeben sich aus der vorangegangenen und den folgenden Beschreibungen und den Ansprüchen als Gesamtheit, sowie den zitierten Schriften, die Teil dieser Offenbarung sind.
  • 1 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Regelschaltung (10). Sie weist die beiden Ausgänge (3, 4) auf und für jeden dieser Ausgänge (3, 4) eine zugehörige Stromquelle (IS3, IS4), die durch einen Regler (RG) gesteuert wird. Der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) wird direkt in den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11), einer LED-Kette, geleitet. Der zweite Ausgangsstrom (I4) der zweiten Stromquelle (IS4) wird über den Widerstand (R4) geleitet und erzeugt dort einen Spannungsabfall. Die Ausgangsspannungen (U3, U4) werden durch Messvorrichtungen (MU3, MU4) erfasst und dem Regler RG als Messwert zugeführt. Ebenso werden der erste und zweite Ausgangsstrom (I3, I4) durch zwei weitere Messvorrichtungen (MI3, MI4) erfasst und dem Regler (RG) ebenfalls als Messwert zugeführt. Die Leistungen (P3, P4) werden durch Leistungsmessvorrichtungen (MP3, MP4) erfasst und als Messwert dem Regler (RG) zugeführt.
  • Ebenso wird die Betriebsspannung (Ub) durch eine Messvorrichtung (MUb) erfasst und als Messwert dem Regler (RG) zugeführt. Nicht alle diese Messwerte sind für eine erfolgreiche Realisierung erforderlich. Hier soll lediglich das Potenzial der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt werden. Eine Temperaturmessvorrichtung (MT) misst die Temperatur (T) und stellt diese dem Regler (RG) zur Verfügung. Der Regler (RG) steuert mit Hilfe dieser Messwerte und ggf. mit der Hilfe von extern erhaltenen Steuervorgaben, hier ein Sollwert (Isoll), sowie mit ggf. gespeicherten und/oder daraus abgeleiteten Größen die Stromquellen (IS3, IS4).
  • 2: Hier ist im Gegensatz zu 1 ein weiterer erster externer Widerstand (R3) eingezeichnet.
  • 3 weist im Gegensatz zu 1 einen weiteren, dritten Ausgang (8) auf, der mit dem ersten Anschluss (5) ebenfalls über einen dritten externen Widerstand R8 verbunden ist. Die zugehörigen Messeinrichtungen (MU8, MI8, MP8) liefern die jeweiligen Messwerte (P8, U8, I8) ebenfalls an den Regler (RG) der die Stromquellen insgesamt steuert. Typischerweise wird der dritte externe Widerstand (R8) so gewählt, dass er den doppelten Wert des zweiten externen Widerstands (R4) besitzt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im weiteren Text dieser Offenbarung der dritte Ausgang auch als erster Ausgang einer weiteren Struktur entsprechend 1 verwendet werden wird.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Regelschaltung für eine RGB-LED-Beleuchtung. Die erfindungsgemäßen Regelschaltungen (10_1, 10_2, 10_3) steuern jeweils eine LED-Kette (11_1, 11_2, 11_3) einer Farbe. Die zweiten Anschlüsse (4_1, 4_2, 4_3) sind jeweils über einen externen Widerstand (R4_1, R4_2, R4_3) mit dem ersten Anschluss (5_1, 5_2, 5_3) der jeweiligen LED-Kette (11_1, 11_2, 11_3) verbunden. Die jeweiligen ersten Anschlüsse (3_1, 3_2, 3_3) sind direkt mit diesen verbunden. Die zweiten Anschlüsse (6_1, 6_2, 6_3) der LED-Ketten (11_1, 11_2, 11_3) sind mit dem Masseanschluss (2) der Vorrichtung (10) verbunden. Ein Referenz-Generator (RefG) ermöglicht es, die Sollwerte (z.B. Isoll) der einzelnen Teilvorrichtungen (10_1, 10_2, 10_3) von extern mittels der Ströme (Iref_ext_1, Iref_ext_2, Iref_ext_3) einzustellen. Diese Ströme können über die Widerstände (Rref_1, Rref_2, Rref_3) bei Spannungsvorgabe statt Stromvorgabe eingestellt werden. Ein Controller (CTR) steuert die gesamte Vorrichtung. Diese kann über eine Datenschnittstelle (ST) angesprochen werden. Die beispielhafte Vorrichtung verfügt über eine Spannungsversorgung (SUP) die die ungeregelte Betriebsspannung (Ub) für die Nutzung in der Regelschaltung (10) aufbereitet. Ein Farbregler (FR) erhält von einem Farb-Sensor (MF) Informationen über die farbliche Zusammensetzung und die Intensität des abgestrahlten Lichtes. Diese Informationen werden vom Farbreger (FR) in Sollwertvorgaben für die Teilvorrichtungen (10_1, 10_2, 10_3) umgesetzt. Hierdurch wird eine Farbzusammensetzung und Beleuchtungsintensität eingestellt, die einer Vorgabe genügt. Natürlich ist es auch möglich, das zurückgestrahlte Licht zu vermessen und die Beleuchtung in Abhängigkeit davon nachzuregeln. Dabei können beispielsweise die Sollwertvorgaben verschiedener Sollwertquellen, die zuvor beschrieben wurden, beispielsweise durch Multiplikation miteinander in einer geeigneten Vorrichtung, typischerweise dem Regler (RG), zu einer gemeinsamen Sollwertvorgabe (Isum) für den jeweiligen Summenstrom (I3+I4, I3+I4,+I8) und/oder den Verteilungsparameter (Vp) kombiniert werden.
  • Eine Fehler-Detektion vergleicht die Messwerte der Messinstrumente der Teilvorrichtungen (10_1, 10_2, 10_3) mit Sollvorgaben bzw. Soll-Vorgabenbereichen. Dabei können auch vergangene und abgeleitete Werte benutzt werden. Stellt der Fehler-Detektor (FD) eine Fehlerbedingung fest, so wird diese über ein Fehlersignal (Sstat) ausgegeben. Eine Ausgabe über die Datenschnittstelle (ST) ist natürlich ebenso möglich. Eine interne Referenz (intRef) dient zur Einstellung grundlegender interner Parameter.
  • 5 zeigt eine idealisierte Ausgangsstrom- / Betriebsspannungs-charakteristik bei einem verschwindenden ersten externen Winderstand (R3) bei einem System entsprechend 1. In einem ersten Betriebsspannungsbereich (A) steigt der erste Ausgangsstrom (I3), am ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) mit dem leitfähig werden der LEDs (11) zunächst steil an, bis das Regelverhalten des Reglers (RG) diesen Strom an der Grenze zum zweiten Betriebsspannungsbereich (B) begrenzt. Im zweiten Betriebsspannungsbereich (B) sinkt der erste Ausgangsstrom (I3) mit weiter steigender Betriebsspannung (Ub). Gleichzeitig steigt der zweite einsetzende Ausgangsstrom (I4) am zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) an und übernimmt den Summenstrom (I3+I4), der konstant gehalten wird, schließlich an der Grenze zum dritten Betriebsspannungsbereich (C) ganz. An der Grenze um dritten Betriebsspannungsbereich (C) ist der erste Ausgangsstrom (I3) dann vorzugsweise Null. Wenn der Regler der zweiten Stromquelle (IS4) dann ganz geöffnet ist, bedeutet dies, dass an dieser Grenze keine Leistung in der ersten Stromquelle (IS3) mehr verbraucht wird, da diese ja abgeschaltet ist und der Leistungsverbrauch in der zweiten Stromquelle Null ist, da deren Stromregler niederohmig und voll eingeschaltet ist und der Spannungsabfall komplett über den zweiten externen Widerstand (R4) erfolgt. Mit weiter steigender Betriebsspannung bleibt der zweite Ausgangsstrom (I4) dann zunächst konstant, wobei dann die Verlustleistung in der zweiten Stromquelle (IS4) ansteigt, da die zweite Stromquelle (IS4) nun die zusätzliche Spannung der Betriebsspannung (Ub) abbauen muss. Dies geht bis an der Grenze zum vierten Betriebsspannungsbereich (D) die Belastungsgrenze erreicht ist und durch eine zwangsweise Reduktion des zweiten Ausgangsstromes (I4) mit Funktionsstörung des versorgten Verbrauchers (11) beginnt dann ein Notlaufbereich beginnt, der dann bei noch weiterer Steigerung typischerweise mit der Zerstörung und/oder Schädigung der Vorrichtung endet, was aber in der 5 nicht mehr eingezeichnet ist.
  • 6 zeigt die Aufteilung des Leistungsverbrauchs passend zur 5 in den verschiedenen Betriebsspannungsbereichen für eine Vorrichtung ähnlich der 1. In einem Anlaufbereich, dem ersten Betriebsspannungsbereich (A) leiten die LEDs (11) noch nicht voll und begrenzen den Summenstrom (I3+I4). In diesem ersten Betriebsspannungsbereich (A) liefert typischerweise nur der erste Ausgang (3) den Strom für den Betrieb des Verbrauchers (11), der LEDs. In dem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) wird der Strom nach und nach durch den zweiten Stromzweig am zweiten Anschluss (4) mit dem zweiten externen Widerstand (R4) übernommen. Die zweite externe Widerstandsverlustleistung (PR4), die dabei im zweiten externen Widerstand (R4) umgesetzt wird, steigt parabolisch an. Die LED-Verlustleistung (PLED), die in den LEDs (11) umgesetzt wird, bleibt dabei weitestgehend konstant. Ab einem bestimmten Betriebsspannungspunkt kann der zweite Ausgang (4) nicht mehr ausreichend Spannung liefern. Daher würde nun der Gesamtstrom (I3+I4) durch die LEDs (11) und damit LED-Verlustleistung (PLED) wieder ansteigen. Daher wird nun in einem dritten Betriebsspannungsbereich (C) die zusätzliche Verlustleistung in der Regelschaltung (10) umgesetzt. Die Verlustleitung der Regelschaltung (P10) steigt nun kontinuierlich an. Die Leistungsaufnahme der LEDs (PLED) bleibt weiter konstant. Die Leistungsaufnahme (PR4), des zweiten externen Widerstands R4 bleibt konstant. In einem vierten Betriebsspannungsbereich (D) kann die Regelung nicht mehr aufrechterhalten werden und das System geht in einen möglichst vorbestimmten Notlaufmodus.
  • 7 zeigt die beispielhafte Veränderung der Leistungsumsetzung in der LED, der Regelschaltung (10) und im zweiten externen Widerstand R4 mit Veränderung der Betriebsspannung (Ub) bei drei Stromquellen (IS3, IS4, IS8) entsprechend 3.
  • 8 zeigt eine einfache schematische Vereinfachung der 1 für eine vereinfachte Realisierung. Eine Summenstrommessvorrichtung (MI3_4) misst die Summe (I3+I4) der Ausgangsströme (I3, I4). Diese Summenstrommessvorrichtung (MI3_4) ersetzt somit die erste Strommessvorrichtung (MI3) der 1 und die zweite Strommessvorrichtung (MI4) der 1 und fasst diese zusammen. Sie liefert einen Ist-Wert für den Summenstrom (I3+I4) an den Regler (RG). Der Regler (RG) steuert auf dieser Basis die Summenstromquelle (IS3_4), die einen Summenstrom (I3+I4) liefert. Eine steuerbare Stromweiche (TR3/TR4) verteilt nun diesen voreingestellten Summenstrom (I3+I4) auf die beiden Ausgangsströme (I3, I4) in Abhängigkeit von einem Steuersignal (Uref2 oder Isoll)
  • 9 zeigt eine einfache beispielhafte Realisierung einer Vorrichtung entsprechend der 8. Die beispielhafte Vorrichtung der 9 verfügte dabei nicht über eine erste Spannungsmessvorrichtung (MU3) und eine zweite Spannungsmessvorrichtung (MU4), wie von der 1 gezeigt, und ebenfalls nicht über eine erste Leistungsmessvorrichtung (MP3) und eine zweite Leistungsmessvorrichtung (MP4), wie ebenfalls von der der 1 gezeigt. Diese sind als optionale Varianten möglich, würden die Schaltung und deren Kosten damit aber vergrößern. Aus den gleichen Kostengesichtspunkten verfügt die Schaltung nur über eine statt zwei Strommessvorrichtungen. Die erste Strommessvorrichtung (MI3) und die zweite Strommessvorrichtung (MI4) sind in der 9 zu einer gemeinsamen Summenstrommessvorrichtung (MI3_4) in Form des möglichst niederohmigen Shunt-Widerstands (Rmb) zusammengefasst. Die Spannung (UI_istb), die an dem Shunt-Widerstand (Rmb) relativ zur Versorgungsspannung (Ub) abfällt, ist ein Maß für den Summenstrom (I3+I4) durch die Verbraucher (11). Dieser Summenstrom (I3+I4) wird durch einen Summenstromregeltransistor (TRs), der vorzugsweise ein P-Kanaltransistor ist, eingestellt. Hierzu wird der Summenstromregeltransistor (TRs) mit einer Sollspannung (UIsoll), typischerweise aus einem nicht gezeigten Stromspiegel und/oder von extern der Regelschaltung (10) versorgt. Diese Sollspannung (UIsoll) entspricht dem Sollwert (Isum) für die Summenströme (I3+I4) in 1. Die durch den Summenstromregeltransistor (TRs) und den Shunt-Widerstand (Rmb) gebildete Summenstromquelle (IS3_4) speist ein Differenzverstärkertransistorpaar (TR3/TR4), bestehend aus den ersten Regeltransistor (TR3b) und dem zweiten Regeltransistor (TR4b), die auch Parallelschaltungen mehrerer Transistoren und/oder komplexere Schaltungsblöcke mit ähnlicher Funktionalität sein können. Die beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b) sind vorzugsweise P-Kanal-Transistoren. Der erste Regeltransistor (TR3b) ist dabei mit seinem Drain mit dem ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) verbunden. Der zweite Regeltransistor (TR4b) ist dabei mit seinem Drain mit dem zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) verbunden. Wie in 1 ist der erste Ausgang (3) der Regelschaltung (10) direkt mit dem Verbraucher (11) verbunden, während der zweite Ausgang (4) der Regelschaltung (10) über den besagten zweiten externen Widerstand (R4) indirekt mit dem Verbraucher (11), der hier eine beispielhafte LED-Kette ist, verbunden ist.
  • Die Differenzstufe (TR3/TR4) bestehend aus dem ersten Regeltransistor (TR3b) und dem zweiten Regeltransistor (TR4b) wird nun mit Hilfe einer ersten Regelspannung (Uctr3) und einer ersten Referenzspannung (Uref) angesteuert. Liegt die erste Referenzspannung (Uref) niedriger als die erste Regelspannung (Uctr3) so leitet der zweite Regeltransistor (TR4b) besser als der erste Regeltransistor (TR3b) und ein Teil des Summenstromes (I3+I4), der durch den Summenstromregeltransistor (TRs) bereitgestellt wird, durchströmt den zweiten Regeltransistor (TR4b) und damit den zweiten externen Widerstand (R4), an dem dann die besagte überschüssige Betriebsspannung abfällt und damit die überschüssige elektrische Leistung als zweite Widerstandsverlustleistung (PR4) umgesetzt wird. Im Gegenzug wird der Strom durch den ersten Regeltransistor (TR3b) um den entsprechenden Teil vermindert, da die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) ja durch den Summenstromregeltransistor (TRs) und dessen Steuerspannung (UIsoll) vorgegeben wird. Im Extremfall übernimmt der zweite Regeltransistor (TR4b) die Summe der Ausgangsströme (I3+I4). Dies ist am Übergang vom zweiten Betriebsspannungsbereich (B) in den dritten Betriebsspannungsbereich (C) in 5 der Fall.
  • Liegt die erste Referenzspannung (Uref) höher als die erste Regelspannung (Uctr3) so leitet der zweite Regeltransistor (TR4b) schlechter als der erste Regeltransistor (TR3b) und ein geringerer Teil des Summenstromes (I3+I4), der durch den Summenstromregeltransistor (TRs) bereitgestellt wird, durchströmt den zweiten Regeltransistor (TR4b) und damit den zweiten externen Widerstand (R4), an dem dann die besagte überschüssige Betriebsspannung abfällt und damit die überschüssige elektrische Leistung als zweite Widerstandsverlustleistung (PR4) umgesetzt wird. Im Gegenzug wird der Strom (I3) durch den ersten Regeltransistor (TR3b) um den entsprechenden Teil erhöht, da die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) ja durch den Summenstromregeltransistor (TRs) und dessen Steuerspannung (UIsoll) vorgegeben wird. Im Extremfall übernimmt der erste Regeltransistor (TR3b) die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) komplett. Dies ist am Übergang vom ersten Betriebsspannungsbereich (A) in den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) in 5 der Fall. Im ersten Betriebsspannungsbereich leitet entweder der erste Regeltransistor (TR3b) und der zweite Regeltransistor (TR4b) ist hochohmig oder die Betriebsspannung (Ub) ist so gering, dass selbst der erste Regeltransistor (TR3b) nicht mehr aufgesteuert werden kann. Die erste Regelspannung (Uctr3) wird in diesem Beispiel durch einen Komparator (Cmp1) bereitgestellt, der die Messspannung (UI_istb) am Shunt-Widerstand (Rmb) mit einer zweiten Referenzspannung (Uref2) beispielsweise durch Differenzbildung vergleicht. Der Shunt-Widerstand (Rmb) stellt dabei die Summenstrommessvorrichtung (MI3_4) der 8 dar. Der Summenstromregeltransistor (TRs) stellt dabei die Summenstromquelle (IS3_4) der 8 dar. Die Differenzstufe aus erstem Regeltransistor (TR3b) und zweitem Regeltransistor (TR4b) stellt dabei die Summenweiche (TR3/TR4) der 8 dar.
  • Da eine Verwendung solcher Schaltungen für die Ansteuerung von Scheinwerfern in Automobilen von besonderen Interesse ist, ist die Verwendung von P-Kanal-Transistoren im Automobil deshalb von besonderem Vorteil, weil die Leuchtdioden (11) gegen Masse (2) und zwar gegen die metallische Karosserie als Masse betrieben werden können, was den Verdrahtungsaufwand im Automobil verringert. Natürlich ist eine Realisierung auch in einer N-Kanal-Schaltung möglich, die aber einen Shunt-Widerstand (Rmb) direkt in der Nähe der LEDs und/oder eine zusätzliche Rückleitung erfordert.
  • Die Schaltung der 9 weist jedoch einige Nachteile auf. Durch die Stapelung einer ersten Transistorebene, bestehend aus dem Summenstromregeltransistor (Ts), und einer zweiten Transistorebene, bestehend aus dem ersten Regeltransistor (TR3b) und dem zweiten Regeltransistor (TR4b) müssen die Transistoren, um bei gleichem Ein-Widerstand Ron den gleichen Summenstrom (I3+I4, I3+I4+I3) wie eine einstufige Lösung tragen zu können, allein aus diesem Grund in ihrer Größe verdoppelt werden.
  • 10 zeigt eine einfache schematische Vereinfachung einer solchen Lösung der 1 für eine vereinfachte Realisierung, die die Nachteile der vorausgegangenen Lösung gemäß der 9 nicht aufweist. Eine Summenstrommessvorrichtung (MI3_4) misst wieder die Summe (I3+I4) der Ausgangsströme (I3, I4). Diese Summenstrommessvorrichtung ersetzt somit wieder die erste Strommessvorrichtung (MI3) der 1 und die zweite Strommessvorrichtung (MI4) der 1. Sie liefert einen Ist-Wert für den Summenstrom (I3+I4) an den Regler (RG). Der Regler (RG) steuert auf dieser Basis nun aber zwei unabhängige geregelte Stromquellen (IS3, IS4), die einen Summenstrom (I3+I4) der Versorgungsleitung (1) entnehmen und einen ersten Ausgangsstrom (I3) und einen zweiten Ausgangsstrom (I4) erzeugen. Die Summenstromquelle (IS3_4) der 8 ist mit ihren Nachteilen entfallen. Die beiden Ausgangsströme (I3, I4) werden nun durch den Regler in Abhängigkeit von einem Steuersignal (I3_4) geregelt.
  • Bei ordnungsgemäßem Betrieb führt die Vorrichtung der 10 also ein Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers (11) mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10) durch, das folgende Schritte umfasst:
    • • Einspeisen eines ersten Ausgangsstromes (I3) in den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) durch eine erste steuerbare Stromquelle (IS3), die der anderen Seite niederohmig mit einer Versorgungsleitung (1) verbunden ist.
    • • Gleichzeitiges Einspeisen eines zweiten Ausgangsstromes (I4) in den besagten ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) durch eine Serienschaltung einer zweiten regelbaren Stromquelle (IS4) und eines zweiten externen elektrischen Widerstands (R4), die auf der anderen Seite niederohmig mit der besagten Versorgungsleitung (1) verbunden ist.
    • • Regeln des ersten Ausgangsstromes (I3) und des zweiten Ausgangsstromes (I4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von einem Messparameter (I3_4) in der Art, dass bei steigender Betriebsspannung (Ub)
      • • in einem ersten Betriebsspannungsbereich (A) erst die erste steuerbare Stromquelle (IS3) einen von Null verschiedenen Ausgangsstrom (IS3) liefert
      • • und dann in einem an den ersten Betriebsspannungsbereich (A) unmittelbar angrenzenden zweiten Betriebsspannungsbereich (B) die zweite Stromquelle (IS4) einen von Null verschiedenen zweiten Ausgangsstrom (I4), der mit steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, liefert, wobei der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) um den Wert dieses zweiten Ausgangsstromes (I4) vermindert wird und
      • • und dann in einem an den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) unmittelbar angrenzenden dritten Betriebsspannungsbereich (C) die zweite Stromquelle (IS4) einen von der Betriebsspannung (Ub) unabhängigen und von Null verschiedenen zweiten Ausgangsstrom (I4) liefert und der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) vernachlässigbar, mindestens aber kleiner als 1% des zweiten Ausgangsstromes (I4) ist.
  • Dabei wird vorzugsweise der Summenstrom der Ausgangsströme (I3, I4, I8) mehrerer Stromquellen (IS3, IS4, IS8) durch eine Summenstrommesseinrichtung (MI3_4), insbesondere einen Shunt-Widerstand (Rmb), erfasst. Deren Ausgangssignal (I3_4, UI_istb) wird dann als Messparameter für das unabhängige Regeln des ersten Ausgangsstromes (I3) und des zweiten Ausgangsstromes (I4) über je ein Regelsignal (Uctr3, Uctr4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von diesem Messparameter (I3_4, UI_istb) verwendet.
  • Eine entsprechende konkrete beispielhafte Umsetzung der 10 ist in 11 dargestellt. Der Summenstromregeltransistor (TRs) aus 9 ist entfallen. Der Shunt-Widerstand (Rmb) sollte so niederohmig sein, dass eine Strom-Spannungsrückkopplung über diesen Widerstand vernachlässigt werden kann. Ein Wert von wenigen Ohm für den Shunt-Widerstand (Rmb) ist daher zu empfehlen. Unter dieser Voraussetzung können die durch die beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b) gebildeten Stromquellen (IS3, IS4), wie gefordert, als separate Stromquellen betrachtet werden, die unabhängig voneinander mit Hilfe von zwei Regelspannungen (Uctr3, Uctr4) gesteuert werden. Wie zuvor in der 9 kann nun am Shunt-Widerstand (Rmb) eine Messspannung (UI_istb) gemessen werden, die wieder durch einen Komparator (Cmp1) mit einer Sollspannung (UI_soll) verglichen wird, die in ihrer Funktion wieder dem Sollwert (Isum) für die Stromsumme (I3+I4) aus 1 entspricht. Der Komparator (Cmp1) erzeugt hieraus die erste Regelspannung (Uctr3) die den Strom (I3) durch den ersten Regeltransistor (TR3b) einstellt. Auf diese erste Regelspannung wird eine Differenzspannung (Uoff) mit Hilfe einer Spannungsquelle addiert, wodurch die zweite Regelspannung (Uctr4) gebildet wird. Mit dieser zweiten Regelspannung (Uctr4) wird der zweite Ausgangsstrom (I4) durch den zweiten Regeltransistor (TR4b) eingestellt. Durch geeignete Wahl des Vorzeichens und des Spannungswertes der Differenzspannung (Uoff) wird nun sichergestellt, dass der zweite Transistor (TR4b) erst ab der Grenze zwischen dem ersten Betriebsspannungsbereich (A) und dem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) zu leiten anfängt, während der erste Regeltransistor (TR3b) bereits von Anfang an im ersten Betriebsspannungsbereich (A) zu leiten anfängt. Dies entspricht dem gewünschten Verhalten aus 5. Die Regeltransistoren werden dabei vorzugsweise matchend aber nicht unbedingt gleich dimensioniert gefertigt. Es ergibt sich eine Leistungskurve, wie in 6. Aufgrund der Einsparung des Summenstromregeltransistors (Ts) ist die erforderliche Sliziumfläche einer integrierten Lösung um grob einen Faktor 2 gegenüber der Lösung aus 9 vermindert, was einen wesentlichen kommerziellen Vorteil darstellt. Darüber hinaus ist die Lösung low-drop-fähig, was bedeutet, dass der Regler wesentlich besser mit einer geringeren Spannungsdistanz der Betriebsspannung (Ub) im Falle eines Spannungseinbruchs folgen kann, als die Lösung aus 9. Da das System in der Regel durch die maximale Verlustleistung des Reglers begrenzt ist, ist eine Schaltung der 9 gegenüber einer Schaltung der 11 noch einmal um einen Faktor 2 aufgrund der doppelt anfallenden Verlustleistung in der Summenstromregelung mit Hilfe des Summenstromregeltransistors (Ts) und in der Differenzstufe (TR3/TR4) begrenzt, sodass sich insgesamt ein Nachteil von Faktor 4 in der maximalen Leistungsabgabe ergibt.
  • 12 zeigt die Lösung aus 11 mit einer konkreteren Ausgestaltung der Spannungsquelle für die Differenzspannung (Uoff). Der Komparator (Cmp1) liefert die Regelspannung (Uctr). Ein erster Verstärker (V3) erzeugt hieraus durch geeignete Verstärkung und Addition einer ersten Offsetspannung (Uoff3) die erste Regelspannung (Uctr3), die wie bei 11 beschrieben verwendet wird. Ein zweiter Verstärker (V4) erzeugt aus der Regelspannung (Uctr) durch geeignete Verstärkung und Addition einer zweiten Offsetspannung (Uoff4) die zweite Regelspannung (Uctr34), die wie bei 11 beschrieben verwendet wird. Typischerweise werden die Verstärkungen der beiden Verstärker (V3, V4) zu Eins gewählt. Es ist besonders vorteilhaft, die erste Offsetspannung (Uoff3) zu Null (0V) zu wählen, weil dann der erste Verstärker (V3) entfallen kann und die erste Regelspannung (Uctr3) mit der Regelspannung (Uctr) aus 11 identisch wird. In dem Fall wird die zweite Offsetspannung (Uoff4) mit der Differenzspannung (Uoff) aus 11 identisch.
  • 13 zeigt eine Verallgemeinerung des Schaltbilds der 12 bei der die beiden Stromquellen (IS3, IS4) auch negative Ströme liefern können soll. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn beispielsweise induktive Lasten und Motoren angetrieben werden sollen. Es handelt sich im weitesten Sinne um eine elektronische Halbbrücke, die wie in der Leistungselektronik üblich auf verschiedenste Weisen zur Ansteuerung von Lasten eingesetzt werden kann. Bei einer Verschaltung entsprechend der noch folgenden 15 ergäbe sich beispielsweise eine H-Brücke, wie sie aus der Leistungselektronik, allerdings ohne die erfindungsgemäße Modifikation, bekannt ist. Der große Vorteil einer erfindungsgemäßen Halbbrücke ist, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in EMV-sensitiven Bereichen eine direkte Sinus-Ansteuerung ohne Oberwellen bei einer größeren Ausgangsleistung möglich ist. PWM-Systeme zeigen demgegenüber Oberwellen, die zum einen zu unerwünschten Abstrahlungen führen und zum anderen in Motoren zu unerwünschten Geräuschen führen können. Die Vorrichtung der 13 enthält zunächst alle Elemente der Vorrichtung aus 12. Diese sind im Index des Bezugszeichens zusätzlich mit einem zusätzlichen „b“ kenntlich gemacht. Der erste Verstärker (V3) der 12, dort mit (V3) bezeichnet, ist daher hier beispielsweise mit (V3b) gekennzeichnet. Parallel zu den beiden Stromquellen aus 12, bestehend aus dem ersten Verstärker (V3b), dem zweiten Verstärker (V4b), dem ersten Regeltransistor (TR3b), dem zweiten Regeltransistor (TR4b), dem Messwiderstand (Rmb), sind zwei zusätzliche parallele Stromquellen, bestehend aus dem zusätzlichen ersten Verstärker (V3c), dem zusätzlichen zweiten Verstärker (V4c), dem zusätzlichen ersten Regeltransistor (TR3c), dem zusätzlichen zweiten Regeltransistor (TR4c), dem zusätzlichen Messwiderstand (Rmc), geschaltet. Der zusätzliche Messwiderstand (Rmc) ist jedoch nicht an die Versorgungsspannungsleitung (1) geschaltet, sondern an die Masseleitung (2) bzw. eine negative Versorgungsspannungsleitung. Der Summenstrom (I3+I4) wird nun aber als Differenz der Teilsummenströme durch den Subtrahierer (Delta1) aus den beiden Teilmessspannungen (UI_istb, UI_istc) und der Betriebsspannung (Ub) als Regelsignal (UI_ist_b) ermittelt. Die beiden Teilmessspannungen (UI_istb, UI_istc) ergeben sich dabei jeweils als Spannungsmesswert an dem jeweiligen Shunt-Widerstand (Rmb, Rmc) Das Ergebnis ist wieder eine Messspannung (UI_ist_b), die nun beide Ströme repräsentiert. Die zusätzlichen Regeltransistoren (TR3c, TR4c) werden dabei vorzugsweise komplementär zu den ersten beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b), also typischerweise als N-Kanaltransistoren, ausgeführt, währen die beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b) vorzugsweise, wie bereits beschrieben, als P-Kanal-transistoren ausgeführt werden. Natürlich ist durch eine geeignete Beschaltung der Regeltransistoren (TR3b, TR4b, TR3c, TR4c) auch eine Ausführung ausschließlich mit N-Kanaltransistoren oder P-Kanaltransistoren denkbar. Insbesondere die Ausführung ausschlißlich mit N-Kanaltransistoren bietet hierbei noch einmal einen Flächengewinn von einem knappen Faktor 2. Hierzu müssen nur die Offsetspannungen (Uoff3b, Uoff4b, Uoff3c, Uoff4c) der Verstärker (V3b, V4b, V3c, V4c) und die Vorzeichen der Verstärkungen derselben anders als bei der Verwendung von P-Kanaltransistoren für die Regeltransistoren (TR3b, TR4b) gewählt werden.
  • Die Offsetspannungen (Uoff3b, Uoff4b, Uoff3c, Uoff4c) und Vorzeichen der Verstärker (V3b, V4b, V3c, V4c) werden dabei vorzugsweise so gewählt, dass sich für den Zweig, der der 12 entspricht, ein Verhalten entsprechend 5 und 6 ergibt und analog, nur mit negativen Stromwerten, dies sich auch für den 12 zusätzlichen Zweig ergibt. Außerdem dürfen aber keine Querströme auftreten. Daher müssen die Regeltransistoren (TR3b, TR4b) geschlossen sein, wenn einer der zusätzlichen Regeltransistoren (TR3c, TR4c) leitet.
    Eine solche Stufe entspricht in ihrer Struktur immer noch grob der 9, wobei die Stromquellen nun auch negative Stromwerte liefern können.
  • In 14 wird dies nun ausgenutzt, um mit Hilfe zweier Halbbrücken, entsprechend 13, eine H-Brücke zur Versorgung eines Verbrauchers (ZL) aufzubauen. Die H-Brücke versorgt dabei mittels der besagten zwei Halbbrücken entsprechend 13 die komplexe Last (ZL) über zwei Lastanschlüsse (5, 6). Aus dem Stand der Technik sind komplexere Verwendungen von Halbbrücken beispielsweise für die Erzeugung von Mehrphasensignalen bei Verbrauchern, beispielsweise im Zusammenhang mit Drehstrommotoren und Mehrphasenübertragern bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert. Die Verwendung von Halbbrücken mit erfindungsgemäßen Eigenschaften in solchen Zusammenhängen ist aber ausdrücklich Teil dieser Offenbarung. Die H-Brücke verfügt daher statt über einen einzelnen ersten Anschluss (3) über zwei solcher Anschlüsse (3b, 3d) und statt über einen einzelnen zweiten Anschluss (4) über zwei solcher Anschlüsse (4b, 4d).
  • Dabei befindet sich die Last (ZL) zwischen zwei Halbbrücken, entsprechend denen in 13.
  • Der erste Anschluss (5) der Last (ZL) wird mit einer Schaltung entsprechend 13 (entspricht auch 10) über einen ersten Anschluss (3b) und einen zweiten Anschluss (4b) angesteuert, während nun auch der andere, zweite Anschluss (6) der Last ebenfalls mit einer Schaltung entsprechend 13 (entspricht auch 10) über einen dritten Anschluss (4d) und einen vierten Anschluss (4e) angesteuert wird. Somit wird nun die Last (6) durch zwei Halbbrücken entsprechend den 10 und 13 angesteuert. Zur besseren Unterscheidung sind die Komponenten der zweiten Halbbrücke in 14 mit den abweichenden Indizes „d“ und „e“ gegenüber den Indizes „b“ und „c“ der 13 versehen. Die Summenströme der Teilzweige ersten Halbbrücke sind hier mit I3bc und I4bc bezeichnet, während die Summenströme der zweiten Halbbrücke mit I3de und 14de bezeichnet sind. Die Ströme I3de und I3bc entsprechen also für die jeweilige Halbbrücke dem Ausgangsstrom I3 der 1. Die Ströme I4de und I4bc entsprechen also also für die jeweilige Halbbrücke dem Ausgangsstrom I4 der 1. Die Funktion einer Komponente der ersten Halbbrücke mit Index „b“ entspricht dabei immer der Funktion einer Komponente der zweiten Halbbrücke mit Index „d“. Die Funktion einer Komponente der ersten Halbbrücke mit Index „c“ entspricht dabei immer der Funktion einer Komponente der zweiten Halbbrücke mit Index „e“.
  • 15 zeigt die Verallgemeinerung einer solchen erfindungsgemäßen Vollbrücke, bestehend aus zwei erfindungsgemäßen Halbbrücken unter Verallgemeinerung der 1.
  • Mit Hilfe zweier Halbbrücken, entsprechend 1 entsteht nun eine Vollbrücke, auch H-Brücke genannt, zur Versorgung eines Verbrauchers (Z) aufzubauen. Die H-Brücke versorgt dabei mittels der besagten zwei Halbbrücken entsprechend 1 die komplexe Last Z über zwei Anschlüsse (5,6) des Verbrauchers (Z). Aus dem Stand der Technik sind komplexere Verwendungen von Halbbrücken beispielsweise für die Erzeugung von Mehrphasensignalen bei Verbrauchern, insbesondere im Zusammenhang mit Drehstrommotoren und Mehrphasenübertragern bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert. Solche Anwendung würden dann mehr als zwei Halbbrücken benötigen. Die im Folgenden erläuterten 16, 21 und 25 zeigen solche beispielhaften Anwendungen mit drei Verbraucheranschlüssen. Die Verwendung von Halbbrücken mit erfindungsgemäßen Eigenschaften in solchen Zusammenhängen ist daher ausdrücklich Teil dieser Offenbarung. In diesem Zusammenhang sei auf die Umfangreiche Literatur zu der Verwendung von Halbbrücken aus dem Stand der Technik verwiesen.
  • Diese Offenbarung konzentriert sich dabei auf die Speisung der erfindungsgemäßen Halbbrücken aus einem Kfz-Board-Netz, das typischerweise ein Gleichspannungsnetz bzw. Gleichstromnetz (DC-Netz) ist. Eine Verwendung in AC-Stromnetzen ist aber ebenfalls denkbar.
  • Die erfindungsgemäße H-Brücke verfügt daher statt über einen einzelnen ersten Anschluss (3) in dem Beispiel der 15 über zwei solcher Anschlüsse (3, 8). Hierbei wird der zusätzliche Anschluss (8) in der folgenden Beschreibung der 15 und den Ansprüchen als dritter Anschluss bezeichnet. Außerdem verfügt die erfindungsgemäße H-Brücke statt über einen einzelnen zweiten Anschluss (4) in dem Beispiel der 15 über zwei solcher Anschlüsse (4, 9). Hierbei wird dieser zusätzliche Anschluss (9) in der folgenden Beschreibung der 15 und den Ansprüchen als vierter Anschluss bezeichnet. Die Last (Z) befindet sich wieder zwischen den zwei Halbbrücken, entsprechend der Positionierung in 14. Der erste Anschluss (5) der Last (Z) wird mit einer Schaltung entsprechend 1 angesteuert, während nun auch der andere, zweite Anschluss (6) der Last (Z) ebenfalls mit einer Schaltung entsprechend 1 angesteuert wird. Somit wird nun die Last (Z) durch zwei Halbbrücken entsprechend der 1 angesteuert. Zur besseren Unterscheidung sind die Komponenten der zweiten Halbbrücke in 15 mit den abweichenden Indizes „8“ und „9“ gegenüber den Indizes „3“ und „4“ der 1 versehen. Die Summenströme der ersten Halbbrücke sind mit I3+I4 bezeichnet, während die Summenströme der zweiten Halbbrücke mit I8+I9 bezeichnet sind. Die Funktion einer Komponente der ersten Halbbrücke mit Index „3“ entspricht dabei immer der Funktion einer Komponente der zweiten Halbbrücke mit Index „9“. Die Funktion einer Komponente der ersten Halbbrücke mit Index „4“ entspricht dabei immer der Funktion einer Komponente der zweiten Halbbrücke mit Index „8“. Es ist offensichtlich, dass die Summe der Summenströme I3+I4+I8+I9 stets null sein sollte, um eine Aufladung der Last (Z) auszuschließen. Der Regler dürfte daher intern diese Summe analog und/oder digital bilden um so auf Leckströme zu schließen und/oder die H-Brücke auszubalancieren. Die Regelung wird somit in dem Beispiel durch einen gemeinsamen Regler (RG) vorgenommen. Da das Prinzip der Regelung bereits erläutert wurde, wird hier an dieser Stelle bis auf die Ausregelung der Summe darauf nicht weiter eingegangen.
  • Verbraucher können, wie schon erwähnt, auch mehr als zwei Versorgungsanschlüsse aufweisen.
  • Ein Beispiel dafür sind Elektromotoren. 16 zeigt die Ansteuerung für einen beispielhaften BLDC Elektromotor in Sternschaltung. Natürlich ist auch die Verwendung im Zusammenhang mit Motoren in Dreiecksschaltung oder bei Motoren mit einer noch höheren Spulenanzahl möglich. In letzterem Fall muss die Anzahl der Halbbrücken entsprechend angepasst werden.
  • Im Prinzip handelt es sich um eine Verdreifachung der Anzahl der Stromquellen gegenüber der 10. Es handelt sich um drei Stromquellengruppen, von denen jede einer Struktur entsprechend 10 und vorzugsweise 13 oder 14 oder Abwandlungen derselben entspricht. Zur besseren Unterscheidung der Elemente der Stromquellengruppen sind diese gegenüber 9 mit zusätzlich ergänzten Indizes versehen. Die Ergänzungen („_1“, „_2“, „_3“) sind den ursprünglichen Indizes angehängt. Die drei sternförmig verschalteten Lasten (Z1, Z2, Z3) der beispielhaften Statorspule der beispielhaften Last eines BLDC-Motors werden jeweils mit einem separaten Wärmeverlustwiderstand (R4_1, R4_2, R4_3) betrieben.
  • 17 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Ausgangsleistungsparameter. Falls die Leistung nicht durch die maximale Temperatur des Regelsystems im Gehäuse begrenzt wird, sondern durch die Temperatur an der oberen Betriebsspannungsgrenze des dritten Betriebsspannungsbereiches (C), so ist es sinnvoll, bei einer weiteren Erhöhung der Betriebsspannung (Ub) den Strom durch den zweiten Regeltransistor (TR4b) (siehe auch 12) in einem eingeschobenen fünften Betriebsspannungsbereich (E) so zu senken, dass die Leistungsabgabe durch diesen zweiten Regeltransistor (TR4b) konstant bleibt und dafür den ersten Regeltransistor (TR3b) soweit zu öffnen, dass maximal seine maximale Ausgangsleistung in Form eines von Null verschiedenen ersten Ausgangsstromes (I3) abgegeben wird. Hierdurch übernimmt der erste Regeltransistor (TR3b) in diesem Fall wieder einen Teil der Last, was im Falle eines integrierten Reglers die Chipfläche weiter vermindert.
  • 18 zeigt die zur 17 passenden Leistungsverhältnisse. In dem zusätzlichen fünften Betriebsspannungsbereich (E) bleibt die Leistung am exterenen zweiten Winderstand (R4) konstant und steigt nicht an. Die LED-Verlustleistung (PLED) bleibt ebenfalls noch konstant. Dafür übernimmt die dritte Stromquelle (IS3) wieder einen Teil der Leistung, die zusätzlich durch die beiden Stromquellen erbracht werden muss und liefert einen geringen Strom, der aber durch die große Spannung zu einer erheblichen Aufheizung der ersten Stromquelle (IS3) führt. Der Maximalstrom der ersten Stromquelle (IS3) im fünften Betriebsspannungsbereich E ist daher im Vergleich zum maximalen Strom der ersten Stromquelle (IS3) im zweiten Betriebsspannungsbereich (B) erheblich herabgesetzt. Ein solche Stromübernahme durch die erste Stromquelle ist nur sinnvoll, wenn die Leistung der zweiten Stromquelle (IS4) nicht durch die maximale Systemtemperatur, sondern durch die Temperatur des zugehörigen zweiten Regeltransistors (TR4b) begrenzt wird.
  • Die 19 bis 21 zeigen die 1, 3 und 4 mit induktiver Last (Z, Z1, Z2, Z3) und den entsprechenden Freilaufdioden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Möglichkeit sinusförmige Ansteuersignale mit geringer EMV-Abstrahlung erzeugen zu können.
  • Die 22 bis 25 zeigen die 1 bis 4 mit kapazitiver Last (16, 16_1, 16_2, 16_3)
  • 26 zeigt eine einfache beispielhafte Realisierung einer Vorrichtung entsprechend der 9.
  • Die 9 verfügte dagegen nicht über diese Messvorrichtungen. Ebenfalls verfügte sie nicht über eine erste Leistungsmessvorrichtung (MP3) und eine zweite Leistungsmessvorrichtung (MP4), wie ebenfalls von der der 1 gezeigt. Die erste Strommessvorrichtung (MI3) und die zweite Strommessvorrichtung (MI4) der 1 sind in dem Realisierungsvorschlag der 26 ebenfalls nicht aufgenommen.
  • Die beispielhafte Vorrichtung der 1 verfügte dabei jedoch über eine erste Spannungsmessvorrichtung (MU3) und eine zweite Spannungsmessvorrichtung (MU4). In der der beispielhaften Realisierung der 26 ist eine beispielhafte Realisierung der ersten Spannungsmessvorrichtung (MU3) in Form eines Spannungsteiler aus einem ersten Messwiderstand (Rmb1) und einem zweiten Messwiderstand (Rmb2) vorgesehen, der ein Spannungs-Ist-Signal (Uv_istb) erzeugt, das auf den Komparator (Cmp1) wie zuvor zurückgeführt wird und dort den Gesamtstrom (I3+I4) und die Verteilung der Stromsumme (I3+I4) auf den ersten Ausgangsstrom (I3) und den zweiten Ausgangsstrom (I4) regelt.
  • Die Kombination mit den anderen in der Beschreibung, den Merkmalen und den Ansprüchen erwähnten Regelgrößen ist natürlich auch in einer Schaltung möglich. Das übrige bei der Beschreibung der 9, 11, 12, 13, 14 beschriebene ist hier analog anwendbar und ist daher Teil dieser Offenbarung.
  • Die 26 ist somit ein Beispiel für die Regelung der Stromsumme mittels der Lastspannung.
  • Die Spannung (UV_istb), die an dem Spannungsteiler (Rmb1, Rmb2) relativ zur Masse abfällt, ist ein Maß für die Lastspannung am Verbraucher (11). Der Summenstromregeltransistor (TRs) aus 9 ist hier entfallen, wäre aber natürlich denkbar, ohne dass eine entsprechende Zeichnung hier beigefügt ist. Die Messwiderstände (Rmb1, Rmb2) werden so hochohmig gewählt, dass der Messstrom durch den Spannungsteiler nach Möglichkeit kleiner als 10%, besser kleiner als 5%, besser kleiner als 1% der Stromsumme (I3+I4) aus erstem Ausgangsstrom (I3) und zweiten Ausgangsstrom (I4) ist, um den Treiber nicht unnötig zu belasten. Die beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b) gebildeten Stromquellen (IS3, IS4) können hier aufgrund der direkten Ankopplung an die Versorgungsleitung als separate Stromquellen betrachtet werden, die unabhängig voneinander mit Hilfe von zwei Regelspannungen (Uctr3, Uctr4) gesteuert werden. Die am Spannungsteiler (Rmb1, Rmb2) gemessene Messspannung (UV_istb) wird wieder durch einen Komparator (Cmp1) mit einer Sollspannung (UI_soll) verglichen, die in ihrer Funktion wieder dem Sollwert (Isum) für die Stromsumme (I3+I4) aus 1 entspricht. Der Komparator (Cmp1) erzeugt hieraus wieder, wie in 11, die erste Regelspannung (Uctr3) die den Strom (I3) durch den ersten Regeltransistor (TR3b) einstellt. Auf diese erste Regelspannung wird eine Differenzspannung (Uoff) mit Hilfe einer Spannungsquelle addiert, wodurch die zweite Regelspannung (Uctr4) gebildet wird. Mit dieser zweiten Regelspannung (Uctr4) wird der zweite Ausgangsstrom (I4) durch den zweiten Regeltransistor (TR4b) eingestellt.
  • Durch geeignete Wahl des Vorzeichens und des Spannungswertes der Differenzspannung (Uoff) wird nun wieder, wie in 11, sichergestellt, dass der zweite Transistor (TR4b) erst ab der Grenze zwischen dem ersten Betriebsspannungsbereich (A) und dem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) zu leiten anfängt, während der erste Regeltransistor (TR3b) bereits von Anfang an im ersten Betriebsspannungsbereich (A) zu leiten anfängt. Dies entspricht wieder dem gewünschten Verhalten aus 5 nur hier angewandt auf eine Spannungsquelle. Die Regeltransistoren werden dabei vorzugsweise wieder matchend aber nicht unbedingt gleich dimensioniert gefertigt. Es ergibt sich wieder eine Leistungskurve, wie in 6. Aufgrund der Darüber hinaus ist auch diese Lösung low-drop-fähig, was bedeutet, dass der Regler wesentlich besser mit einer geringeren Spannungsdistanz der Betriebsspannung (Ub) im Falle eines Spannungseinbruchs folgen kann, als eine Lösung mit einem Summenstromquellentransistor (TRs), die hier nicht gezeichnet ist. Da das System in der Regel durch die maximale Verlustleistung des Reglers begrenzt ist, ist eine Schaltung mit einem solchen Summenstromquellentransistor (TRs) gegenüber einer Schaltung der 26 noch einmal um einen Faktor 2 aufgrund der doppelt anfallenden Verlustleistung in der Summenstromregelung mit Hilfe des Summenstromregeltransistors (Ts) und in der Differenzstufe (TR3/TR4) begrenzt, sodass sich auch hier insgesamt ein Nachteil von Faktor 4 in der maximalen Leistungsabgabe ergibt.
  • 27 zeigt eine Mischung der Systeme aus 26 und 11 als Beispiel eines Mischsystems, wobei der Messwiderstand (Rm) für den Summenstrom an anderer Stelle, nämlich zwischen Masse und zweitem Verbraucheranschluss (6) eingefügt ist. Dieser Widerstand kann extern oder intern sein. Im letzteren Fall benötigt das System einen weiteren Anschluss (17), der das Gehäuse des Systems verteuert. Durch Multiplikation des Strommesswertes (UI_istb) mit dem Spannungsmesswert (UV_istb) beispielsweise in einem Analogmultiplizierer (MUL) ergibt sich ein Ist-Wert (UP_istb) für die Verbraucherleistung (P3+P4), was einer Zusammenfassung der ersten Leistungsmessvorrichtung (MP3) und der zweiten Leistungsmessvorrichtung (MP4) zu einer Summenleistungsmessvorrichtung (MP3_4) entspricht.
  • Die Spannung (UP_istb), die auf diese Weise in diesem Beispiel gewonnen wird, ist ein Maß für die Ausgangsleistung des Reglers gegenüber dem Verbraucher (11). Der Summenstromregeltransistor (TRs) aus 9 ist auch hier entfallen, wäre aber natürlich denkbar, ohne dass eine entsprechende Zeichnung hier beigefügt ist. Die Messwiderstände (Rmb1, Rmb2) werden wieder so hochohmig gewählt, dass der Messstrom durch den Spannungsteiler nach Möglichkeit kleiner als 10%, besser kleiner als 5%, besser kleiner als 1% der Stromsumme (I3+I4) aus erstem Ausgangsstrom (I3) und zweiten Ausgangsstrom (I4) ist, um den Treiber nicht unnötig zu belasten. Der Messwiederstand (Rmb) sollte ebenfalls ausreichend niedrig gewählt werden. Die beiden Regeltransistoren (TR3b, TR4b) gebildeten Stromquellen (IS3, IS4) können hier aufgrund der direkten Ankopplung an die Versorgungsleitung wieder als separate Stromquellen betrachtet werden, die unabhängig voneinander mit Hilfe von zwei Regelspannungen (Uctr3, Uctr4) gesteuert werden. Das zu den 11, 12, 13 und 14 gesagte trifft auch hierzu. Die Leistungsmessspannung (UP_istb) wird wieder durch einen Komparator (Cmp1) mit einer Sollspannung (UI_soll) verglichen, die in ihrer Funktion nun hier dem Sollwert (Isum) für die Leistungssumme (P3+P4) entspricht. Der Komparator (Cmp1) erzeugt hieraus wieder, wie in 11, die erste Regelspannung (Uctr3) die den Strom (I3) durch den ersten Regeltransistor (TR3b) einstellt. Auf diese erste Regelspannung wird eine Differenzspannung (Uoff) mit Hilfe einer Spannungsquelle addiert, wodurch wieder die zweite Regelspannung (Uctr4) gebildet wird. Mit dieser zweiten Regelspannung (Uctr4) wird der zweite Ausgangsstrom (I4) durch den zweiten Regeltransistor (TR4b) eingestellt. Durch geeignete Wahl des Vorzeichens und des Spannungswertes der Differenzspannung (Uoff) wird nun wieder, wie in 11, sichergestellt, dass der zweite Transistor (TR4b) erst ab der Grenze zwischen dem ersten Betriebsspannungsbereich (A) und dem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) zu leiten anfängt, während der erste Regeltransistor (TR3b) bereits von Anfang an im ersten Betriebsspannungsbereich (A) zu leiten anfängt. Dies entspricht wieder dem gewünschten Verhalten aus 5 nur hier angewandt auf eine Spannungsquelle. Die Regeltransistoren werden dabei vorzugsweise wieder matchend aber nicht unbedingt gleich dimensioniert gefertigt. Es ergibt sich wieder eine Leistungskurve, wie in 6. Aufgrund der Darüber hinaus ist auch diese Lösung low-drop-fähig, was bedeutet, dass der Regler wesentlich besser mit einer geringeren Spannungsdistanz der Betriebsspannung (Ub) im Falle eines Spannungseinbruchs folgen kann, als eine Lösung mit einem Summenstromquellentransistor (TRs), die hier nicht gezeichnet ist. Da das System in der Regel durch die maximale Verlustleistung des Reglers begrenzt ist, ist eine Schaltung mit einem solchen Summenstromquellentransistor (TRs) gegenüber einer Schaltung der 27 noch einmal um einen Faktor 2 aufgrund der doppelt anfallenden Verlustleistung in der Summenstromregelung mit Hilfe des Summenstromregeltransistors (Ts) und in der Differenzstufe (TR3/TR4) begrenzt, sodass sich auch hier insgesamt ein Nachteil von Faktor 4 in der maximalen Leistungsabgabe ergibt.
  • Bezugszeichenliste
  • Bezugs- Beschreibung zeichen
    • 1
    Versorgungsspannungsanschluss der erfindungsgemäßen Regelschaltung (10)
    2
    Masseanschluss der erfindungsgemäßen Regelschaltung (10) (Bezugspotenzial)
    3
    Erster Ausgang der Regelschaltung (10)
    3_1
    Erster Ausgang der Regelschaltung (10_1) für rot
    3_2
    Erster Ausgang der Regelschaltung (10_2) für grün
    3_3
    Erster Ausgang der Regelschaltung (10_3) für blau
    3b
    Erster Ausgang der Regelschaltung in der ersten Halbbrücke der 14
    3d
    Erster Ausgang der Regelschaltung in der zweiten Halbbrücke der 14
    4
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10)
    4_1
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10_1) für rot
    4_2
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10_2) für grün
    4_3
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10_3) für blau
    4b
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10) in der ersten Halbbrücke der 14
    4d
    Zweiter Ausgang der Regelschaltung (10) in der zweiten Halbbrücke der 14
    5
    Erster Anschluss des Verbrauchers (11, ZL)
    5_1
    Erster Anschluss der roten LED Kette (11_1)
    5_2
    Erster Anschluss der grünen LED Kette (11_2)
    5_3
    Erster Anschluss der blauen LED Kette (11_3)
    6
    Zweiter Anschluss des Verbrauchers (11, ZL)
    6_1
    Zweiter Anschluss der roten LED Kette (11_1)
    6_2
    Zweiter Anschluss der grün LED Kette (11_2)
    6_3
    Zweiter Anschluss der blau LED Kette (11_3)
    7
    Energiequelle
    8
    Dritter Ausgang der Regelschaltung (10)
    9
    Vierter Ausgang der Regelschaltung (10)
    10
    Regelschaltung
    10_1
    Regelschaltung der roten LED-Kette (11_1)
    10_2
    Regelschaltung der grünen LED-Kette (11_2)
    10_3
    Regelschaltung der blauen LED-Kette (11_3)
    11
    Verbraucher. Der Verbraucher kann auch ein Netzwerk von Verbrauchern sein. Insbesondere kann es sich um eine LED oder eine Serien- oder Parallelschaltung von LEDs handeln. Auch kann es sich beispielsweise um eine komplexe Last (ZL), eine Induktivität oder eine ohmsche Last oder eine elektrische Maschine oder ein Lautsprecher oder eine kapazitive Last oder einen Motor handeln.
    11_1
    Rote LED-Kette als Verbraucher (11)
    11_2
    Grüne LED-Kette als Verbraucher (11)
    11_3
    Blaue LED-Kette als Verbraucher (11)
    12
    Zweite Regelschaltung
    13
    Zweiter Verbraucher
    14
    Erste Freilaufdiode
    14_1
    Erste Freilaufdiode der ersten Halbbrücke der 21
    14_2
    Erste Freilaufdiode der zweiten Halbbrücke der 21
    14_3
    Erste Freilaufdiode der dritten Halbbrücke der 21
    15
    Zweite Freilaufdiode
    15_1
    Zweite Freilaufdiode der ersten Halbbrücke der 21
    15_2
    Zweite Freilaufdiode der zweiten Halbbrücke der 21
    15_3
    Zweite Freilaufdiode der dritten Halbbrücke der 21
    16
    Kapazitive Last
    16_1
    Kapazitive Last der ersten Halbbrücke in 25
    16_2
    Kapazitive Last der zweiten Halbbrücke in 25
    16_3
    Kapazitive Last der dritten Halbbrücke in 25
    A
    Erster Betriebsspannungsbereich
    ADC
    Analog-zu-Digital-Converter
    B
    Zweiter Betriebsspannungsbereich
    C
    Dritter Betriebsspannungsbereich
    C1
    Erste Hälfte des dritten Betriebsspannungsbereiches, in dem an einem der externen Widerstände (R4, R8) die Leistung konstant ist.
    C2
    Zweite Hälfte des dritten Betriebsspannungsbereiches, in dem an beiden externen Widerständen (R4, R8) die Leistung konstant ist.
    Cmp1
    Erster Komparator
    Cmp1b
    Erster Komparator in der ersten Halbbrücke der 14
    Cmp1d
    Erster Komparator in der zweiten Halbbrücke der 14
    CTR
    Controller zur Steuerung der Regelschaltung (10)
    D
    Vierter Betriebsspannungsbereich
    Delta1
    Differenzbildner zur Bildung der Messspannung (UI_ist_b) zur Steuerung des Komparators (Cmp1) in der Halbbrücke der 13. Die Addition der Betriebsspannung (Ub) ist in 13 nicht eingezeichnet.
    Delta1b
    Differenzbildner zur Bildung der Messspannung (UI_ist_b) zur Steuerung des Komparators (Cmp1b) in der ersten Halbbrücke der 14. Die Addition der Betriebsspannung (Ub) ist in 14 nicht eingezeichnet.
    Delta1d
    Differenzbildner zur Bildung der Messspannung (UI_ist_d) zur Steuerung des Komparators (Cmp1d) in der zweiten Halbbrücke der 14. Die Addition der Betriebsspannung (Ub) ist in 14 nicht eingezeichnet.
    E
    Fünfter Betriebsspannungsbereich
    FD
    Fehler-Detektion. Die Fehler-Detektion erhält Messwerte von den verschiedenen Messinstrumenten und die Fehlersignale Sstat_ext der externen Signalisierer. Daraus ermittelt die Fehler-Detektion den Zustand des Systems. Bei Vorleigen eines Fehlers wird dieser erkannt und das System in einen sichereren Betriebszustand gebracht. Die FehlerDetektion setzt sich dabei gegen andere Regler und Vorgaben in der Regel durch. Die Fehler-Detektion signalisiert nach außen einen fehlerhaften Zustand über das Fehlersignal (Sstat).
    FR
    Farbregelung Die Farbregelung erhält von mindestens einem Farbensensor (MF) mindestens einen Messwert und erzeugt daraus Soll-Werte für die verschiedenen Regelschaltungen (10_1, 10_2, 10_3)
    I3
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3) der Regelschaltung (10)
    I3_1
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3_1) der ersten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I3_1 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS3_1.
    I3_2
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3_2) der zweiten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I3_2 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS3_2.
    I3-3
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3_3) der dritten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I3-3 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS3_3.
    I3-4
    Messwert der Summe der Ausgangsströme (I3+I4)
    I3b
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3, 3b) der Regelschaltung (10) für positive Ströme in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    I3be
    Teilsummenstrom der Einzelströme I3b und I3c der ersten Halbbrücke in 14 und der Halbbrücke in 13. Es handelt sich dabei im Fall der 14 um den Ausgangsstrom am ersten Anschluss (3b) der ersten Halbbrücke.
    I3c
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3, 3b) der Regelschaltung (10) für negative Ströme in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    I3d
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3d) der Regelschaltung (10) für positive Ströme in der zweiten Halbbrücke der 14
    I3de
    Teilsummenstrom der Einzelströme I3d und I3e der zweiten Halbbrücke in 14. Es handelt sich dabei im Fall der 14 um den Ausgangsstrom am vierten Anschluss (3d) der ersten Halbbrücke.
    I3d
    Ausgangsstrom des ersten Ausgangs (3d) der Regelschaltung (10) für negative Ströme in der zweiten Halbbrücke der 14
    I4
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4) der Regelschaltung (10)
    I4_1
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4_1) der ersten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I4_1 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS4_1.
    I4_2
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4_2) der zweiten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I4_2 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS4_2.
    I4_3
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4_3) der dritten Halbbrücke der Regelschaltung (10) in 16. Dabei kann von negativen und positiven Werten des Ausgangsstromes I4_3 ausgegangen werden. Eine Halbbrücke gemäß 13 wäre eine beispielhafte Realisierung der zugehörigen Stromquelle IS4_3.
    I4b
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4, 4b) der Regelschaltung (10) für positive Ströme in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    I4bc
    Teilsummenstrom der Einzelströme I4b und I4c der ersten Halbbrücke in 14 und der Halbbrücke in 13. Es handelt sich dabei im Fall der 14 um den Ausgangsstrom am zweiten Anschluss (4b) der ersten Halbbrücke.
    I4c
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4, 4b) der Regelschaltung (10) für negative Ströme in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    I4d
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4d) der Regelschaltung (10) für positive Ströme in der zweiten Halbbrücke der 14
    I4de
    Teilsummenstrom der Einzelströme I4d und I4c der zweiten Halbbrücke in 14. Es handelt sich dabei im Fall der 14 um den Ausgangsstrom am dritten Anschluss (4d) der ersten Halbbrücke.
    I4c
    Ausgangsstrom des zweiten Ausgangs (4d) der Regelschaltung (10) für negative Ströme in der zweiten Halbbrücke der 14
    I8
    Ausgangsstrom des dritten Ausgangs (8) der Regelschaltung (10)
    I9
    Ausgangsstrom des vierten Ausgangs (9) der Regelschaltung (10)
    (I3+I4)
    Summe der Ausgangsströme und zwar des Ausgangsstroms I4 des zweiten Ausgangs (4) und des Ausgangsstroms I3 des ersten Ausgangs (3)
    (I3b+I4b +I3c+I4c) = (I3bc+I4bc)
    Summe der Ausgangsströme und zwar des Ausgangsstroms I4 des zweiten Ausgangs (4, 4b) und des Ausgangsstroms I3 des ersten Ausgangs (3, 3b) in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    (I3d+I4d +I3e+I4e)= (I3de+I4de)
    Summe der Ausgangsströme und zwar des Ausgangsstroms I4 des zweiten Ausgangs (4d) und des Ausgangsstroms I3 des ersten Ausgangs (3d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    (I3+I4+I8)
    Summe der Ausgangsströme und zwar des Ausgangsstroms (I8) des dritten Ausgangs (8) und des Ausgangsstroms (I4) des zweiten Ausgangs (4) und des Ausgangsstroms (I3) des ersten Ausgangs (3) in 3. Diese Stromsumme wird bei drei Stromquellen (IS3, IS4, IS3) verwendet. Bei mehr Stromquellen wird diese Summe entsprechend erweitert.
    intRef
    Interne Referenzen
    Iref_int
    Interner Referenzstrom für die Vorgabe der Stromsumme (I3+I4, I3+I4+I8).
    IS3
    Erste geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I3 des ersten Ausgangs (3) liefert.
    IS3_1
    Erste geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I3_1 des ersten Ausgangs (3_1) für die erste Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I3_1) liefern kann.
    IS3_2
    Erste geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I3_2 des ersten Ausgangs (3_2) für die zweite Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I3_2) liefern kann.
    IS3_3
    Erste geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I3-3 des ersten Ausgangs (3_3) für die dritte Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I3_3) liefern kann.
    IS3_4
    Geregelte Summenstromquelle, die den Summenstrom (I3+I4) liefert
    IS4
    Zweite geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I4 des zweiten Ausgangs (4) liefert.
    IS4_1
    Zweite geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I4_1 des zweiten Ausgangs (4_1) für die erste Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I4_1) liefern kann.
    IS4_2
    Zweite geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I4_2 des zweiten Ausgangs (4_2) für die zweite Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I4_2) liefern kann.
    IS4_3
    Zweite geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I4_3 des zweiten Ausgangs (4_3) für die dritte Halbbrücke in 16 liefert. Hierbei wird angenommen, dass die geregelte Stromquelle positive und negative Ausgangsströme (I4_3) liefern kann.
    IS8
    Dritte geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I8 des dritten Ausgangs (8) liefert.
    ISg
    Vierte geregelte Stromquelle, die den Ausgangsstrom I9 des vierten Ausgangs (9) liefert.
    Isum
    Sollwert für die Stromsumme (I3+I4,, I3+I4+I8,,I3+I4+I8+I9).
    Iref_ext
    Externer Referenzstrom
    LED
    Leuchtdiode
    MF
    Farb-Sensor
    MI3
    Erste Strommessvorrichtung für die Messung des Stromes I3
    MI3_4
    Summenstrommessvorrichtung für die Messung der Summe der Ausgangsströme (I3+I4)
    M13_4_1
    Summenstrommessvorrichtung für die Messung der Summe der Ausgangsströme (I3_1+I4_1) der ersten Halbbrücke in 16
    MI3_4_2
    Summenstrommessvorrichtung für die Messung der Summe der Ausgangsströme (I8_2+I4_2) der zweiten Halbbrücke in 16
    MI3_4_3
    Summenstrommessvorrichtung für die Messung der Summe der Ausgangsströme (I3_3+I4_3) der dritten Halbbrücke in 16
    MI4
    Zweite Strommessvorrichtung für die Messung des Stromes I4
    MI8
    Dritte Strommessvorrichtung für die Messung des Stromes I8
    MU3
    Erste Spannungsmessvorrichtung für die Messung der Spannung zwischen dem ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MU4
    Zweite Spannungsmessvorrichtung für die Messung der Spannung zwischen dem zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MU8
    Dritte Spannungsmessvorrichtung für die Messung der Spannung zwischen dem dritten Ausgang (8) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MU9
    Vierte Spannungsmessvorrichtung für die Messung der Spannung zwischen dem vierten Ausgang (9) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MP3
    Erste Leistungsmessvorrichtung für die Messung der abgegebenen Leistung an dem Tor bestehend zwischen dem ersten Ausgang (3) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MP4
    Zweite Leistungsmessvorrichtung für die Messung der abgegebenen Leistung an dem Tor bestehend zwischen dem zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MP8
    Dritte Leistungsmessvorrichtung für die Messung der abgegebenen Leistung an dem Tor bestehend zwischen dem dritten Ausgang (8) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MP9
    Vierte Leistungsmessvorrichtung für die Messung der abgegebenen Leistung an dem Tor bestehend zwischen dem vierten Ausgang (9) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung (10)
    MT
    Temperaturmessvorrichtung, die die Temperatur beispielsweise in der Regelschaltung (10) selbst und/oder in Teilen der Regelschaltung (10) und/oder in der Nähe der Regelschaltung (10) und/oder in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) und/oder in der Nähe eines externen Widerstands (R3, R4, R8) und/oder in der Nähe eines Regeltransistors (TR3, TR4, TR8) und/oder in der Nähe einer Stromquelle (IS3, IS4, IS8) misst.
    MUb
    Betriebsspannungsmessvorrichtung für die Messung der Betriebsspannung Ub
    P3
    Leistung, die durch die Regelschaltung (10) über den ersten Ausgang (3) abgegeben wird.
    P4
    Leistung, die durch die Regelschaltung (10) über den zweiten Ausgang (4) abgegeben wird.
    P8
    Leistung, die durch die Regelschaltung (10) über den dritten Ausgang (8) abgegeben wird.
    P9
    Leistung, die durch die Regelschaltung (10) über den vierten Ausgang (9) abgegeben wird.
    P3+P4
    Summe der Ausgangsleistungen des ersten Ausgangs (P3) und des zweiten Ausgangs (P4)
    P3+P4+P8
    Summe der Ausgangsleistungen des ersten Ausgangs (P3) und des zweiten Ausgangs (P4) und des dritten Ausgangs (P8)
    P3+P4+P8+P9
    Summe der Ausgangsleistungen des ersten Ausgangs (P3) und des zweiten Ausgangs (P4) und des dritten Ausgangs (P8) und des vierten Ausgangs (P9)
    P10
    Leistungsverlust in der Regelschaltung (10)
    PLED
    LED-Verlustleistung der LEDs (des Verbrauchers (11)), Verbraucherverlustleistung
    PR4
    Erste Widerstandsverlustleistung des zweiten externen Widerstands R4
    PR4
    Zweite Widerstandsverlustleistung des zweiten externen Widerstands R4
    PR8
    Dritte Widerstandsverlustleistung des dritten externen Widerstands R8
    PWM
    Puls-Weiten-Modulation
    R3
    Erster externer Widerstand
    R4
    Zweiter externer Widerstand
    R4_1
    Zweiter externer Widerstand der roten LED-Kette (11_1)
    R4_2
    Zweiter externer Widerstand der grünen LED-Kette (11_2)
    R4_3
    Zweiter externer Widerstand der blauen LED-Kette (11_3)
    R8
    Dritter externer Widerstand
    RefG
    Referenzerzeugung aus den externen Referenzströmen Iref_ext_1, Iref_ext_2, Iref_ext_3, Die Ströme werden dabei über die Widerstände Rref_1, Rref_2, Rref_3, eingestellt. Die Ströme können zur Grundeinstellung der Teilvorrichtungen (10_1, 10_2, 10_3) mittels des Blocks RefG verwendet werden.
    RG
    Regler
    Rmb
    Shunt-Widerstand oder Messwiderstand für den positiven Stromzweig der ersten Halbbrücke in 14 bzw. der Halbbrücke in 13 bzw. der Stromquellen in 9, 11, 12.. Der Shunt-Widerstand wird möglichst niederohmig ausgelegt, da er die Verlustleistung des Systems erhöht und bei zu hochohmiger Auslegung unerwünschte Rückkopplungseffekte verursachen kann. Mit seiner Hilfe wird die Messspannung UI_istb am Shunt-Widerstand Rmb erzeugt, die ein Maß für den positiven Summenstrom (I3+I4) durch den Messwiderstand Rmb ist. Insofern stellt dieser Messwiderstand (Rmb) die erste Strommessvorrichtung (MI3) für die Messung des ersten Ausgangsstromes (I3) und die zweite Strommessvorrichtung (MI4) für die Messung des zweiten Ausgangsstromes (I4) in Gemeinschaft dar.
    Rmc
    Shunt-Widerstand oder Messwiderstand für den negativen Stromzweig der ersten Halbbrücke in 14 bzw. der Halbbrücke in 13. Der Shunt-Widerstand wird möglichst niederohmig ausgelegt, da er die Verlustleistung des Systems erhöht und bei zu hochohmiger Auslegung unerwünschte Rückkopplungseffekte verursachen kann. Mit seiner Hilfe wird die Messspannung UI_istc, am Shunt-Widerstand Rmc erzeugt, die ein Maß für den negativen Summenstrom (I3c+I4c) durch den Messwiderstand Rmc ist.
    Rmd
    Shunt-Widerstand oder Messwiderstand für den negativen Stromzweig der zweiten Halbbrücke in 14. Der ShuntWiderstand wird möglichst niederohmig ausgelegt, da er die Verlustleistung des Systems erhöht und bei zu hochohmiger Auslegung unerwünschte Rückkopplungseffekte verursachen kann. Mit seiner Hilfe wird die Messspannung UI_istd am Shunt-Widerstand Rmd erzeugt, die ein Maß für den Summenstrom (I3d+I4d) durch den Messwiderstand Rmd ist.
    Rmc
    Shunt-Widerstand oder Messwiderstand für den negativen Stromzweig der zweiten Halbbrücke in 14. Der ShuntWiderstand wird möglichst niederohmig ausgelegt, da er die Verlustleistung des Systems erhöht und bei zu hochohmiger Auslegung unerwünschte Rückkopplungseffekte verursachen kann. Mit seiner Hilfe wird die Messspannung UI_iste am Shunt-Widerstand Rmc erzeugt, die ein Maß für den negativen Summenstrom (I3e+I4e) durch den Messwiderstand Rmc ist.
    Rref
    Referenzwiderstand
    Sstat
    Fehlersignal
    Sstat_ext
    Externes Fehlersignal (ein Eingangssignal der Regelschaltung (10))
    ST
    Datenschnittstelle
    SUP
    Versorgung der Regelschaltung (10) aus der Betriebsspannungsversorgung (Ub)
    T
    Temperatur. Hier handelt es sich um ein Zeichen für eine oder mehrere der folgenden Temperaturen: • die Temperatur (T) der Regelschaltung (10) • die Temperatur eines Teils der Regelschaltung (10) • die Temperatur in der Nähe der Regelschaltung (10) • die Temperatur in der Nähe eines Verbrauchers (11) • die Temperatur in der Nähe eines Widerstands (R3, R4) • die Temperatur in der Nähe eines Regeltransistors (TR3, TR4, TRs) • die Temperatur in der Nähe einer Stromquelle (IS3, IS4, IS8)
    TR
    Temperatur eines externen Widerstands (R3, R4, R4_3, R4_2, R4_1, R8)
    TRs
    Summenstromregeltransistor für die Regelung des Summenstromes (I3+I4)
    TR3b
    Erster Regeltransistor für die Regelung des Stromanteils des ersten Ausgangs (3) der Regelschaltung (10) in einer Verschaltung als zwei separat geregelte Stromquellen, wobei dieser erste Regeltransistor bei niedrigeren Betriebsspannungen (Ub) geöffnet wird als der zweite Regeltransistor (TR4b) gemäß 9, 11 oder 12. Der Transistor findet sich auch in den 13 und 14.
    TR4b
    Zweiter Regeltransistor für die Regelung des Stromanteils des zweiten Ausgangs (4) der Regelschaltung (10) in einer Verschaltung als zwei separat geregelte Stromquellen, wobei dieser zweite Regeltransistor bei höheren Betriebsspannungen (Ub) erst geöffnet wird als der erste Regeltransistor (TR3b) gemäß 9, 11 oder 12. Der Transistor findet sich auch in den 13 und 14.
    U3
    Erste Ausgangsspannung, Spannung zwischen erstem Ausgang (3) und Masseanschluss (2)
    U4
    Zweite Ausgangsspannung, Spannung zwischen zweitem Ausgang (4) und Masseanschluss (2)
    U8
    Dritte Ausgangsspannung, Spannung zwischen drittem Ausgang (8) und Masseanschluss (2)
    Ub
    Betriebsspannung. Dies ist die Spannung zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss (1) der Regelschaltung (10) und dem Masseanschluss (2) der Regelschaltung. Die Betriebsspannung wird von der Energieversorgung (7) bereitgestellt.
    Uctr
    Regelspannung zur Steuerung der Regeltransistoren (TR3a, TR4a, TR3b, TR4b)
    Uctrb
    Regelspannung zur Steuerung der Regeltransistoren (TR3b, TR4b, TR3c, TR4c) in der ersten Halbbrücke der 14
    Uctrd
    Regelspannung zur Steuerung der Regeltransistoren (TR3d, TR4d, TR3e, TR4e) in der zweiten Halbbrücke der 14
    Uctr3
    Erste Regelspannung zur Steuerung der ersten Regeltransistoren (TR3a, TR3b)
    Uctr3b
    Erste Regelspannung zur Steuerung der ersten Regeltransistoren (TR3b, TR3b) in der ersten Halbbrücke der 14
    Uctr3c
    Erste Regelspannung zur Steuerung der ersten Regeltransistoren (TR3c, TR3c) in der ersten Halbbrücke der 14
    Uctr3d
    Erste Regelspannung zur Steuerung der ersten Regeltransistoren (TR3d, TR3d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    Uctr3e
    Erste Regelspannung zur Steuerung der ersten Regeltransistoren (TR3e, TR3e) in der zweiten Halbbrücke der 14
    Uctr4
    Zweite Regelspannung zur Steuerung der zweiten Regeltransistoren (TR4a, TR4b)
    Uctr4b
    Zweite Regelspannung zur Steuerung der zweiten Regeltransistoren (TR4b, TR4b) in der ersten Halbbrücke der 14
    Uctr4c
    Zweite Regelspannung zur Steuerung der zweiten Regeltransistoren (TR4c, TR4c) in der ersten Halbbrücke der 14
    Uctr4d
    Zweite Regelspannung zur Steuerung der zweiten Regeltransistoren (TR4d, TR4d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    Uctr4d
    Zweite Regelspannung zur Steuerung der zweiten Regeltransistoren (TR4e, TR4e) in der zweiten Halbbrücke der 14
    UI_ist
    Messspannung am Shunt-Widerstand (Rmb). Diese steuert den Eingang des Komparators (Cmp1), der die Regelspannung (Uctr) oder die erste Regelspannung (Uctr3) erzeugt.
    UI_istb
    Messspannung am Shunt-Widerstand (Rmb) des positiven Stromzweigs der ersten Halbrücke der 14 bzw. der Halbbrücke der 13 bzw. die Messspannung am Shunt-Widerstand (Rmb) der 9, 11, 12
    UI_ist_b
    Differenz der Messspannungen UI_Istb und UI_istc an den beiden Shunt-Widerständen (Rmb, Rmc) der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13. Diese steuert den Eingang des Komparators (Cmp1b), der die Regelspannung (Uctrb) oder erzeugt jeweils die erste Regelspannung (Uctr3b, Uctr3c).
    UI_istc
    Messspannung am Shunt-Widerstand (Rmc) negativen Stromzweig der ersten Halbrücke der 14 und der Halbrücke in 13
    UI_istd
    Messspannung am Shunt-Widerstand (Rmd) der des positiven Stromzweigs ersten Halbrücke der 14
    UI_ist_d
    Differenz der Messspannungen UI_Iste, und UI_istd an den beiden Shunt-Widerständen (Rmd, Rme) der zweiten Halbbrücke der 14. Diese steuert den Eingang des Komparators (Cmp1d), der die Regelspannung (Uctrd) oder erzeugt jeweils die erste Regelspannung (Uctr3d, Uctr3e).
    UI_iste
    Messspannung am Shunt-Widerstand (Rme) des negativen Stromzweigs der ersten Halbrücke der 14
    UIsoll
    Sollspannung für den Summenstrom (I3-I4). Dieser Wert entspricht in seiner Funktion dem Sollwert (ls,m) für den Summenstrom (I3+I4, I3+I4+I8) in 1.
    Uoff
    Differenzspannung zur Offseterzeugung zwischen der ersten Regelspannung (Uctr3) und zweiten Regelspannung (Uctr4) Diese Spannung (Uoff) sorgt im Falle der Verschaltungen der 11 und 12 dafür, dass der zweite Regeltransistor (TR4b) später als der erste Regeltransistor (TR3b) öffnet.
    Uoff3
    Erste Offsetspannung zwischen der Regelspannung (Uctr) und ersten Regelspannung (Uctr3), die durch den ersten Verstärker (V3) zur Regelspannung (Uctr) addiert wird. Das Vorzeichen und der Betrag dieser ersten Offsetspannung (Uoff3) werden dabei so gewählt, dass diese erste Offsetspannung (Uoff3) im Zusammenwirken mit der zweiten Offsetspannung (Uoff4) im Falle der Verschaltung der 11 und 12 dafür sorgt, dass der zweite Regeltransistor (TR4b) später als der erste Regeltransistor (TR3b) öffnet. In der Regel wird die erste Offsetspannung (Uoff3) zu Null (0V) gewählt, womit die Regelspannung (Uctr) und die erste Regelspannung (Uctr3) sich nicht mehr unterscheiden und der erste Verstärker (V3) entfallen kann.
    Ooff4
    Zweite Offsetspannung zwischen der Regelspannung (Uctr) und zweiten Regelspannung (Uctr4,) die durch den zweiten Verstärker (V4) zur Regelspannung (Uctr) addiert wird. Das Vorzeichen und der Betrag dieser zweiten Offsetspannung (Uoff4) werden dabei so gewählt, dass diese zweite Offsetspannung (Uoff4) im Zusammenwirken mit der ersten Offsetspannung (Uoff3) im Falle der Verschaltung der 11 und 12 dafür sorgt, dass der zweite Regeltransistor TR4b später als der erste Regeltransistor (TR3b) öffnet. Wird die erste Offsetspannung (Uoff3) zu Null (0V) gewählt, womit die Regelspannung (Uctr) und die erste Regelspannung (Uctr3) sich nicht mehr unterscheiden so stimmt diese zweite Offsetspannung (Uoff4) mit der Differenzspannung zur Offseterzeugung (Uoff) überein. In dem Fall entspricht der zweite Verstärker (V4) der 12 der Offsetspannungsquelle (Uoff) der 11.
    Uref
    Erste Referenzspannung. Die erste Referenzspannung (Uref) wird so gewählt, dass bei einer zu niedrigen Betriebsspannung (Ub) der erste Regeltransistor (TR3a) in 9 geöffnet ist und bei einer ausreichend hohen Betriebsspannung (Ub) der zweite Regeltransistor (TR4a) den Strom übernimmt und dabei der erste Regeltransistor (TR3a) in 9 ausgeschaltet wird, wodurch sich das Leistungsschema der 6 ergibt. Der Summenstrom (I3+I4) wird dabei durch den Summenstromregeltransistor (TRs) abhängig von der Sollspannung (UIsoll) eingestellt.
    Uref2
    Zweite Referenzspannung. Die zweite Referenzspannung legt in 9 die Verteilung des Summenstromes (I3+I4) zwischen dem Ausgangsstrom I3) des ersten Ausgangs (3) der Regelschaltung (10) und dem Ausgangsstrom (I4) des zweiten Ausgangs (4) der Regelschaltung (10) fest.
    V3
    Erster Verstärker
    V3b
    Erster Verstärker für den Versorgungsast für positive Ausgangsströme (I3, I3b+I3c) am ersten Ausgang (3, 3b) in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    V3c
    Erster Verstärker für den Versorgungsast für negative Ausgangsströme (I3, I3b+I3c) am ersten Ausgang (3, 3b) in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    V3d
    Erster Verstärker für den Versorgungsast für positive Ausgangsströme (I3d+I3e) am ersten Ausgang (3d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    V3e
    Erster Verstärker für den Versorgungsast für negative Ausgangsströme (I3d+I3e) am ersten Ausgang (3d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    V4
    Zweiter Verstärker
    V4b
    Zweiter Verstärker für den Versorgungsast für positive Ausgangsströme (I4, I4b+I4c) am zweiten Ausgang (4, 4b) in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    V4c
    Zweiter Verstärker für den Versorgungsast für negative Ausgangsströme (I3, I3b+I3c) am zweiten Ausgang (4, 4b) in der ersten Halbbrücke der 14 und in der Halbbrücke der 13
    V4d
    Zweiter Verstärker für den Versorgungsast für positive Ausgangsströme (I3d+I3e) am zweiten Ausgang (4d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    V4e
    Zweiter Verstärker für den Versorgungsast für negative Ausgangsströme (I3d+I3e) am zweiten Ausgang (4d) in der zweiten Halbbrücke der 14
    Vp
    Verteilungsparameter
    Z
    Komplexe Last, insbesondere induktive Last
    ZL
    Komplexe Last, insbesondere induktive Last
    Z1
    Komplexe Last, insbesondere induktive Last
    Z2
    Komplexe Last, insbesondere induktive Last
    Z3
    Komplexe Last, insbesondere induktive Last

Claims (13)

  1. Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers (11, Z), der zwei Anschlüsse (5, 6) und zwar einen ersten Anschluss (5) und einen zweiten Anschluss (6) aufweist, mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10) wobei zwischen dem Potential einer ersten Versorgungsleitung (1) und dem Potenzial einer zweiten Versorgungsleitung (2) eine Betriebsspannung (Ub) abfällt, mit den Schritten • Einspeisen eines ersten Ausgangsstromes (I3) in den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11, Z) durch eine erste steuerbare Stromquelle (IS3), die der anderen Seite niederohmig, insbesondere über einen oder mehrere niederohmige Messwiderstände (Rmb, Rmc), mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und • gleichzeitiges Einspeisen eines vierten Ausgangsstromes (Ig) in den zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z) durch eine vierte steuerbare Stromquelle (IS9), die auf der anderen Seite niederohmig, insbesondere über einen oder mehrere niederohmige Messwiderstände (Rmd, Rme), mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und • gleichzeitiges Einspeisen eines zweiten Ausgangsstromes (I4) durch eine unabhängige zweite regelbare Stromquelle (IS4) in einen zweiten Ausgang (4) der Regelschaltung (10) und von dort in einen zweiten externen Widerstand (R4) und von dort in den besagten ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (Z) durch die Serienschaltung aus mindestens der zweiten regelbaren Stromquelle (IS4), die Teil der Regelschaltung (10) ist, und mindestens eines zweiten externen elektrischen Widerstands (R4), der nicht Teil der Regelschaltung (10) ist, der -so vorhanden- von einem ersten optionalen Widerstand (R3) verschieden ist, und • wobei die zweite regelbare Stromquelle (IS4) auf der anderen Seite niederohmig mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und • gleichzeitiges Einspeisen eines dritten Ausgangsstromes (I8) durch eine dritte regelbare Stromquelle (IS8) in einen dritten Ausgang (8) der Regelschaltung (10) und von dort in einen dritten externen Widerstand (R8) und von dort in den besagten zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z, 11) durch die Serienschaltung aus mindestens der dritten regelbaren Stromquelle (IS8), die Teil der Regelschaltung (10) ist, und mindestens des dritten externen elektrischen Widerstands (R8), der nicht Teil der Regelschaltung (10) ist, der -so vorhanden- von dem ersten optionalen Widerstand (R3) verschieden ist, und • wobei die dritte regelbare Stromquelle (IS8) auf der anderen Seite niederohmig mit mindestens einer Versorgungsleitung verbunden ist, und • Regeln des ersten Ausgangsstromes (I3) und des zweiten Ausgangsstromes (I4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von einem Messparameter (I3_4, UI_istb, UI_ist_b) in der Art, • dass bei betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) in einem ersten Betriebsspannungsbereich (A) erst die erste steuerbare Stromquelle (IS3) einen von Null verschiedenen positiven oder negativen Ausgangsstrom (IS3) liefert und • dass dann in einem betragsmäßig an den ersten Betriebsspannungsbereich (A) unmittelbar angrenzenden zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) die zweite Stromquelle (IS4) einen von Null verschiedenen zweiten positiven oder negativen Ausgangsstrom (I4) liefert, der betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, und der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) um den Wert dieses zweiten Ausgangsstromes (I4) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) zunehmend betragsmäßig vermindert und • dass dann in einem betragsmäßig an den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) unmittelbar angrenzenden dritten Betriebsspannungsbereich (C) die zweite Stromquelle (IS4) einen betragsmäßig von der Betriebsspannung (Ub) unabhängigen und von Null verschiedenen zweiten positiven oder negativen Ausgangsstrom (I4) liefert und der erste Ausgangsstrom (I3) der ersten Stromquelle (IS3) vernachlässigbar, mindestens aber betragsmäßig kleiner als 1 % des Betrags des zweiten Ausgangsstromes (I4) ist und • Regeln des dritten Ausgangsstromes (I8) und des vierten Ausgangsstromes (I9) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von einem Messparameter (I8_9,UI_istd) in der Art, dass bei betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) • in einem ersten betragsmäßigen Betriebsspannungsbereich (A) erst die die vierte steuerbare Stromquelle (IS9) einen von Null verschiedenen negativen oder positiven Ausgangsstrom (IS9) liefert und • dann in einem betragsmäßig an den ersten Betriebsspannungsbereich (A) unmittelbar angrenzenden zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) die dritte Stromquelle (IS8) einen von Null verschiedenen dritten negativen oder positiven Ausgangsstrom (I8) liefert, der betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, und der vierte Ausgangsstrom (I9) der vierten Stromquelle (IS9) um den Wert dieses dritten Ausgangsstromes (I8) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) zunehmend betragsmäßig vermindert wird und • dann in einem betragsmäßig an den zweiten Betriebsspannungsbereich (B) bezogen auf die Betriebsspannung (Ub) unmittelbar angrenzenden dritten Betriebsspannungsbereich (C) die dritte Stromquelle (IS8) einen betragsmäßig von der Betriebsspannung (Ub) unabhängigen und von Null verschiedenen dritten negativen oder positiven Ausgangsstrom (I8) liefert und der vierte Ausgangsstrom (I9) der vierten Stromquelle (IS9) betragsmäßig vernachlässigbar, mindestens aber kleiner als 1% des Betrags des dritten Ausgangsstromes (I8) ist und • wobei die Summe aller Ausgangsströme (I3+I4+I8+I9) des ersten Ausgangsstroms (I3) und der zweiten Ausgangsstroms (I4) und des dritten Ausgangsstroms (I8) und des vierten Ausgangsstroms (I9) und ggf. weiterer Ausgangsströme, die den Verbraucher (Z, 11) versorgen, bis auf einen Leckstrom zumindest zeitweise null oder zumindest zeitweise nach Integration über die Zeit wiederholend null oder nahezu null ist, wobei nahezu null bedeutet, dass der Betrag des Reststroms kleiner als 5% des maximalen Betrags des größten Ausgangsstroms ist gekennzeichnet dadurch, • dass durch die Regelung des Stromes, auch der Ort, an dem die Verlustleistung durch die Regelung des Stromes anfällt, durch einen weiteren Regelparameter dadurch bestimmt wird, ◯ dass die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I3+I4) aus dem ersten Ausgangsstrom (I3) und dem zweiten Ausgangsstrom (I4) auf den ersten Ausgangsstrom (I3) und den zweiten Ausgangsstrom (I4) der Regelschaltung (10) von mindestens einem Regelparameter, d.h. einem Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist, der in der Regelschaltung (10) ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle (ST) oder ein anderes Signal (PWM) vorgegeben wird und o gleichzeitig die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I8+I9) aus dem dritten Ausgangsstrom (I8) und dem vierten Ausgangsstrom (I9) auf den dritten Ausgangsstrom (I8) und den vierten Ausgangsstrom (I9) der Regelschaltung (10) von mindestens dem besagten Regelparameter, d.h. dem besagten Verteilungsparameter (Vp), oder einem zweiten Regelparameter, d.h. einem zweiten Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist.
  2. Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers (11, Z) mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10) wobei zwischen dem Potential einer ersten Versorgungsleitung (1) und dem Potenzial einer zweiten Versorgungsleitung (2) eine Betriebsspannung (Ub) abfällt, nach Anspruch 1 mit den Schritten • Einspeisen eines ersten Ausgangsstroms (I3) einer ersten Stromquelle (IS3) in einen ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (Z, 11) und • Einspeisen eines zweiten Ausgangsstroms (I4) einer zweiten Stromquelle (IS3) über einen ersten externen Widerstand (R4b) in den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (Z, 11) und • Einspeisen eines vierten Ausgangsstroms (I3) einer vierten Stromquelle (IS9) in einen zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z, 11) und • Einspeisen eines dritten Ausgangsstroms (I8) einer dritten Stromquelle (IS8) über einen dritten externen Widerstand (R4d) in den zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (Z, 11) und • Erfassen des Summenstroms (I3+I4) eines ersten Ausgangsstroms (I3) und des zweiten Ausgangsstroms (I4) durch eine Summenstrommesseinrichtung (MI3_4), insbesondere Shunt-Widerstände (Rmb, Rmc), zur Ermittlung eines Parameters für eine positive Ausgangsstromsumme (UI_istb) und zur Ermittlung eines Parameters für eine negative Ausgangsstromsumme (UI_istc) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr3b) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3b) im positiven Stromzweig der ersten Stromquelle (IS3) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die positive Stromsumme (UI_istb) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_sollb) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr3c) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3c) im negativen Stromzweig der ersten Stromquelle (IS3) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die negative Stromsumme (UI_istc) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_sollb) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr4b) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4b) im positiven Stromzweig der zweiten Stromquelle (IS4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die positive Stromsumme (UI_istb) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_sollb) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr4c) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4b) im negativen Stromzweig der zweiten Stromquelle (IS4) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die negative Stromsumme (UI_istc) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_sollb) und • wobei das Regelsignal (Uctr3b) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3b) eines positiven Stromzweiges einer ersten Stromquelle (IS3) gegenüber dem Regelsignal (Uctr4b) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4b) des positiven Stromzweiges einer zweiten Stromquelle (IS4) um einen ersten Offset spannungsmäßig versetzt ist und • wobei das Regelsignal (Uctr3c) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3c) eines negativen Stromzweiges einer ersten Stromquelle (IS3) gegenüber dem Regelsignal (Uctr4c) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4b) des negativen Stromzweiges der zweiten Stromquelle (IS4) um einen zweiten Offset spannungsmäßig versetzt ist und • wobei der erste und zweite Offset so gewählt sind, dass sich für die erste Stromquelle (IS3), umfassend für den positiven Stromzweig den Regeltransistor (TR3b) und für den negativen Stromzweig den Regeltransistor (TR3c), und die zweite Stromquelle (IS4), umfassend für den positiven Stromzweig den Regeltransistor (TR4b) und für den negativen Stromzweig den Regeltransistor (TR4c), das Verhalten entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 ergibt und • Erfassen des Summenstroms (I8+I8) eines dritten Ausgangsstroms (I8) und des eines vierten Ausgangsstroms (I9) durch eine Summenstrommesseinrichtung (MI8_9), insbesondere Shunt-Widerstände (Rmd, Rme), zur Ermittlung eines Parameters für eine positive Ausgangsstromsumme (UI_istd) und zur Ermittlung eines Parameters für eine negative Ausgangsstromsumme (UI_iste) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr3d) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3d) im positiven Stromzweig der vierten Stromquelle (IS9) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die positive Stromsumme (UI_istd) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_solld) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr3e) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3e) im negativen Stromzweig der vierten Stromquelle (IS9) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die negative Stromsumme (UI_iste) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_solld) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr4d) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4d) im positiven Stromzweig der dritten Stromquelle (IS8) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die positive Stromsumme (UI_istd) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_solld) und • Ermitteln der Regelsignale (Uctr4e) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4e) im negativen Stromzweig der dritten Stromquelle (IS8) durch einen Regler (RG) in Abhängigkeit von dem so ermittelten Messparameter für die negative Stromsumme (UI_istc) und einer oder mehrerer externer Regelgrößen (UI_soll, UI_solld) und • wobei das Regelsignal (Uctr3d) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3d) eines positiven Stromzweiges einer dritten Stromquelle (IS8) gegenüber dem Regelsignal (Uctr4d) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4d) des positiven Stromzweiges einer vierten Stromquelle (IS9) um einen dritten Offset spannungsmäßig versetzt ist und • wobei das Regelsignal (Uctr3e) zur Steuerung des ersten Regeltransistors (TR3e) eines negativen Stromzweiges einer dritten Stromquelle (IS8) gegenüber dem Regelsignal (Uctr4e) zur Steuerung des zweiten Regeltransistors (TR4e) des negativen Stromzweiges der vierten Stromquelle (IS9) um einen vierten Offset spannungsmäßig versetzt ist und • wobei der dritte und vierte Offset so gewählt sind, dass sich für die vierte Stromquelle (IS9), umfassend für den positiven Stromzweig den Regeltransistor (TR3d) und für den negativen Stromzweig den Regeltransistor (TR3e), und die dritte Stromquelle (IS8), umfassend für den positiven Stromzweig den Regeltransistor (TR4d) und für den negativen Stromzweig den Regeltransistor (TR4e), das Verhalten entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 ergibt und
  3. Verfahren zur geregelten Versorgung eines Verbrauchers (11) mit elektrischer Energie durch eine Regelschaltung (10), wobei • die Regelschaltung (10) über mindestens sechs Anschlüsse (1, 2, 3b, 3d, 4b, 4d) verfügt, • der Verbraucher (11) über mindestens zwei Versorgungsanschlüsse verfügt (5, 6), • die Regelschaltung (10) über mindestens über zwei ihrer Anschlüsse (1, 2) aus einer geregelten oder ungeregelten Energiequelle (7) mit elektrischer Energie, insbesondere mittels einer Versorgungsspannung (Ub) versorgt wird, • mindestens ein erster Ausgang (3b) der Regelschaltung (10) direkt oder über einen ersten optionalen externen Widerstand (R3) mit mindestens einem ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) elektrisch verbunden ist, • mindestens ein vierter Ausgang (3d) der Regelschaltung (10) direkt oder über einen weiteren ersten optionalen externen Widerstand (R3) mit mindestens einem zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (11) elektrisch verbunden ist, • mindestens ein zweiter Ausgang (4b) der Regelschaltung (10) durch Serienschaltung über einen zweiten externen Widerstand (R4b) mit mindestens dem ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) elektrisch verbunden ist, • mindestens ein dritter Ausgang (4d) der Regelschaltung (10) durch Serienschaltung über einen weiteren zweiten externen Widerstand (R4d) mit mindestens dem zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (11) elektrisch verbunden ist, • bei dem Vorhandensein mindestens eines ersten externen Widerstands (R3) und mindestens eins zweiten externen Widerstands (R4b, R4d) diese beiden Widerstände unterschiedliche Werte haben, • die Summe der Ausgangsströme (I3+I4) des ersten Ausgangsstroms (I3) und des zweiten Ausgangsstroms (I4) an dem ersten Ausgang (3b) und am zweiten Ausgang (4b) der Regelschaltung (10) einem als Sollwert (UI_sollb) vorgegebenen Summenstrom (I3+I4) des ersten Ausgangsstroms (I3) und des zweiten Ausgangsstroms (I4) entspricht und • die Summe der Ausgangsströme (I9+I8) des dritten Ausgangsstroms (I8) und des vierten Ausgangsstroms (I9) am dritten Ausgang (4d) und am vierten Ausgang (3d) der Regelschaltung (10) einem als Sollwert (UI_solld) vorgegebenen Summenstrom (I9+I8) des dritten Ausgangsstroms (I8) und des vierten Ausgangsstroms (I9) entspricht und • die Regelung mit Hilfe von mindestens zwei realen Stromquellen (IS3, IS4) mit endlichen Innenwiderständen erfolgt, die die Ausgangsströme (I3, I4) für den ersten Anschluss (5) des Verbrauchers (11) liefern und • die Regelung mit Hilfe von mindestens zwei weiteren realen Stromquellen (IS8, IS9) mit endlichen Innenwiderständen erfolgt, die die Ausgangsströme (I8, I9) für den zweiten Anschluss (6) des Verbrauchers (11) liefern, dadurchgekennzeichnet, dass • die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I3+I4) aus dem ersten Ausgangsstrom (I3) und dem zweiten Ausgangsstrom (I4) auf den ersten Ausgangsstrom (I3) und den zweiten Ausgangsstrom (I4) der Regelschaltung (10) von mindestens einem Regelparameter, d.h. einem Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist, der in der Regelschaltung (10) ermittelt wird oder von außen über eine analoge oder digitale Schnittstelle (ST) oder ein anderes Signal (PWM) vorgegeben wird und • gleichzeitig die strombetragsmäßige Verteilung der Summe der Ausgangsströme (I8+I9) aus dem dritten Ausgangsstrom (I8) und dem vierten Ausgangsstrom (I8) auf den dritten Ausgangsstrom (I8) und den vierten Ausgangsstrom (I9) der Regelschaltung (10) von mindestens dem besagten Regelparameter, d.h. dem besagten Verteilungsparameter (Vp), oder einem zweiten Regelparameter, d.h. einem zweiten Verteilungsparameter (Vp), abhängig ist.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 • wobei zumindest zeitweise mindestens ein Ausgangsstrom (I3, I4, I8, I9) gemessen wird und/oder • wobei zumindest zeitweise mindestens eine Stromsumme von Ausgangsströmen (I3+I4, I8+I9, I3,+I4,+I8, I3,+I4,+I8,+I9) gemessen wird und/oder • wobei mindestens eine Ausgangsspannung (U3, U4, U8, U9) zumindest zeitweise an einem der Ausgänge (3b, 3d, 4b, 4d, 3, 4, 8, 9) der Regelschaltung (10) gemessen wird und/oder • wobei mindestens eine Versorgungsspannung (Ub) einer Regelschaltung (10) gemessen wird und/oder • wobei mindestens eine Ausgangsleistung (P3, P4, P8, P9) zumindest zeitweise an einem der Ausgänge (3b, 3d, 4b, 4d, 3, 4, 8, 9) der Regelschaltung (10) gemessen wird und/oder • wobei mindestens eine Temperatur (T) zumindest zeitweise ◯ in der Regelschaltung (10) selbst oder ◯ in Teilen der Regelschaltung (10) oder ◯ in der Nähe der Regelschaltung (10) oder ◯ in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) oder ◯ in der Nähe eines externen Widerstands (R3, R4, R4b, R4d,R8) oder ◯ in der Nähe eines Regeltransistors (TR3, TR3b, TR3c, TR3d, TR3e, TR4, TR4b, TR4c, TR4d, TR4e, TRs) oder ◯ in der Nähe eine Stromquelle (IS3, IS4, IS8, IS9) oder ◯ in einem Kühlmittels oder einem Kühlmediums in der Nähe eines Widerstands (R3, R4, R4b, R4d, R8) gemessen wird und • wobei dieser Messwert zur Regelung dieses Messwertes mittels mindestens einer Stellgröße, nämlich mittels ◯ der Verteilung von Ausgangsströmen (I, I4, I8, I9) mittels eines von dem Messwert abhängigen besagten ersten und/oder zweiten Regelparameters entsprechend dem Anspruch 3 und /oder ◯ der Verteilung von Ausgangsleistungen (P3, P4, P8, P9) mittels eines von dem Messwert abhängigen besagten ersten und/oder zweiten Regelparameters entsprechend dem Anspruch 3 und /oder ◯ eines der Ausgangsströme (I3, I4, I8, I9) oder ◯ einer Stromsumme von Ausgangsströmen (I3+I4, I8+I9, I3,+I4,+I8, I3,+I4,+I8,+I9) verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 4 • wobei mindesten ein gemessener Wert oder mindestens einer der zwischengespeicherten Werte oder mindestens einer aus diesen Werten abgeleiteten Wert mit mindestens einem Sollwert verglichen wird, • wobei der Vergleich dadurch erfolgt, dass festgestellt wird ob der besagte Wert kleiner als der Sollwert oder größer als der Sollwert oder auch optional gleich dem Sollwert ist, wobei gleich bedeutet, dass der besagte Wert innerhalb eines Toleranzbands um den Sollwert liegt und ein besagter Wert, der innerhalb dieses Toleranzbandes liegt nicht als größer oder kleiner im Rahmen des besagten Vergleichs bewertet wird, • wobei mindestens einer der besagten gemessenen Werte ◯ einer der Ausgangsströme (I3, I4, I8, I9) oder ◯ eine Stromsumme von Ausgangsströmen (I3+I4, I8+I9, I3,+I4,+I8, I3,+I4,+I8,+I9) oder ◯ eine der Ausgangsspannungen (U3, U4, U8, U9) oder ◯ eine der Ausgangsleistungen (P3, P4, P8, P9) oder ◯ die Summe oder gewichtete Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme (I3+ I4, I8+ I9, I3+ I4+ I8+ I9) oder ◯ die Summe oder gewichtete Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen (P3+P4, P8+P9, P3+P4+P8+P9) oder ◯ die von der Energiequelle (7) zur Verfügung gestellten Betriebsspannung (Ub) oder ◯ die Temperatur (T) der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines externen Widerstands (R3, R4, R4b, R4d,R8) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Regeltransistors (TR3, TR3b, TR3c, TR3d, TR3e, TR4, TR4b, TR4c, TR4d, TR4e, TRs) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest einer Stromquelle (IS3, IS4, IS8, IS9) oder ◯ die Temperatur (T) in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands (R3, R4, R4b, R4d,R8) oder ◯ ein zwischengespeicherter Wert dieser Werte oder ◯ eine aus diesen Werten und/oder deren zwischengespeicherten Werten abgeleitete Größe ist.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 wobei • mindestens ein Verteilungsparameter (Vp) ◯ einer der Ausgangsströme (I3, I4, I8, I9) oder ◯ eine der Ausgangsspannungen (U3, U4, U8, U9) oder ◯ eine der Ausgangsleistungen (P3, P4, P8, P9) oder ◯ die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsströme (I3+ I4, I8+ I9, I3+ I4+ I8+ I9) oder ◯ die Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen (P3+P4, P8+P9, P3+P4+P8+P9) oder ◯ die von der Energiequelle (7) zur Verfügung gestellten Betriebsspannung (Ub) oder ◯ die Temperatur (T) der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines externen Widerstands (R3, R4, R4b, R4d, R8) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Regeltransistors (TR3, TR3b, TR3c, TR3d, TR3e, TR4, TR4b, TR4c, TR4d, TR4e, TRs) oder ◯ die Temperatur (T) in der Nähe zumindest einer Stromquelle (IS3, IS4, IS8, IS9) oder ◯ die Temperatur (T) in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands (R3, R4, R4b, R4d, R8) oder ◯ ein zwischengespeicherter Wert der vorstehenden Werte oder ◯ eine aus diesen vorstehenden Werten abgeleitete Größe oder ◯ eine aus zwischengespeicherten Werten der vorstehenden Werte abgeleitete Größe ist.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 wobei • die Summe von mindesten zwei Ausgangsströmen (I3+I4, I8+I9, I3+ I4+ I8+ I9) in Abhängigkeit von ◯ mindestens einer der Ausgangsspannungen (U3, U4, U8, U9) und/oder ◯ mindestens einer der Ausgangsleistungen (P3, P4, P8, P9) und/oder ◯ der Summe aller oder eines Teils der Ausgangsleistungen (P3+P4, P8+P9,P3+P4+P8+P9) und/oder ◯ der von der Energiequelle (7) zur Verfügung gestellten Betriebsspannung (Ub) und/oder ◯ der Temperatur (T) der Regelschaltung (10) und/oder ◯ der Temperatur (T) eines Teils der Regelschaltung (10) und/oder ◯ der Temperatur (T) in der Nähe der Regelschaltung (10) und/oder ◯ der Temperatur (T) in der Nähe zumindest eines Verbrauchers (11) und/oder ◯ der Temperatur in der Nähe zumindest eines externen Widerstands (R3, R4, R4b, R4d, R8) und/oder ◯ der Temperatur (T) in einem Kühlmittel oder einem Kühlmedium in der Nähe eines Widerstands (R3, R4, R4b, R4d, R8) und/oder ◯ einem zwischengespeichertem Wert dieser Werte und/oder ◯ einer aus den vorstehenden Werten abgeleiteten Größe und/oder ◯ einer von deren zwischengespeicherten den vorstehenden Werten abgeleiteten Größe geregelt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 • wobei zumindest ein erster Ausgangsstrom (I4) und ein vierter Ausgangsstrom (I9) in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (C) konstant ausgeregelt werden.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 • wobei zumindest eine zweite Ausgangsleistung (P4) einer zweiten Stromquelle (IS4), die ihren Strom (I4) durch einen externen Widerstand (R4, R4b) an den Verbraucher (11) liefert in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (E) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig sinkt und • wobei zumindest eine dritte Ausgangsleistung (P8) einer dritten Stromquelle (IS8), die ihren Strom (I8) durch einen externen Widerstand (R8, R4d) an den Verbraucher (11) liefert in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (E) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig sinkt und • wobei in diesem Betriebsspannungsbereich (E) eine weitere erste geregelte Stromquelle (IS3) ebenfalls eine erste Ausgangsleistung (P3), die mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig steigt, an den Verbraucher (11) liefert und • wobei in diesem Betriebsspannungsbereich (E) eine weitere vierte geregelte Stromquelle (IS9) ebenfalls eine vierte Ausgangsleistung (P9), die betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, an den Verbraucher (11) liefert und • wobei eine erste Summe der ersten und zweiten Ausgangsleistung (P3+P4) in diesem Betriebsspannungsbereich (E) betragsmäßig konstant gehalten wird und • wobei eine zweite Summe der dritten und vierten Ausgangsleistung (P8+P9) in diesem Betriebsspannungsbereich (E) betragsmäßig konstant gehalten wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 • wobei zumindest ein zweiter Ausgangsstrom (I4) einer zweiten Stromquelle (IS4), die ihren Strom (I4) durch einen externen Widerstand (R4, R4b) an den Verbraucher (11) liefert, in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (E) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig sinkt und • wobei zumindest ein dritter Ausgangsstrom (I8) einer dritten Stromquelle (IS8), die ihren Strom (I8) durch einen externen Widerstand (R8, R4d) an den Verbraucher (11) liefert in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (E) mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig sinkt und • wobei in diesem Betriebsspannungsbereich (E) eine weitere erste geregelte Stromquelle (IS3) ebenfalls einen Strom (I3), der mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) betragsmäßig steigt, an den Verbraucher (11) liefert und • wobei in diesem Betriebsspannungsbereich (E) eine weitere vierte geregelte Stromquelle (IS9) ebenfalls einen vierten Strom (I9), der betragsmäßig mit betragsmäßig steigender Betriebsspannung (Ub) steigt, an den Verbraucher (11) liefert und • wobei eine erste Summe des ersten und zweiten Ausgangsstroms (I3+I4) in diesem Betriebsspannungsbereich (E) betragsmäßig konstant gehalten wird und • wobei eine zweite Summe des dritten und vierten Ausgangsstroms (I8+I9) in diesem Betriebsspannungsbereich (E) betragsmäßig konstant gehalten wird.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 wobei • zumindest eine Stromsumme (I3+I4, I8+I9,I3+ I4+ I8+ I9) von mindestens zwei Ausgangsströmen (I4, I3; I8, I9) in zumindest einem Betriebsspannungsbereich (B, C, C1, C2, E) betragsmäßig konstant gehalten wird und • der zweite Ausgangsstrom (I4) in zumindest einem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) betragsmäßig nicht konstant ausgeregelt wird in dem die besagte Stromsumme (I3+I4) des ersten Ausgangsstroms (I3) und des zweiten Ausgangsstroms (I4) betragsmäßig konstant gehalten wird und • der dritte Ausgangsstrom (I8) in zumindest einem zweiten Betriebsspannungsbereich (B) betragsmäßig nicht konstant ausgeregelt wird in dem die besagte Stromsumme (I8+I9) des vierten Ausgangsstroms (I9) und des dritten Ausgangsstroms (I8) betragsmäßig konstant gehalten wird und • wobei der besagte zweite Betriebsspannungsbereich (B) ein Teil des zuerst genannten Betriebsspannungsbereichs (B, C, C1, C2) ist oder mit einem dieser gleich ist.
  12. Verfahren zur geregelten Versorgung mindestens zweier Verbraucher (11_1, 11_2, 11_3) mit elektrischer Energie, • wobei mindestens ein Teil der Verbraucher (11_1, 11_2, 11_3) jeweils mittels eines Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 mit elektrischer Energie versorgt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, • wobei mindestens vier Ausgangsströme (I3, I4, I8, I9) durch ein externes Referenzsignal (UI_sollb, UI_solld) oder durch Programmierung eingestellt werden.
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