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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltwandler und auf ein Verfahren zum Wandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung.
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Bei Schaltwandler werden die Schalttransistoren mit maximaler Schaltgeschwindigkeit betrieben. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Verlustleistungen während der Schaltvorgänge gering sind. Nachteilig ist, dass die Treiberschaltung der Schalttransistoren hohe Ströme bereitstellen und dadurch selbst einen hohen Anteil an Verlustleistung erzeugen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Schaltwandler und ein Verfahren zum Wandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Indem der Schalttransistor eines Schaltwandlers durch eine Stromquelle ersetzt wird, kann ein maximaler Umladestrom innerhalb des Schaltwandlers begrenzt werden. Zudem kann eine Geschwindigkeit von Schaltvorgängen innerhalb des Schaltwandlers reduziert werden, sodass das Auftreten elektromagnetischer Störungen vermieden werden kann.
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Ein Schaltwandler weist einen Eingang zum Aufnehmen einer Eingangsspannung, einen Ausgang zum Abgeben einer Ausgangsspannung und eine eine Induktivität, eine Kapazität, eine Diode und eine Schalteinrichtung umfassende Wandlereinrichtung zum Wandeln der Eingangsspannung in die Ausgangsspannung auf. Dabei ist die Schalteinrichtung als eine Stromquelle ausgeführt.
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Bei der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung handelt es sich um elektrische Spannungen. Der Schaltwandler kann als eine elektrische Schaltung realisiert sein. Die Induktivität kann als eine Spule oder eine Drossel und die Kapazität als ein Kondensator realisiert sein. Eine Schaltungstopologie des Schaltwandlers kann einer Schaltungstopologie eines bekannten Schaltwandlers entsprechen, mit dem Unterschied, dass die Schalteinrichtung, beispielsweise ein Schalttransistor des herkömmlichen Schaltwandlers durch die Stromquelle ersetzt sein kann. Die Stromquelle kann eine abschaltbare, regelbare oder steuerbare Stromquelle sein.
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Gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen kann die Stromquelle eine einfache Stromquelle, eine dynamisch geregelte Stromquelle, eine spannungsgesteuerte Stromquelle, eine stromgesteuerte Stromquelle oder ein Stromspiegel sein. Beispielsweise kann bei dem Schaltwandler ein stromgesteuerter Schalttransistor eingesetzt werden. Somit kann eine für das jeweilige Einsatzgebiet des Schaltwandlers jeweils geeignete Ausführung der Stromquelle eingesetzt werden.
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Die Stromquelle kann ausgebildet sein, um in einer Sperrphase einen Stromfluss durch die Stromquelle zu unterbrechen und in einer Durchlassphase einen Maximalstrom der Stromquelle bereitzustellen. Somit kann durch die Stromquelle das Schaltverhalten eines Schalttransistors abgebildet werden. Vorteilhafterweise kann der in der Durchlassphase fließende Strom jedoch auf den Maximalstrom der Stromquelle begrenzt werden.
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Die Stromquelle kann ausgebildet sein, um in einer Übergangsphase zwischen einer Sperrphase und einer Durchlassphase einen sich mit einer ersten Änderungsrate ändernden Strom und in der Durchlassphase einen sich mit einer zweiten Änderungsrate ändernden Strom bereitzustellen. Eine Änderungsrate kann dabei einen Anstieg oder Abfall einer Stromstärke über die Zeit definieren. Beispielsweise können die Änderungsraten je einen linearen oder nicht linearen Anstieg oder Abfall der Stromstärke über die Zeit definieren. Die Übergangsphase kann der Schaltphase eines herkömmlichen Schalttransistors entsprechen. Durch die unterschiedlichen Änderungsraten während der Übergangsphase und der Durchlassphase kann eine Flankenform des von der Stromquelle bereitgestellten Stroms definiert werden. Dadurch kann die Flankenform beispielsweise so eingestellt werden, dass eine bei einem Übergang zwischen der Sperrphase und der Durchlassphase auftretende Schaltflanke so geformt wird, dass elektromagnetische Störungen vermieden oder innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten werden.
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Beispielsweise kann die Stromquelle ausgebildet sein, um in einer Durchlassphase einen Strom mit einem bogenförmigen Verlauf des Stroms über die Dauer der Durchlassphase bereitzustellen. Durch einen bogenförmigen Verlauf werden abrupte Stromänderungen vermieden, wodurch elektromagnetische Störungen gering gehalten werden.
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Die Induktivität, die Kapazität, die Diode und die Schalteinrichtung können in der Wandlereinrichtung so verschaltet sein, dass die Eingangsspannung in eine sich von der Eingangsspannung unterscheidende Ausgangsspannung gewandelt wird. Je nach Ausführungsform kann die Eingangsspannung dabei in eine Ausgangsspannung gewandelt werden, die größer oder kleiner als die Eingangsspannung ist. Somit kann der Schaltwandler als Aufwärtswandler oder als Abwärtswandler realisiert werden. Vorteilhafterweise kann bei der Verschaltung der Elemente der Wandlereinrichtung auf bekannte Schaltungsvarianten von Schaltwandlern zurückgegriffen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Schaltwandlers ist ein erster Anschluss der Induktivität mit einem ersten Anschluss des Eingangs, ein zweiter Anschluss der Induktivität mit einem ersten Anschluss der Stromquelle und einem ersten Anschluss der Diode, ein zweiter Anschluss der Diode und ein erster Anschluss des Kondensators mit einem ersten Anschluss des Ausgangs und ein zweiter Anschluss der Stromquelle und ein zweiter Anschluss des Kondensators mit einem zweiten Anschluss des Eingangs und einem zweiten Anschluss des Ausgangs verbunden. Auf diese Weise lässt sich der Schaltwandler in Form eines Aufwärtswandlers realisieren.
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Ein Verfahren zum Wandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung unter Verwendung einer eine Induktivität, eine Kapazität, eine Diode und eine Schalteinrichtung umfassenden Wandlereinrichtung zum Wandeln der Eingangsspannung in die Ausgangsspannung umfasst die folgenden Schritte:
Unterbrechen eines Stromflusses durch die Schalteinrichtung; und
Betreiben der Schalteinrichtung als eine Stromquelle zum Bereitstellen eines Stromflusses durch die Schalteinrichtung.
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Die Schritte des Verfahrens können unter Verwendung von Einrichtungen eines Steuergeräts umgesetzt werden, das mit der Schalteinrichtung gekoppelt und ausgebildet sein kann, um eine als Schalteinrichtung dienende Stromquelle während einer Sperrphase zu deaktivieren und während einer Durchlassphase als Stromquelle zu betreiben.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schaltwandler;
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2 einen Signalverlauf an einem Messpunkt des in 1 gezeigten Schaltwandlers;
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3 einen Schaltwandler;
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4 Signalverläufe an Messpunkten des in 3 gezeigten Schaltwandlers;
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5 einen Schaltwandler;
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6 Signalverläufe an Messpunkten des in 5 gezeigten Schaltwandlers;
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7 einen Schaltwandler gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 Signalverläufe an Messpunkten des in 7 gezeigten Schaltwandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Wandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt einen Schaltwandler 100, auch Wandler genannt, in Form eines Aufwärtswandlers. Als Hauptkomponenten weist der Schaltwandler 100 eine Eingangskapazität 102 auf, aus der sich der Schaltwandler 100 bedient. Danach kommt eine Wandlerdrossel 104, die eine Spule oder Induktivität darstellt. Am ausgangsseitigen Anschluss der Wandlerdrossel ist schematisch ein Messpunkt MS (MS: Messpunkt Spule) gezeigt. Ein Signalverlauf an dem Messpunkt MS ist nachfolgend in 2 gezeigt. Nach dem Messpunkt MS kommt ein Schalttransistor 106, welcher den ausgangsseitigen Anschluss der Wandlerdrossel 104 zeitweise gegen Masse schaltet. Weiter ist eine Diode 108 an dem ausgangsseitigen Anschluss der Wandlerdrossel 104 angeschlossen. Diese Diode 108 übernimmt den Stromfluss, wenn der Schalttransistor 106 sperrt und keinen Stromfluss gegen Masse mehr zulässt. Nach der Diode 108 ist noch eine Ausgangskapazität 110 angeordnet, welche dann auf die gewünschte Ausgangsspannung aufgeladen wird.
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2 zeigt einen Signalverlauf an einem Messpunkt MS des in 1 gezeigten Schaltwandlers. Der Signalverlauf ist in Form eines Diagramms dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit aufgetragen und in der Y-Achse ist die Spannung 220 und der Strom 222 aufgetragen.
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3 zeigt einen Schaltwandler 100, der dem anhand von 1 beschriebenen Schalterwandler entspricht, mit dem Unterschied, dass anstelle des Schalttransistors ein Schalter 306 eingesetzt wird.
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Somit kann das anhand von 3 beschriebene Ausführungsbeispiel als vereinfachtes Ausführungsbeispiel des anhand von 1 beschriebenen Schaltwandlers verstanden werden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Transistor aus 1 durch einen idealen Schalter 306 ersetzt.
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Für die Betrachtung der von dem Schaltwandler 100 erzeugten (EMV-)Störungen sind die parasitären Kondensatoren der Wandlerdrossel 104 und der Diode 108 zu berücksichtigen. Speziell gibt es noch bei der Diode 108 die Rückwärtserholzeit (reverse recovery) welche hier symbolisch mit der parasitären Diodenkapazität mit dargestellt wird.
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Bei dem in 3 gezeigten Schaltwandlers 100 wird Bezug genommen, auf den Schaltvorgang des schließenden Schalters 306. Dazu sind neben dem Messpunkt MS an der Spule 104, ein Messpunkt MT am Schalter 306 und ein Messpunkt MD an der Diode 108 gezeigt. Signalverläufe an den Messpunkten MS, MT, MD und ein Zeitpunkt eines Schaltvorgangs sind in 4 gezeigt.
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Kurz vor dem Schaltvorgang liegt an den Messpunkten MS, MT, MD eine hohe Spannung an, zum Beispiel 33V. Am eingangseitigen Anschluss der Wandlerdrossel 104 liegt beispielsweise 13,5V an. Am ausgangsseitigen Anschluss der Diode 106 liegen hier dann 33V – 0,3V = 32,7V an. Während des Schaltvorgangs wird die 33V an den Messpunkten MS, MT, MD gegen Masse geschalten. In diesem Moment ändert sich schlagartig die Flussrichtung des Stromes 330, was prinzipiell gewünscht ist. Weiter ergeben sich noch zwei unerwünschte, da annähern unbegrenzte Stromflüsse, nämlich den Strom 332, welcher durch den Umladevorgang der parasitären Kapazität der Wandlerdrossel 104 verursacht wird und den Strom 334, der durch die parasitäre Kapazität und die Rückwärtserholzeit der Diode 108 verursacht wird.
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Generell erzeugen alle drei Ströme 330, 332, 334 Störungen. Der Strom 330 erzeugt eine Störung durch die schlagartige Änderung der Flussrichtung, wodurch sich beispielsweise schlagartig die durchflossenen Strukturen in einem mit dem Schaltwandler 100 gekoppelten Steuergerät ändern. Aber der Stromlevel des Stroms 330 ist durch die Drossel 104 limitiert. Die Ströme 332, 334 erzeugen Störungen durch die schlagartige Entstehung derselben, aufgrund eines Kurzschlusses gegen Masse, und der nahezu unlimitierten Größe des Strompulses, bis die Kapazitäten umgeladen sind, bzw. bis die Diode komplett sperrt. Dies kann dann zu Störspektren führen, welche weit in den dreistelligen MHz-Bereich reichen.
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4 zeigt Signalverläufe der anhand von 3 beschriebenen Ströme 330, 332, 334 an den Messpunkten MS, MT, MD des in 3 gezeigten Schaltwandlers. Ferner ist die an den Messpunkten MS, MT, MD anliegende Spannung 220 gezeigt. Ein Zeitpunkt der anhand von 3 beschriebenen Schaltflanke ist mit dem Bezugszeichen 440 gekennzeichnet.
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5 zeigt den anhand von 3 beschriebenen Schaltwandler 100, der somit in Bezug zu dem anhand von 1 beschriebenen Schaltwandler die gleiche Vereinfachung wie der anhand von 3 beschriebene Schaltwandler verwendet.
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In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird Bezug genommen, auf den Schaltvorgang des geöffneten Schalters 306. Der Schließvorgang führt zu einer schlagartigen Änderung des Stromflusses des Stroms 330. Weiter werden die parasitären Kapazitäten pulsartig umgeladen, woraus die Ströme 332, 334 resultieren. Generell erzeugen alle drei Ströme 330, 332, 334, wie bei der in 5 gezeigten zweiten Schaltflanke Störungen.
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Der Strom 330 erzeugt eine Störung durch die schlagartige Änderung der Flussrichtung, wodurch sich schlagartig die durchflossenen Strukturen in einem beispielsweise mit dem Schaltwandler 100 gekoppelten Steuergerät ändern. Aber der Stromlevel ist durch die Drossel 104 limitiert. Die Ströme 332, 334 erzeugen Störungen durch die schlagartige Entstehung, derselben. Der maximale Strom der Ströme 332, 334 ist aber durch die Höhe des Stroms 330 begrenzt. Dies kann, wie bei der anhand der 3 und 4 beschriebenen ersten Schaltflanke dann zu Störspektren führen, welche weit in den dreistelligen MHz-Bereich reichen.
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6 zeigt Signalverläufe der anhand von 5 beschriebenen Ströme 330, 332, 334 an den Messpunkten MS, MT, MD des in 5 gezeigten Schaltwandlers. Ferner ist die an den Messpunkten MS, MT, MD anliegende Spannung 220 gezeigt. Ein Zeitpunkt der anhand von 5 beschriebenen zweiten Schaltflanke ist mit dem Bezugszeichen 640 markiert.
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7 zeigt einen Schaltwandler 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Schaltwandler 700 entspricht dem anhand von 1 gezeigten Schaltwandler, mit dem Unterschied, dass der Schaltwandler 700 anstelle eines Schaltransistors eine Schalteinrichtung in Form einer Stromquelle 706 aufweist. Der Schaltwandler 700 ist als ein Aufwärtswandler ausgeführt, der neben der Stromquelle 706, wie anhand von 1 beschrieben, eine Induktivität 104, eine Kapazität 110 und eine Diode 108 aufweist. Die Induktivität 104, die Kapazität 110, die Diode 108 und die Stromquelle 706 sind zu einer Wandlereinrichtung verschaltet, die ausgebildet ist, um eine an einem Eingang 750 des Schaltwandlers 700 anliegende Eingangsspannung in eine an einem Ausgang 752 des Schaltwandlers 700 bereitgestellte Ausgangsspannung zu wandeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die bereits anhand von 1 beschriebene Kapazität 102 zwischen Anschlüsse des Eingangs 750 und die Kapazität 110 zwischen Anschlüsse des Ausgangs 752 geschaltet. Der Schaltwandler 700 ist ausgebildet, um unter Verwendung einer am Eingang 750 anliegenden Eingangsspannung eine Ausgangsspannung am Ausgang 752 bereitzustellen, die größer als die Eingangsspannung ist.
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Ein eingangseitiger Anschluss der eine Induktivität ausbildenden Spule 104 ist mit einem ersten Anschluss des eine Kapazität ausbildenden Kondensators 102 und einem ersten Anschluss des Eingangs 750 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Kondensators 102 ist mit einem zweiten Anschluss des Eingangs 750 verbunden. Ein ausgangsseitiger Anschluss der Spule 104 ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle 706 und einem eingangseitigen Anschluss der Diode 108 verbunden. Ein ausgangsseitiger Anschluss der Diode 108 und ein erster Anschluss des eine weitere Kapazität ausbildenden Kondensators 110 sind mit einem ersten Anschluss des Ausgangs 752 verbunden. Die Kathode der Diode 108 ist mit dem ersten Anschluss des Ausgangs 752 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Stromquelle 706, ein zweiter Anschluss des Kondensators 110, der zweite Anschluss des Eingangs 750 und ein zweiter Anschluss des Ausgangs 752 sind gemeinsam mit einem Masseanschluss verbunden und liegen somit auf einem Massepotenzial.
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Entsprechend zu den anhand der 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele weist der Schaltwandler 700 einen Messpunkt MS, einen Messpunkt MT und einen Messpunkt MD auf. Der Messpunkt MS ist zwischen einem ausgangsseitigen Anschluss der Spule 104 und einem Knotenpunkt zwischen der Spule 104, der Diode 108 und der Stromquelle 706 angeordnet. Der Messpunkt MT ist zwischen dem Knotenpunkt und einem eingangseitigen Anschluss der Stromquelle 706 angeordnet. Der Messpunkt MD ist zwischen dem Knotenpunkt und einem eingangseitigen Anschluss der Diode 108 angeordnet.
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Die Spule 104 ist in Reihe zu der Diode 108 geschaltet. Der Kondensator 110 ist ausgebildet, um die am Ausgang 752 anliegende Ausgangsspannung aufzusummieren. Wenn die Stromquelle 706 in einer Durchlassphase aktiv ist, also einen geringen Innenwiderstand aufweist, wird die Spule 104 durch die Stromquelle 706 gegen Masse geschaltet. In diesem Fall fällt an der Spule 104 die am Eingang 750 anliegende Eingangsspannung ab. In einer Sperrphase sperrt die Stromquelle 706. Dadurch wird die Stromquelle 706 unterbrochen, und die an den Messpunkten MS, MT, MD anliegende Spannung steigt schnell an, bis sie die am Kondensator 110 anliegende Spannung übersteigt und die Diode 108 öffnet, um den Kondensator 110 weiter aufzuladen.
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Der in 7 gezeigte Schaltwandler 700 stellt in Bezug zu den anhand der vorangegangenen Figuren gezeigten Schaltwandlern eine Verbesserung dar, da der Schalttransistor des Schaltwandlers 700 nicht als Schalter angesteuert wird, sonder vielmehr durch eine Schaltung ersetzt wird, welche einer dynamisch geregelten Stromquelle 706 entspricht. Vorteilig ist hier, dass die maximalen Umladeströme limitiert sind. Weiter kann dadurch die Geschwindigkeit der Flussrichtungsänderung kontrolliert werden.
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Die dynamisch gesteuerte Stromreglung über die Stromquelle 706 ermöglicht die Flankenform der Ströme an den anhand der 5 und 6 beschriebenen Schaltflanken entsprechend zu ändern, beispielsweise eine lineare, kosinusartige oder S-förmige Flankenform zu erzeugen, und damit ein gewünschtes Emissionsspektrum zu erzeugen (Stichwort: Fourier-Analyse).
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Weiter kann die Stromquelle 706 oder die Schaltung der Stromquelle 706 in der Richtung ausgelegt sein, dass diese in der "Sperrphase des Schalttransistors" sperrt und in der "Leitphase des Schalttransistors" voll aufgesteuert und somit voll leitend ist, also einen niedrigen Innenwiderstand aufweist.
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Generell kann diese Methode bei jeder Art von Schaltwandler 700, also beispielsweise bei Aufwärtswandlern als auch bei Abwärtswandlern verwendet werden.
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Als Ausführung der dynamisch geregelten Stromquelle 706 kann entsprechend des Einsatzgebiets beispielsweise eine einfache Stromquelle, eine spannungsgesteuerte Stromquelle, eine stromgesteuerte Stromquelle, ein Stromspiegel, eine digitale oder programmierbare Stromquelle ausgewählt werden.
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8 zeigt in drei Diagrammen Signalverläufe von Strömen 850, 852, 854 an den Messpunkten MS, MT, MD des anhand von 7 beschriebenen Schaltwandlers 700. Ferner ist die an den Messpunkten MS, MT, MD anliegende Spannung 220 gezeigt. In den Diagrammen ist auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse der Spannungspegel bzw. der Strompegel aufgetragen.
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Die Spannung 220 weist einen rechteckförmigen Verlauf auf. In einer Sperrphase, in der die Stromquelle 706 sperrt, weist die Spannung einen beispielsweise annähernd der Ausgangsspannung des Schaltwandlers entsprechenden Spannungswert auf. In einer Durchlassphase, in der die Stromquelle 706 einen Strom bereitstellt, weist die Spannung einen einem Massepotenzial entsprechenden Spannungswert auf.
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Das linke Diagramm ist dem Messpunkt MS der Spule zugeordnet. Der durch die Spule fließende Strom 850 fällt während der Sperrphase annähernd linear ab, um anschließend in der Durchlassphase wieder annähernd linear anzusteigen. Je nach Betriebspunkt der Spule (Stichwort Sättigung) kann der Verlauf des Stroms 850 auch nicht linear sein.
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Das mittlere Diagramm ist dem Messpunkt MT der den Transistor eines herkömmlichen Schaltwandlers ersetzenden Stromquelle zugeordnet. Der durch die Stromquelle fließende Strom 852 steigt in einer Übergangsphase unmittelbar vor Beginn der Durchlassphase ausgehend von Null mit einer ersten Änderungsrate linear an, steigt anschließend während der Durchlassphase mit einer zweiten Änderungsrate weiter linear an und fällt unmittelbar nach Ende der Durchlassphase mit einer dritten Änderungsrate linear bis auf Null ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bewirkt die zweite Änderungsrate einen langsameren Anstieg des Strompegels als die erste Änderungsrate. Die dritte Änderungsrate ist größer als die erste und die zweite Änderungsrate. Somit fällt der Strom 852 zu Beginn der Sperrphase steiler ab, als er zuvor angestiegen ist.
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Das rechte Diagramm ist dem Messpunkt MD der Diode zugeordnet. Der durch die Diode fließende Strom 854 steigt in der Übergangsphase unmittelbar nach Beginn der Sperrphase ausgehend von Null mit einer ersten Änderungsrate linear an, fällt anschließend während der Sperrphase mit einer zweiten Änderungsrate linear ab und fällt unmittelbar vor Ende der Sperrphase mit einer dritten Änderungsrate linear bis auf Null ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Änderungsrate größer als die dritte Änderungsrate, die wiederum größer als die zweite Änderungsrate ist.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Wandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann vorteilhaft im Zusammenhang mit dem anhand von 7 beschriebenen Schaltwandler oder einem ähnlich aufgebauten Schaltwandler umgesetzt werden, der eine als Stromquelle betreibbare Schalteinrichtung aufweist.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt 901 des Unterbrechens eines Stromflusses durch die Schalteinrichtung und einen Schritt 903 des Betreibens der Schalteinrichtung als eine Stromquelle zum Bereitstellen eines Stromflusses durch die Schalteinrichtung. Die Schritt 901, 903 werden alternierend ausgeführt.
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Der anhand der 7 bis 9 beschriebene Ansatz weist den Vorteil auf, dass die Schaltvorgänge entschleunigt werden können, um Störungen zu minimieren, die sich negativ auswirken könnten. Der beschriebene Ansatz bietet sich beispielsweise bei einem Einsatz im Zusammenhang mit Steuergeräten an, die in Fahrzeugen eingesetzt werden. Steuergeräte welche in Fahrzeugen eingesetzt werden müssen bestimmte EMV(Elektromagnetische Verträglichkeit)Messungen bestehen. Besonders die Emission, also die Störaussendung ist anspruchsvoll, wenn in den Steuergeräten bezüglich Wirkungsgrad und Kosten hocheffiziente Schaltwandler in Form von Aufwärtswandlern und Abwärtswandlers eingesetzt werden. Die elektromagnetische Verträglichkeit kann verbessert werden, wenn beispielsweise zur Bereitstellung einer Betriebsspannung eines Steuergeräts ein Schaltwandler gemäß dem beschriebenen Ansatz eingesetzt wird, bei dem anstelle eines Schalttransistors eine Stromquelle eingesetzt wird. Somit kann eine Stromquelle zur Reduktion der Schaltleistung beim Einschalten einer kapazitiven Last verwendet werden. Durch den Stromquelleneinsatz lassen sich speziell auch die parasitären Ströme kontrollieren, bzw. reduzieren. Weiter funktioniert der beschriebene Einsatz einer Stromquelle auch einem Einphasenwandler. Vorteilhafterweise kann als Stromquelle eine beliebige geeignete regelbare Stromquelle eingesetzt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
