DE102015107157A1

DE102015107157A1 - Control arrangement for a converter, in particular for a DC-DC converter

Info

Publication number: DE102015107157A1
Application number: DE102015107157.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Nietfeld; Bernd Schulte-Eversum
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Regelungsanordnung für einen Wandler, insbesondere für einen Gleichstromwandler,
– mit einem Mikrocontroller zur Erzeugung eines PWM-Signals, wobei die Einstellung eines Tastgrads durch in dem Mikrocontroller digital vorliegende Daten erfolgt, wobei das PWM-Signal an einem Ausgang des Mikrocontrollers anliegt, und
– mit einem Ausgang der Regelungsanordnung zur Verbindung der Regelungsanordnung mit einem Steuereingang eines steuerbaren Schaltelemetes des Wandlers,
wobei die Regelungsanordnung zwischen dem Ausgang des Mikrokontrollers und dem Ausgang der Regelungsanordnung wenigstens eine Schaltung aufweist, die mit dem Ausgang des Mikrocontrollers und dem der Regelungsanordnung verbunden ist,
wobei mit der Schaltung zumindest eine Steigung wenigstens einer Flanke von Rechtimpulsen veränderbar ist und ein Signal aus einer getakteten Folge der veränderten Rechteckimpulse an den Ausgang der Regelungsanordnung anlegbar ist. Control arrangement for a converter, in particular for a DC-DC converter,
- With a microcontroller for generating a PWM signal, wherein the setting of a duty cycle is done by digitally present in the microcontroller data, wherein the PWM signal is applied to an output of the microcontroller, and
With an output of the control arrangement for connecting the control arrangement to a control input of a controllable switching element of the converter,
the control arrangement having between the output of the microcontroller and the output of the control arrangement at least one circuit which is connected to the output of the microcontroller and to the control arrangement,
wherein with the circuit at least one slope of at least one edge of right pulses is variable and a signal from a clocked sequence of the modified rectangular pulses to the output of the control arrangement can be applied.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung für einen Wandler, insbesondere für einen Gleichstromwandler,

– mit einem Mikrocontroller zur Erzeugung eines PWM-Signals, wobei die Einstellung eines Tastgrads durch in dem Mikrocontroller digital vorliegende Daten erfolgt, wobei das PWM-Signal an einem Ausgang des Mikrocontrollers anliegt, und
– mit einem Ausgang der Regelungsanordnung zur Verbindung der Regelungsanordnung mit einem Steuereingang eines steuerbaren Schaltelemetes des Wandlers.

The invention relates to a control arrangement for a converter, in particular for a DC converter,

- With a microcontroller for generating a PWM signal, wherein the setting of a duty cycle is done by digitally present in the microcontroller data, wherein the PWM signal is applied to an output of the microcontroller, and
- With an output of the control arrangement for connecting the control arrangement with a control input of a controllable Schaltelemetes the converter.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein steuerbares Schaltelement eines Wandlers, insbesondere eines Gleichstromwandlers mit PWM-Signalen anzusteuern. Das PWM Signal kann mittels einer eingangs genannten Regelungsanordnung erzeugt werden. Bei dieser eingangs genannten Regelungsanordnung erfolgt die Erzeugung des PWM-Signals vollständig innerhalb eines Mikrocontrollers aus in dem Mikrocontroller digital vorliegenden Daten, insbesondere mittels einer internen Timer-Einheit des Mikrocontrollers. From the prior art it is known to drive a controllable switching element of a converter, in particular a DC-DC converter with PWM signals. The PWM signal can be generated by means of a control arrangement mentioned above. In this control arrangement mentioned above, the generation of the PWM signal takes place completely within a microcontroller from digital data present in the microcontroller, in particular by means of an internal timer unit of the microcontroller.

Neben dieser Signalerzeugung mithilfe von digital vorliegenden Daten ist es auch möglich, dass der Mikrocontroller analoge Bauelemente aufweist, zum Beispiel Operationsverstärker oder Komparatoren. Ein Mikrocontroller der so etwas leistet ist zum Beispiel der PIC16F785 der Microchip Technology, Inc. In verschiedenen Anwendungen ist aber eine vollständig digitale Erzeugung des PWM Signals gewünscht. In solchen Fällen kann der Fachmann auf zwei bekannte Lösungen zurückgreifen. Die eine Lösung setzt eine DSP oder einen Mikrocontroller voraus, bei dem der Tastgrad über die interne Timer-Einheit eingestellt wird. Damit eine hinreichende Regelgenauigkeit von zum Beispiel < 5 % erreicht wird, ist dafür erforderlich, dass der Grad sehr feinstufig, zum Beispiel in 0,1 % Schritten eingestellt werden kann. Eine derartige Erzeugung des PWM-Signals ist mit der DSP dsPIC33 von Microchip Technology, Inc. möglich. In addition to this signal generation using digitally available data, it is also possible for the microcontroller to have analog components, for example operational amplifiers or comparators. For example, a microcontroller that does such a thing is the PIC16F785 from Microchip Technology, Inc. However, in various applications, a completely digital generation of the PWM signal is desired. In such cases, the skilled person can resort to two known solutions. One solution requires a DSP or a microcontroller, where the duty cycle is set via the internal timer unit. To achieve a sufficient control accuracy of, for example, <5%, it is necessary for the degree to be able to be set in a very fine-level manner, for example in 0.1% steps. Such generation of the PWM signal is possible with the DSP dsPIC33 from Microchip Technology, Inc.

Da die Verwendung von Mikrocontrollern und DSP mit einer internen Timer-Einheit zur hoch aufgelösten Erzeugung eines PWM-Signals teuer sind, haben Fachleute eine Abhilfe geschaffen, mit der auch mit preiswerteren Mikrocontrollern mit einer internen Timer-Einheit zur wenig aufgelösten Erzeugung eines PWM-Signals eine hinreichende Genauigkeit erreicht werden kann. Dieses als Dithering bekannte Verfahren nutzt Zeitkonstanten von kapazitiven und induktiven Bauteilen in den Wandlern zur Glättung. Bei diesem Verfahren wird in einem Arbeitspunkt ohne Änderung einer Führungsgröße das PWM-Signal moduliert, um Zwischenwerte zwischen den von dem Mikrocontroller einstellbaren diskreten Werten zu erhalten. Bei diesem Verfahren werden n-Takte des PWM-Signals als eine Einheit betrachtet. Mittels der Glättung durch die kapazitiven und induktiven Bauteile in den Wandlern erfolgt über die n-Takte eine Mittelwertbildung des PWM-Signals. Innerhalb dieser n-Takte können zur Einstellung eines Zwischenwertes zwischen einer ersten diskreten Pulsbreite eines vom Mikrocontroller erzeugten Pulses und einer zweiten diskreten Pulsbreite eines vom Mikrocontroller erzeugten Pulses ein oder mehrere die erste Pulsbreite haben, während die anderen Pulse die zweite Pulsbreite haben. Dadurch lassen sich durch die Mittelwertbildung der Pulsbreite über die n-Takte n² Zwischenwerte zwischen der ersten und der zweiten Pulsbreite bilden, wodurch sich die Auflösung verbessern lässt. Dieses Verfahren ähnelt übrigens dem von Thyristorstellern bekannten Verfahren, das unter der Bezeichnung Schwingungspaketsteuerung bekannt geworden ist. Since the use of microcontrollers and DSP with an internal timer unit for the high-resolution generation of a PWM signal are expensive, experts have found a remedy, with even cheaper microcontrollers with an internal timer unit for the low-resolution generation of a PWM signal a sufficient accuracy can be achieved. This method known as dithering uses time constants of capacitive and inductive components in the transducers for smoothing. In this method, at an operating point without changing a command variable, the PWM signal is modulated to obtain intermediate values between the discrete values settable by the microcontroller. In this method, n-clocks of the PWM signal are considered as one unit. By means of the smoothing by the capacitive and inductive components in the transducers, an averaging of the PWM signal takes place via the n-cycles. Within these n-cycles, to set an intermediate value between a first discrete pulse width of a pulse generated by the microcontroller and a second discrete pulse width of a pulse generated by the microcontroller, one or more may have the first pulse width, while the other pulses have the second pulse width. As a result, by averaging the pulse width over the n-clocks n ^2, intermediate values between the first and the second pulse width can be formed, whereby the resolution can be improved. Incidentally, this method is similar to the method known by thyristor actuators known as oscillation pack control.

Das Dithering hat den Nachteil, dass eine schnelle Regelung aufgrund der für die Mittelwertbildung notwendigen Takte nicht möglich ist. Außerdem bedarf es einer ständigen Arbeit des Mikrocontrollers, was zu Leistungseinbußen führen kann. Dithering has the disadvantage that a fast control is not possible due to the clocks necessary for averaging. In addition, it requires a constant work of the microcontroller, which can lead to performance losses.

Der Fachmann hat daher den Bedarf einer weiteren, kostengünstigen Lösung für eine Erhöhung der Auflösung des PWM-Signals, dass von einem Mikrocontroller mit einer internen Timer-Einheit ausgestattet ist. The skilled person therefore has the need for a further, cost-effective solution for increasing the resolution of the PWM signal, which is equipped by a microcontroller with an internal timer unit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Regelungsanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, die zwischen dem Ausgang des Mikrokontrollers und dem Ausgang der Regelungsanordnung wenigstens eine Schaltung aufweist, die mit dem Ausgang des Mikrocontrollers und dem der Regelungsanordnung verbunden ist, wobei mit der Schaltung zumindest eine Steigung wenigstens einer Flanke von Rechtimpulsen veränderbar ist und ein Signal aus einer getakteten Folge der veränderten Rechteckimpulse an den Ausgang der Regelungsanordnung anlegbar ist. Durch eine Veränderung der Steigung der Flanken der Rechteckimpulse ist es möglich, den Schaltzeitpunkt des gesteuerten Schaltelements des Leistungsteils des Wandlers zu verändern, das an den Ausgang der Regelungsanordnung angeschlossen ist. Zwar ist nur eine Veränderung des Schaltzeitpunktes in einem geringen Maß möglich, dieses reicht aber dazu aus, um die Auflösung des PWM-Signals und damit die Genauigkeit der Regelung deutlich zu erhöhen. This object is achieved by a control arrangement having the features mentioned above, which has between the output of the microcontroller and the output of the control arrangement at least one circuit which is connected to the output of the microcontroller and the control arrangement, wherein the circuit at least one pitch at least one edge of right pulses is variable and a signal from a clocked sequence of the modified rectangular pulses to the output of the control arrangement can be applied. By changing the slope of the edges of the rectangular pulses, it is possible to change the switching time of the controlled switching element of the power section of the converter, which is connected to the output of the control arrangement. Although only a change in the switching time is possible to a small extent, but this is sufficient to significantly increase the resolution of the PWM signal and thus the accuracy of the control.

Die Schaltung einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung kann einen Eingang für eine Referenzspannung oder eine einstellbare Referenzspannungsquelle aufweisen, mit der eine Referenzspannung erzeugt werden kann. Vorzugsweise kann dann durch Verändern der Referenzspannung mittels der Schaltung die Steigung der Flanken der Rechteckimpulse verändert werden. Dabei kann die Steigung der steigenden und/oder der fallenden Flanke der Rechteckimpulse verändert werden. The circuit of a control arrangement according to the invention can have an input for a reference voltage or an adjustable reference voltage source with which a reference voltage can be generated. Preferably, then by changing the reference voltage by means of the circuit, the slope of the edges of the rectangular pulses are changed. In this case, the slope of the rising and / or the falling edge of the rectangular pulses can be changed.

Gemäß der Erfindung kann die Schaltung einen Kondensator aufweisen, wobei der Kondensator die Veränderung der Flanken der Rechteckimpulse bewirkt. Dabei gibt es mehrere Möglichkeiten, wie der Kondensator die Veränderung der Flanken bewirkt. Von diesen beiden Möglichkeiten sind nachfolgend zwei näher dargestellt. According to the invention, the circuit may comprise a capacitor, wherein the capacitor causes the variation of the edges of the rectangular pulses. There are several ways in which the capacitor causes the change of the edges. Of these two options, two are shown in more detail below.

Nach der ersten Möglichkeit kann der Kondensator Teil eines Tiefpasses oder eines Integrators sein. Dann ist vorzugsweise der Ausgang des Mikrocontrollers mit einem Eingang des Tiefpasses oder des Integrators verbunden. Die Schaltung kann einen Komparator aufweisen. Der Ausgang des Tiefpasses oder des Integrators kann mit einem ersten Eingang des Komparators verbunden sein. Ein zweiter Eingang des Komparators kann mit dem Eingang für die Referenzspannung oder mit einem Ausgang der einstellbaren Referenzspannungsquelle verbunden sein. In einer Variante dieser ersten Möglichkeit kann der Tiefpass oder der Integrator auch ohne einen Kondensator realisiert sein. After the first possibility, the capacitor may be part of a low-pass filter or an integrator. Then preferably the output of the microcontroller is connected to an input of the low-pass filter or of the integrator. The circuit may include a comparator. The output of the low-pass filter or the integrator may be connected to a first input of the comparator. A second input of the comparator may be connected to the input for the reference voltage or to an output of the adjustable reference voltage source. In a variant of this first possibility, the low-pass filter or the integrator can also be realized without a capacitor.

Gemäß der Erfindung kann der Ausgang des Komparators ggf. unter Zwischenschaltung einer Push-Pull-Ausgangstufe mit dem Ausgang der Regelungsanordnung verbunden ist. According to the invention, the output of the comparator may be connected with the interposition of a push-pull output stage to the output of the control arrangement.

Ebenso ist es möglich, dass der Ausgang des Komparators mit einem Eingang eines UND-Gatters verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Mikrocontrollers verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters kann mit dem Ausgang der Regelungsanordnung verbunden sein. It is also possible that the output of the comparator is connected to an input of an AND gate whose second input is connected to the output of the microcontroller. The output of the AND gate may be connected to the output of the control device.

Nach der zweiten hier näher dargestellten Möglichkeit kann die an dem Kondensator anliegende Spannung mittels der Referenzspannung einstellbar sein. Der Kondensator kann parallel zu einer Push-Pull-Ausgangstufe angeordnet sein. Die Spannung am Kondensator liegt dann auch über der Push-Pull-Ausgangstufe an. Die Push-Pull-Ausgangstufe kann einen Eingang haben, der mit dem Ausgang des Mikrocontrollers verbunden ist. Dadurch, dass der Kondensator parallel zur Push-Pull-Ausgangstufe liegt, wird eine Änderung der Spannung am Ausgang der Push-Pull-Ausgangstufe durch das Lade- bzw. Entladeverhalten des Kondensators beeinflusst. In der Folge wird der Schaltzeitpunkt des an den Ausgang der Regelungsanordnung angeschlossenen Schaltelements beeinflusst. Wird nun die Spannung über dem Kondensator durch die veränderbare Referenzspannung eingestellt, ist es möglich, den Schaltzeitpunkt des an den Ausgang der Regelungsanordnung angeschlossenen Schaltelements zu verschieben, da sich durch die Veränderung der Referenzspannung das Lade- bzw. Entladeverhalten des Kondensators und damit das Verhalten der Parallelschaltung aus Push-Pull-Stufe und Kondensator verändert. In einer Variante der zweiten Möglichkeit kann die Veränderung eines Spannungsanstiegs oder einer Spannungsabsenkung beim Anlegen einer Spannung an den Ausgang der Regelungsanordnung auch ohne einen Kondensator erreicht werden. According to the second possibility, which is shown here in more detail, the voltage applied to the capacitor can be adjustable by means of the reference voltage. The capacitor may be arranged in parallel to a push-pull output stage. The voltage across the capacitor is then also above the push-pull output stage. The push-pull output stage may have an input connected to the output of the microcontroller. Because the capacitor is parallel to the push-pull output stage, a change in the voltage at the output of the push-pull output stage is influenced by the charging or discharging behavior of the capacitor. As a result, the switching time of the switching element connected to the output of the control arrangement is influenced. Now, if the voltage across the capacitor is set by the variable reference voltage, it is possible to shift the switching time of the connected to the output of the control device switching element, as by changing the reference voltage, the charging and discharging of the capacitor and thus the behavior of the Parallel connection of push-pull stage and capacitor changed. In a variant of the second possibility, the change of a voltage increase or a voltage drop when applying a voltage to the output of the control arrangement can also be achieved without a capacitor.

Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Ansteuern eines Schaltelementes eines Leistungsteils eines Wandlers, insbesondere eines Gleichstromwandlers, wobei mittels einem Mikrocontroller ein PWM-Signal erzeugt wird, die Einstellung eines Tastgrads des PWM-Signals durch in dem Mikrocontroller digital vorliegende Daten erfolgt, das PWM-Signal an einem Ausgang des Mikrocontrollers anliegt und durch eine mit dem Ausgang des Mikrocontrollers verbundene Schaltung die Flanken von Rechteckimpulsen des PWM-Signals verändert werden. According to the invention, a method for driving a switching element of a power section of a converter, in particular a DC-DC converter, wherein a PWM signal is generated by means of a microcontroller, the setting of a duty cycle of the PWM signal by digitally present in the microcontroller data, the PWM signal is applied to an output of the microcontroller and the edges of rectangular pulses of the PWM signal are changed by a circuit connected to the output of the microcontroller.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Reference to the accompanying drawings, the invention is explained in more detail below. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung, 1 a first embodiment of a circuit of a control arrangement according to the invention,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung 2 A second embodiment of a circuit of a control arrangement according to the invention

3 eine Darstellung der Spannung am Ausgang der Regelungsanordnung nach 2 bei unterschiedlichen Referenzspannungen, 3 a representation of the voltage at the output of the control arrangement according to 2 at different reference voltages,

4 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung und 4 a third embodiment of a circuit of a control arrangement according to the invention and

5 eine Darstellung der Spannung am Ausgang der Regelungsanordnung nach 4 bei unterschiedlichen Referenzspannungen. 5 a representation of the voltage at the output of the control arrangement according to 4 at different reference voltages.

Die in den 1, 2 und 4 dargestellten Schaltungen S erfindungsgemäßer Regelungsanordnungen dienen dazu, die Steigung von Flanken eines Rechteckimpulses zu verändern. Durch die Veränderung der Flanken kann dann, was näher erläutert werden wird, der Schaltzeitpunkt eines Schalttransistors X3 eines Gleichstromwandlers verändert werden. Von einem Leistungsteil der Gleichstromwandler in den 1, 2 und 5 sind nur Teile dargestellt. So sind insbesondere die Schalttransistoren X3 der Gleichspannungswandler dargestellt. In den 3 und 5 sind keine weiteren Teile des Leistungsteils des Gleichspannungswandlers dargestellt. In der 1 sind eine Drossel L1, eine Diode D1 und ein Kondensator C7 dargestellt, die in üblicherweise zu einander angeordnet sind. The in the 1 . 2 and 4 illustrated circuits S inventive control arrangements are used to change the slope of edges of a rectangular pulse. By changing the edges can then, as will be explained in more detail, the switching time of a switching transistor X3 of a DC converter can be changed. From a power section of the DC converter in the 1 . 2 and 5 only parts are shown. Thus, in particular, the switching transistors X3 of the DC-DC converter are shown. In the 3 and 5 are no further parts of the power section of the DC-DC converter shown. In the 1 For example, a reactor L1, a diode D1 and a capacitor C7 are shown, which are usually arranged to each other.

In den 1, 2 und 4 sind Mikrocontroller der Regelungsanordnungen nicht dargestellt. Dargestellt ist im Wesentlichen die Schaltung, die zwischen einem Ausgang A des Mikrocontrollers und dem Ausgang der Regelungsanordnung angeordnet ist. Der Ausgang jeder Regelungsanordnung ist mit dem Steuereingang des Schalttransistors X3 verbunden. In the 1 . 2 and 4 Microcontroller of the control arrangements are not shown. Shown is essentially the circuit which is arranged between an output A of the microcontroller and the output of the control arrangement. The output of each control device is connected to the control input of the switching transistor X3.

Bei der Schaltung gemäß 1 ist der Ausgang A des Mikrocontrollers mit einem Tiefpass R2, C2 verbunden, dessen Ausgang an einem nicht invertierenden Eingang eines Komparators X1 angeschlossen ist. Der invertierende Eingang des Komparators X1 ist mit einer Referenzspannungsquelle V2 verbunden. In the circuit according to 1 the output A of the microcontroller is connected to a low pass R2, C2 whose output is connected to a non-inverting input of a comparator X1. The inverting input of the comparator X1 is connected to a reference voltage source V2.

Durch den Tiefpass wird das am Ausgang des Mikrocontrollers anliegende PWM-Signal verändert. Die Steigung der Flanken der Rechteckimpulse wird verringert. Die Rechteckimpulse werden dadurch zu Trapezimpulsen, wobei die Trapezform nicht sehr stark ausgeprägt ist. The low-pass filter modifies the PWM signal present at the output of the microcontroller. The slope of the edges of the rectangular pulses is reduced. The rectangular pulses are thereby trapezoidal pulses, the trapezoidal shape is not very pronounced.

Durch ein Ändern der am invertierende Eingang des Komparators X1 anliegenden Spannung der Referenzspannungsquelle V2 kann der Schaltzeitpunkt des Komparators verschoben werden. Das Ausgangssignal des Komparators X1 ist ein Rechtecksignal, dessen Rechteckimpulse schmaler sind als die Impulse des PWM-Signals am Ausgang A des Mikrocontrollers. By changing the voltage of the reference voltage source V2 present at the inverting input of the comparator X1, the switching instant of the comparator can be shifted. The output signal of the comparator X1 is a square wave whose square pulses are narrower than the pulses of the PWM signal at the output A of the microcontroller.

Der Ausgang des Komparators ist mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters verbunden. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters ist mit dem Ausgang des Mikrocontrollers verbunden, an dem das PWM-Signal anliegt. Der Ausgang des UND-Gatters ist dann high, wenn sowohl am Ausgang des Komparators als auch am Ausgang des Mikrocontrollers ein High-Signal anliegt. Das ist immer dann der Fall, wenn das Ausgangsignal des Tiefpass über dem Referenzsignal liegt und gleichzeitig am Ausgang des Mikrocontrollers ein Rechteckimpuls anliegt. Da die Rechteckimpulse des Ausgangssignals des Komparators in der Regel schmaler ist als die Rechteckimpulse des PWM-Signals am Ausgang des Mikrocontrollers, wird das Schaltelement für eine kürzere Zeit eingeschaltet, als wenn das PWM-Signal unmittelbar an dem Ausgang der Regelungsanordnung anläge. The output of the comparator is connected to a first input of an AND gate. A second input of the AND gate is connected to the output of the microcontroller to which the PWM signal is applied. The output of the AND gate is high when a high signal is present both at the output of the comparator and at the output of the microcontroller. This is always the case when the output signal of the low-pass filter is above the reference signal and at the same time a rectangular pulse is present at the output of the microcontroller. Since the rectangular pulses of the output signal of the comparator is usually narrower than the rectangular pulses of the PWM signal at the output of the microcontroller, the switching element is turned on for a shorter time than if the PWM signal directly to the output of the control arrangement aläge.

Im Grunde könnte auch das Ausgangsignal des Komparators X1 unmittelbar an den Ausgang der Regelungsanordnung angelegt werden. Die Zwischenschaltung des UND-Gatters hat aber den Vorzug, dass verhindert wird, dass bei einer nicht ordnungsgemäßen Funktion des Komparators X1, zum Beispiel wegen einem zu geringen Unterschied zwischen den am Eingang des Komparators anliegenden Spannungen und der Betriebsspannung des Komparators, der zu einem dauerhaften High-Signal am Ausgang des Komparator führen könnte, ein dauerhaftes Durchschalten des Schaltelementes des Leistungsteils des Wandlers verhindert wird, um eine Beschädigung des Leistungsteils, insbesondere der Drossel des Leistungsteils zu verhindern. Basically, the output signal of the comparator X1 could be applied directly to the output of the control arrangement. However, the interposition of the AND gate has the advantage that it prevents that in an improper operation of the comparator X1, for example, because of a small difference between the voltage applied to the input of the comparator voltages and the operating voltage of the comparator, the permanent High signal could lead to the output of the comparator, a permanent switching of the switching element of the power section of the converter is prevented to prevent damage to the power unit, in particular the throttle of the power unit.

Eine Schaltung ohne UND-Gatter ist in 2 dargestellt. Diese Schaltung ist auf der Eingangsseite des Komparators X1 wie die Schaltung aus 1 aufgebaut. Der Ausgang des Komparators X1 ist aber nicht mit einem UND-Gatter mit einem Eingang einer Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 aus einem NPN- und einem PNP-Transistor verbunden, die in einem Strompfad zwischen einer Spannungsquelle V4 und dem Bezugspotential angeordnet sind. Der Ausgang der Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 ist mit dem Ausgang der Regelungsanordnung und damit mit dem Schaltelement X3 des Leistungsteils des Wandlers verbunden. Die Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 liefert einen ausreichenden Strom zum Schalten des Schaltelementes X3, da die Ausgangsleistung des Komparators X1 möglicherweise zu schwach ist, der Komparator X3 möglicherweise also keinen ausreichenden Strom liefert, um das Schaltelement X3 zu schalten. A circuit without an AND gate is in 2 shown. This circuit is on the input side of the comparator X1 as the circuit is off 1 built up. However, the output of the comparator X1 is not connected to an AND gate having an input of a push-pull output stage Q1, Q2 of an NPN and a PNP transistor, which are arranged in a current path between a voltage source V4 and the reference potential. The output of the push-pull output stage Q1, Q2 is connected to the output of the control arrangement and thus to the switching element X3 of the power section of the converter. The push-pull output stage Q1, Q2 provides sufficient current to switch the switching element X3, since the output power of the comparator X1 may be too low, so the comparator X3 may not supply sufficient current to switch the switching element X3.

Durch eine Änderung der Referenzspannung kann die Breite des Impulses am Ausgang des Komparators X1 geringfügig variiert werden. In 3 ist die Spannung über dem Schaltelement X3 dargestellt und zwar bei einer hohen Referenzspannung (schmaler Impuls) und einer niedrigen Referenzspannung (breiter Impuls). In einem Beispiel konnte eine Differenz von 36 ns zwischen dem breiten und dem schmalen Impuls gemessen werden. Innerhalb dieser Zeitspanne kann bei dem Beispiel die Schaltzeit des Schaltelementes X3 durch die Änderung der Referenzspannung an dem Komparator variiert werden, ohne dass die PWM geändert werden muss. By changing the reference voltage, the width of the pulse at the output of the comparator X1 can be slightly varied. In 3 is the voltage across the switching element X3 shown at a high reference voltage (narrow pulse) and a low reference voltage (wide pulse). In one example, a difference of 36 ns between the broad and the narrow pulse could be measured. Within this period, in the example, the switching time of the switching element X3 can be varied by changing the reference voltage at the comparator without having to change the PWM.

Bei der in 3 dargestellten Schaltung ist ein Kondensator C1 parallel zu einer Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 geschaltet, deren Eingang mit dem Ausgang A des Mikrocontrollers, also dem PWM-Signal, und deren Ausgang mit dem Ausgang der Regelungseinrichtung, also dem Schaltelement X3 des Leistungsteils verbunden ist. At the in 3 1, a capacitor C1 is connected in parallel with a push-pull output stage Q1, Q2, whose input is connected to the output A of the microcontroller, that is to say the PWM signal, and whose output is connected to the output of the regulating device, that is to say the switching element X3 of the power unit is.

Die Spannung über der Parallelschaltung aus dem Kondensator C1 und der Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 wird mittels einer steuerbaren Konstantspannungsquelle eingestellt, die eine Spannungsquelle V2 für eine Referenzspannung, eine Spannungsquelle V1 für eine Versorgungsspannung, Widerstände R3, R4, R5 und R8 als Spannungsteiler, eine Zenerdiode X4 zur Spannungsstabilisierung und einen Kleinsignaltransistor Q2 umfasst. The voltage across the parallel circuit of the capacitor C1 and the push-pull output stage Q1, Q2 is adjusted by means of a controllable constant voltage source comprising a voltage source V2 for a reference voltage, a voltage source V1 for a supply voltage, resistors R3, R4, R5 and R8 as Voltage divider, a zener diode X4 for voltage stabilization and a small signal transistor Q2 comprises.

Ein erster Anschluss des Widerstands R3 ist mit der Spannungsquelle V1 verbunden, bei der es sich zum Beispiel um die Lichtmaschine und/oder die Batterie in einem Kraftfahrzeugbordnetz handeln kann. Die Zenerdiode X4 verbindet einen zweiten Anschluss des Widerstands R3 mit dem Bezugspotential und stellt damit die Spannung am zweiten Anschluss des Widerstands R3 fest ein. Der Knoten zwischen der Zenerdiode X4 und dem zweiten Anschluss des Widerstands R3 ist über den Widerstand R4 mit der Basis des Transistors Q3 verbunden. Die Basis des Transistors Q3 ist über den Spannungsteiler R5, R8 mit dem Bezugspotential verbunden. Ein Knoten zwischen den Widerständen R5, R8 ist über ein Filter R6, C6, welches entfallen könnte, mit der Spannungsquelle V2 für die Referenzspannung verbunden. Durch eine Änderung der Referenzspannung kann die Spannung an den Knoten zwischen R5 und R8 und zwischen R4 und R5 eingestellt werden. Dadurch kann auch die Spannung an der Basis des Transistors Q3 eingestellt werden und die Spannung über der Parallelschaltung aus dem Kondensator C1 und der Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 eingestellt werden. Durch eine Veränderung der Spannung über dem Kondensator C1 wird das Auflade- und Entladeverhalten des Kondensators C1 verändert, welches am Ausgang der Push-Pull-Ausgangsstufe Q1, Q2 zu einer Verschiebung der Flanken des dort anliegenden Rechtsignals im Vergleich zu dem PWM-Signal führt. A first terminal of the resistor R3 is connected to the voltage source V1, which may be, for example, the alternator and / or the battery in a motor vehicle electrical system. The Zener diode X4 connects a second terminal of the resistor R3 to the reference potential and thus sets the voltage at the second terminal of the resistor R3 a fixed. The node between the zener diode X4 and the second terminal of the resistor R3 is connected to the base of the transistor Q3 through the resistor R4. The base of the transistor Q3 is connected to the reference potential via the voltage divider R5, R8. A node between the resistors R5, R8 is connected via a filter R6, C6, which could be omitted, to the voltage source V2 for the reference voltage. By changing the reference voltage, the voltage at the node between R5 and R8 and between R4 and R5 can be adjusted. Thereby, the voltage at the base of the transistor Q3 can be adjusted and the voltage across the parallel circuit of the capacitor C1 and the push-pull output stage Q1, Q2 can be adjusted. By changing the voltage across the capacitor C1, the charging and discharging behavior of the capacitor C1 is changed, which at the output of the push-pull output stage Q1, Q2 leads to a shift of the edges of the applied there legal signal compared to the PWM signal.

Das Ergebnis einer Veränderung der Referenzspannung ist in 5 dargestellt, welche die steigenden Flanken der Spannung über dem Schaltelement des Leistungsteils bei einer hohen und einer niedrigen Referenzspannung im Vergleich zeigt. The result of a change in the reference voltage is in 5 which compares the rising edges of the voltage across the switching element of the power section with a high and a low reference voltage.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

A

Output of the microcontroller / input of the circuit

V1

voltage source

V2

Reference voltage source

L1

Choke of the power unit

D1

Diode of the power unit

C7

Capacitor of the power unit

R1

resistance

C1

capacitor

R2, C2

lowpass

R6, C6

Low pass for reference voltage

X1

comparator

X3

Switching element of the power unit

Q1, Q2

Push-pull output stage

R3, R4, R5, R8

voltage divider

Q3

Small signal transistor

Claims

Control arrangement for a converter, in particular for a DC-DC converter, comprising: - a microcontroller for generating a PWM signal, the setting of a duty cycle being effected by data present in the microcontroller in digital form, the PWM signal being applied to an output (A) of the microcontroller, and - with an output of the control arrangement for connecting the control arrangement to a control input of a controllable switching element (X3) of the converter, characterized in that the control arrangement between the output (A) of the microcontroller and the output of the control arrangement comprises at least one circuit connected to the Output of the microcontroller and the control arrangement is connected to the circuit at least one slope of at least one edge of right pulses is variable and a signal from a clocked sequence of the modified rectangular pulses to the output of the control arrangement can be applied.

Control arrangement according to claim 1, characterized in that the circuit has an input for a reference voltage or an adjustable reference voltage source (V2), with which a reference voltage can be generated.

Control arrangement according to claim 2, characterized in that by means of the circuit by changing the reference voltage, the slope of the edges of the rectangular pulses is variable.

Control arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit comprises a capacitor (C1, C2), wherein the capacitor causes the change of the edges of the rectangular pulses.

Control arrangement according to claim 4, characterized in that the capacitor (C2) is part of a low-pass filter (C2, R2) or an integrator.

Control arrangement according to claim 5, characterized in that the output (A) of the microcontroller is connected to the input of the low-pass filter (C2, R2) or of the integrator.

Control arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the output of the low-pass filter (C2, R2) or of the integrator is connected to a first input of a comparator (X1).

Control arrangement according to Claim 7, characterized in that a second input of the comparator (X1) is connected to the input for the reference voltage or to an output of the adjustable reference voltage source (V2).

Control arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the output of the comparator (X1) is optionally connected with the interposition of a push-pull output stage (Q1, Q2) to the output of the control arrangement.

Control arrangement according to claim 7 or 9, characterized in that the output of the comparator (X1) is connected to an input of an AND gate, a second input connected to the output (A) of the microcontroller is connected.

Control arrangement according to claim 10, characterized in that the output of the AND gate is connected to the output of the control arrangement.

Control arrangement according to claim 4, characterized in that a voltage applied to the capacitor (C1) is adjustable by means of the reference voltage.

Control arrangement according to claim 12, characterized in that the capacitor (C1) is arranged parallel to a push-pull output stage (Q1, Q2).

Control arrangement according to claim 13, characterized in that the push-pull output stage (Q1, Q2) has an input which is connected to the output (A) of the microcontroller.

Method for driving a switching element of a power part of a converter, in particular a DC-DC converter, wherein a PWM signal is generated by means of a microcontroller, the setting of a duty cycle of the PWM signal by digitally present in the microcontroller data and the PWM signal at an output ( A) of the microcontroller, characterized in that the edges of rectangular pulses of the PWM signal are changed by a circuit connected to the output (A) of the microcontroller.