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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren nach dem nebengeordneten Patentanspruch.
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Vom Markt her bekannt sind Ansteuerschaltungen für Magnetspulen von elektromagnetischen Aktoren, wie sie beispielsweise für Einspritzventile von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Damit kann eine Kraftstoffeinspritzung zylinderindividuell gesteuert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem ersten induktiven Element, insbesondere eines elektromagnetischen Aktors, wobei ein erster Anschluss des ersten induktiven Elements mittels eines ersten Schalters mit einem ersten Potenzial einer Betriebsspannung verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss des ersten induktiven Elements mit einem zweiten Potenzial der Betriebsspannung verbunden ist. Dabei ist der erste Anschluss des ersten induktiven Elements mittels einer Diode mit einem ersten Anschluss eines Kondensators verbunden, wobei ein zweiter Anschluss des Kondensators mit einem Bezugspotenzial verbunden ist. Außerdem ist der erste Anschluss des Kondensators mittels eines zweiten Schalters mit einem ersten Anschluss eines zweiten induktiven Elements verbunden, wobei ein zweiter Anschluss des zweiten induktiven Elements mit dem zweiten Potenzial der Betriebsspannung oder mit einem elektrischen Verbraucher verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung charakterisiert zugleich eine Betätigungseinrichtung für einen oder mehrere elektromagnetische Aktoren. Beispielsweise sind die elektromagnetischen Aktoren jeweils ein Element eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Das erste induktive Element ist vorzugsweise eine Magnetspule des elektromagnetischen Aktors. Es ist jedoch möglich, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch zum Betrieb beliebiger sonstiger induktiver Elemente zu verwenden, sofern diese dabei geschaltet werden. Dabei kann die Magnetspule gegebenenfalls Anzapfungen oder sogar zusätzliche Wicklungen (Transformator) aufweisen. In vergleichbarer Weise kann das zweite induktive Element ausgeführt sein. Das zweite induktive Element kann eine separate Magnetspule sein oder, bei einigen Ausführungsformen, mit einem ersten induktiven Element identisch sein, wie weiter unten noch erläutert werden wird.
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Der Kondensator kann ein nahezu beliebiger Kondensator mit geeigneter Spannungsfestigkeit und Kapazität sein, und beispielsweise als Schichtkondensator, als Folienkondensator oder als Elektrolytkondensator ausgeführt sein. Der erste und/oder zweite Schalter kann beispielsweise ein Kontakt, ein Relais oder dergleichen sein. Vorzugsweise ist der erste und/oder zweite Schalter ein Halbleiterschalter wie weiter unten noch beschrieben werden wird.
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Die Betriebsspannung kann eine nahezu beliebige Spannungsquelle sein und ist durch eine Differenz des ersten und des zweiten Potenzials charakterisiert. Beispielsweise entspricht die Betriebsspannung bzw. die Spannungsquelle einer Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs. Das erste und das zweite Potenzial sind in diesem Fall mit den Potenzialen der Batterie vergleichbar oder davon abgeleitet, oder sogar damit identisch.
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Vorzugsweise ist das Bezugspotenzial das erste Potenzial der Betriebsspannung, beispielsweise ein mit Masse (z.B. Massepotenzial des Kraftfahrzeugs) verbundenes Potenzial der Betriebsspannung.
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Die besagte Diode ist derart gepolt, dass sie dann gesperrt ist, wenn der erste Schalter geschlossen ist. Entsprechend ist die Diode dann leitend, wenn der erste Schalter geöffnet ist und ein Strom von dem ersten induktiven Element in den Kondensator fließt.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass eine nach einer Bestromung des bzw. eines ersten induktiven Elements in dem ersten induktiven Element gespeicherte Energie vergleichsweise schnell und mit vergleichsweise kleinen Verlusten zurück gewonnen werden kann. Vorzugsweise wird diese Energie in die die Betriebsspannung erzeugende Spannungsquelle (beispielsweise eine Batterie eines Kraftfahrzeugs) zurück gespeist. Alternativ wird diese Energie einem sonstigen elektrischen Verbraucher zugeführt. Eine so genannte "Freilaufdiode" und/oder ein diskreter ohmscher Widerstand und/oder eine Zenerdiode sind für den Betrieb des ersten induktiven Elements im Allgemeinen nicht erforderlich.
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Die in dem ersten induktiven Element gespeicherte Energie kann zunächst in dem Kondensator zwischengespeichert werden. Vorzugsweise wird der Kondensator dabei auf eine vergleichsweise hohe Spannung aufgeladen, beispielsweise auf in etwa 60 Volt. Eine hohe Spannung am Kondensator hat den Vorteil, dass die im induktiven Element gespeicherte Energie schnell abgebaut werden kann, wodurch die Schaltzeit beispielsweise eines Magnetventils exakter einstellbar ist. Mittels des zweiten Schalters und des zweiten induktiven Elements kann die in dem Kondensator zwischengespeicherte Energie kontinuierlich in die Betriebsspannung bzw. in die Batterie oder in einen sonstigen elektrischen Verbraucher gespeist werden, wobei die Spannung am Kondensator vorzugsweise nicht wesentlich von ihrem vergleichsweise hohen Niveau entladen werden sollte. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders kostengünstig und platzsparend ausgeführt werden.
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In einer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der erste Anschluss des zweiten induktiven Elements mittels einer Diode an ein Bezugspotenzial geschaltet. Beispielsweise ist dieses Bezugspotenzial ein durch die Betriebsspannung charakterisiertes Massepotenzial. Dabei wirkt diese Diode in Bezug auf das zweite induktive Element als "Freilaufdiode". Entsprechend ist diese Diode derart gepolt, dass sie dann gesperrt ist, wenn der zweite Schalter geschlossen ist und ein Strom aus dem Kondensator in das zweite induktive Element fließt. Entsprechend ist diese Diode dann leitend, wenn der zweite Schalter geöffnet ist und der Strom weiterhin durch das zweite induktive Element fließt.
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Diese Diode kann unzulässige hohe Spannungen an dem zweiten Schalter verhindern und außerdem den elektrischen Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung verbessern. Eine Verwendung dieser Diode ist jedoch nicht zwingend. Beispielsweise ist es für manche Anwendungen denkbar, den zweiten Schalter solange in dem geschlossenen Zustand zu halten, bis der Strom durch das zweite induktive Element zumindest in etwa den Wert Null erreicht und somit der zweite Schalter ohne Nachteile geöffnet werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist das zweite induktive Element identisch mit dem ersten induktiven Element, wobei der erste Anschluss des zweiten induktiven Elements dem ersten Anschluss des ersten induktiven Elements entspricht, und der zweite Anschluss des zweiten induktiven Elements dem zweiten Anschluss des ersten induktiven Elements entspricht. Dabei kann die Funktion des zweiten induktiven Elements durch das erste induktive Element dann übernommen werden, wenn das erste induktive Element mittels des ersten Schalters gerade nicht bestromt wird. Beispielsweise kann parallel zu einer Diode, welche den Strom beim Abschalten des ersten induktiven Elements auf den Kondensator überträgt, ein Transistor (als Schalter) geschaltet sein. Beispielsweise umfasst dieser Transistor die besagte Diode bereits als parasitäre Diode. Dadurch wird es möglich, die im Kondensator gespeicherte Energie über das induktive Element wieder in eine Batterie zurück zu speisen. Auf diese Weise können Bauraum und Kosten gespart werden.
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Dies ist auch in solchen Fällen möglich, wenn die Schaltungsanordnung mehrere erste induktive Elemente umfasst, wobei beispielsweise nur eines der mehreren ersten induktiven Elemente die Funktion des zweiten induktiven Elements übernimmt. Dazu sind die jeweiligen ersten und zweiten Schalter jeweils in geeigneter Reihenfolge und/oder mit geeigneter Zeitdauer anzusteuern.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung ist der erste und/oder der zweite Schalter als Halbleiter ausgeführt. Beispielsweise ist der erste und/oder der zweite Schalter als bipolarer Transistor, als Sperrschicht-Feldeffekttransistor, als MOSFET (englisch: "metal-oxide-semiconductor field-effect transistor"), oder als VMOS-Transistor (englisch: "v-groove MOS field-effect transistor") ausgeführt. Dadurch können die Funktion und die Steuerbarkeit des ersten und/oder zweiten Schalters verbessert werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass parallel zu dem ersten und/oder dem zweiten Schalter eine Diode vorhanden ist. Diese Diode kann eine diskrete Diode oder eine so genannte "parasitäre" Diode des ersten und/oder zweiten Schalters sein. In Abhängigkeit von einer konkreten Realisierung der Schaltungsanordnung kann diese Diode jeweils dazu verwendet werden, um den Kondensator wie oben beschrieben zu laden, oder die Funktion der oben beschriebenen "Freilaufdiode" zu übernehmen. Dies wird weiter unten bei der Beschreibung der Ausführungsformen noch näher erläutert werden. Dadurch können Bauraum und Kosten gespart werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Schaltungsanordnung umfasst diese eine Mehrzahl von elektromagnetischen Aktoren, und eine entsprechende Mehrzahl von ersten induktiven Elementen, und eine entsprechende Mehrzahl von ersten Schaltern, und eine entsprechende Mehrzahl von Dioden. Dabei sind die Dioden jeweils mit dem ersten Anschluss des Kondensators gemeinsam verbunden. Dadurch ergeben sich in Abhängigkeit von einer konkreten Ausführungsform der Schaltungsanordnung eine Vielzahl von vorteilhaften Möglichkeiten, um die in den elektromagnetischen Aktoren gespeicherte Energie mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Bauelementen und/oder mit einem vergleichsweise guten Wirkungsgrad wie oben beschrieben zurück zu gewinnen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der erste Anschluss des Kondensators mittels mindestens eines zweiten Schalters mit dem ersten Anschluss mindestens eines jeweiligen ersten induktiven Elements verbunden ist. Dadurch kann es beispielsweise ermöglicht werden, dass alle ersten induktiven Elemente mittels einer jeweiligen Diode mit dem ersten Anschluss des Kondensators gemeinsam verbunden sind. Dabei ist beispielsweise nur eines der ersten induktiven Elemente mittels nur eines zweiten Schalters mit dem Kondensator verbunden. Somit kann dieses eine erste induktive Element die Funktion des weiter oben beschriebenen zweiten induktiven Elements für alle ersten induktiven Elemente der Schaltungsanordnung übernehmen. Dazu sind die jeweiligen ersten Schalter sowie der eine zweite Schalter jeweils in geeigneter Reihenfolge und/oder mit geeigneter Zeitdauer anzusteuern. Auf diese Weise können Bauraum und Kosten gespart werden.
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Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung vorgeschlagen, wobei der zweite Schalter in Abhängigkeit von einem Potenzial an dem ersten Anschluss des Kondensators betätigt wird. Dadurch kann der Betrieb des Kondensators vorteilhaft gesteuert werden, wodurch auch ein Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung verbessert werden kann.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der zweite Schalter dann geschlossen, wenn das Potenzial an dem ersten Anschluss des Kondensators einen ersten Schwellwert überschreitet. Außerdem wird der zweite Schalter dann geöffnet, wenn das Potenzial an dem ersten Anschluss des Kondensators einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Dadurch ergibt sich beispielsweise die Funktion eines so genannten "Zweipunktreglers", wobei dessen Einschaltschwelle dem ersten Schwellwert, und dessen Ausschaltschwelle dem zweiten Schwellwert entspricht. Dadurch kann die an dem Kondensator anliegende Spannung in einem für das Verfahren optimalen Bereich gehalten werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist (wie weiter oben bereits näher beschrieben) das zweite induktive Element das erste induktive Element, wobei der zweite Schalter dann geöffnet (ist oder) wird, wenn der dem ersten induktiven Element zugeordnete erste Schalter geschlossen ist oder wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft verhindert werden, dass der erste und der zweite Schalter gleichzeitig geschlossen sind. Somit können unbeabsichtigte Wirkungen oder Kurzschlüsse in der Schaltungsanordnung vermieden werden.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zum Betreiben eines oder mehrerer elektromagnetischer Aktoren;
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2 eine zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
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3 eine dritte Ausführungsform der Schaltungsanordnung;
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4 eine vierte Ausführungsform der Schaltungsanordnung; und
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5 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 mit vorliegend zwei ersten induktiven Elementen 12a und 12b eines jeweiligen (hier nicht weiter dargestellten) elektromagnetischen Aktors. Dabei ist ein erster Anschluss 14_1 des jeweiligen ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b mittels eines ersten Schalters 16a bzw. 16b mit einem ersten Potenzial 18 (in der Zeichnung unten) einer Betriebsspannung verbunden. Außerdem ist ein zweiter Anschluss 14_2 des jeweiligen ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b mit einem zweiten Potenzial 20 (in der Zeichnung oben) der Betriebsspannung verbunden. Vorliegend ist beispielhaft das zweite Potenzial 20 positiv in Bezug auf das erste Potenzial 18.
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Dabei ist der erste Anschluss 14_1 des jeweiligen ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b mittels einer Diode 22a bzw. 22b mit einem ersten Anschluss 24_1 eines Kondensators 26 verbunden, wobei ein zweiter Anschluss 24_2 des Kondensators 26 mit einem Bezugspotenzial verbunden ist. Vorliegend ist dieses Bezugspotenzial durch das erste Potenzial 18 der Betriebsspannung charakterisiert, welches beispielsweise ein Massepotenzial ist. Außerdem ist der erste Anschluss 24_1 des Kondensators 26 mittels eines zweiten Schalters 28 mit einem ersten Anschluss 30_1 eines zweiten induktiven Elements 32 verbunden, wobei ein zweiter Anschluss 30_2 des zweiten induktiven Elements 32 mit dem zweiten Potenzial 20 der Betriebsspannung verbunden ist.
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Die Dioden 22a und 22b sind derart gepolt, dass sie dann gesperrt sind, wenn der jeweilige erste Schalter 16a bzw. 16b geschlossen ist. Entsprechend ist die Diode 22a bzw. 22b dann leitend, wenn der jeweilige erste Schalter 16a bzw. 16b geöffnet ist und ein Strom von dem ersten induktiven Element 12a bzw. 12b in den Kondensator 26 fließt.
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In der 1 sowie in den weiter unten beschriebenen 2 bis 4 sind die ersten Schalter 16a bzw. 16b sowie der zweite Schalter 28 als Halbleiter ausgeführt. Beispielsweise sind der erste und/oder der zweite Schalter 16a, 16b bzw. 28 als bipolarer Transistor, als Sperrschicht-Feldeffekttransistor, als MOSFET (englisch: " metal-oxide-semiconductor field-effect transistor"), oder als VMOS-Transistor (englisch: "v-groove MOS field-effect transistor") ausgeführt. Die ersten Schalter 16a bzw. 16b sowie der zweite Schalter 28 weisen jeweils Steueranschlüsse ("Basis" bzw. "G-Anschluss" bzw. "gate") auf, deren Beschaltung der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und welche lediglich durch jeweils einen kleinen Kreis bezeichnet sind.
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Weiterhin ist in der 1 zu erkennen, dass der erste Anschluss 30_1 des zweiten induktiven Elements 32 mittels einer Diode 34 (In 1 rechts unten) an ein Bezugspotenzial geschaltet ist. Vorliegend ist dieses Bezugspotenzial durch das erste Potenzial 18 der Betriebsspannung charakterisiert.
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Dabei wirkt die Diode 34 in Bezug auf das zweite induktive Element 32 als "Freilaufdiode". Entsprechend ist die Diode 34 derart gepolt, dass sie dann gesperrt ist, wenn der zweite Schalter 28 geschlossen ist und ein Strom aus dem Kondensator 26 in das zweite induktive Element 32 fließt. Entsprechend ist die Diode 34 dann leitend, wenn der zweite Schalter 28 geöffnet ist und der Strom weiterhin durch das zweite induktive Element 32 fließt.
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1 zeigt beispielhaft zwei erste induktive Elemente 12a und 12b. Es ist jedoch auch möglich, lediglich einen elektromagnetischen Aktor und somit nur ein erstes induktives Element 12a und nur einen ersten Schalter 16a vorzusehen. Umgekehrt charakterisieren die in der 1 unterhalb der Diode 22b gezeichneten drei Punkte allgemein eine Schaltungsanordnung 10 für eine Mehrzahl von elektromagnetischen Aktoren, und für eine entsprechende Mehrzahl von ersten induktiven Elementen 12, und für eine entsprechende Mehrzahl von ersten Schaltern 16, und für eine entsprechende Mehrzahl von Dioden 22, wobei die Dioden 22 jeweils mit dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 gemeinsam verbunden sind. Die Bezugszeichen 12, 16 und 22 sind in den 1 bis 5 nicht dargestellt, sondern charakterisieren lediglich eine Sammelbezeichnung für die jeweiligen Elemente.
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Nachfolgend wird ein Betrieb der Schaltungsanordnung 10 beispielhaft für das erste induktive Element 12a und den ersten Schalter 16a beschrieben. In einem ersten Betriebszustand ist der erste Schalter 16a geschlossen, wodurch ein Strom in dem ersten induktiven Element 12a stetig ansteigt. Dabei ist der zweite Schalter 28 geöffnet.
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In einem zweiten Betriebszustand wird der erste Schalter 16a so gesteuert, dass er sperrt. Aufgrund des Induktionsgesetzes fließt der Strom durch das erste induktive Element 12a jedoch in gleicher Richtung weiter, und zwar vorliegend durch die Diode 22a in den Kondensator 26. Dabei steigt eine Spannung an dem Kondensator 26 und damit ein Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 stetig an. Vorzugsweise ist der Kondensator 26 so bemessen, dass das Potenzial 37 dabei vergleichsweise wenig ansteigt. Der zweite Betriebszustand endet dann, wenn der Strom durch das induktive Element 12a erschöpft ist oder wenn der erste Schalter 16a wieder geschlossen wird.
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Sofern das Potenzial 37 am Anschluss 24_1 des Kondensators 26 größer ist als das zweite Potenzial 20, dann kann in einem dritten Betriebszustand zu einem an sich beliebigen Zeitpunkt der zweite Schalter 28 geschlossen werden. Dabei steigt ein Strom durch das zweite induktive Element 32 stetig an, wobei die an dem Kondensator 26 anliegende Spannung kleiner wird. Es ergibt sich ein Stromfluss aus dem zweiten Anschluss 30_2 des zweiten induktiven Elements 32 hin zu dem zweiten Potenzial 20.
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In einem vierten Betriebszustand wird bzw. ist der zweite Schalter 28 wieder geöffnet. Aufgrund des Induktionsgesetzes fließt der Strom durch das zweite induktive Element 32 jedoch in gleicher Richtung weiter. Dabei ergibt sich ein Stromfluss von dem ersten Potenzial 18 über die Diode 34 hin zu dem ersten Anschluss 30_1 des zweiten induktiven Elements 32.
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Vorliegend ist parallel zu dem zweiten Schalter 28 eine (parasitäre) Diode (ohne Bezugszeichen) geschaltet. Diese ist für die Funktion der Schaltungsanordnung 10 von 1 jedoch unerheblich, solange das Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 größer ist als das Potenzial 20 an dem ersten Anschluss 30_1 des zweiten induktiven Elements 32 und könnte daher in der Ausführungsform von 1 auch entfallen. Viele Halbleiterschalter, beispielsweise MOSFETs, weisen eine solche Diode jedoch als parasitäres Element auf.
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Die 2 zeigt eine zu der 1 ähnliche Ausführungsform der Schaltungsanordnung 10, wobei der zweite Anschluss 30_2 des zweiten induktiven Elements 32 mit einem elektrischen Verbraucher 42 verbunden ist. Stellvertretend für eine Vielzahl von möglichen Ausführungsformen ist der elektrische Verbraucher 42 vorliegend als ohmscher Widerstand dargestellt.
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Parallel zu dem elektrischen Verbraucher 42 ist ein Kondensator 36 angeschlossen, wobei ein erster Anschluss 38_1 des Kondensators 36 mit dem zweiten Anschluss 30_2 des zweiten induktiven Elements 32 verbunden ist, und ein zweiter Anschluss 38_2 des Kondensators 36 mit dem ersten Potenzial 18 der Betriebsspannung verbunden ist. An dem ersten Anschluss 38_1 des Kondensators 36 liegt somit ein drittes Potenzial 40 an. Beispielsweise ist das dritte Potenzial 40 kleiner (oder auch größer) als das zweite Potenzial 20. Jedoch ist das dritte Potenzial 40 kleiner als das Potenzial 37 des Kondensators 26, insbesondere, wenn der Schalter 28 als Feldeffekttransistor ausgeführt ist.
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Ein Betrieb der Schaltungsanordnung 10 von 2 erfolgt in einer zu der 1 vergleichbaren Weise. Jedoch wird die Energie des zweiten induktiven Elements 32 dem Kondensator 36 und somit dem elektrischen Verbraucher 42 zugeführt. Es versteht sich, dass die dem elektrischen Verbraucher 42 im Mittel zuführbare elektrische Leistung von einer Betriebsweise der ersten induktiven Elemente 12a, 12b, usw. abhängt.
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Eine mögliche Anwendung der Schaltungsanordnung 10 von 2 betrifft die Erzeugung einer so genannten "Boosterspannung" in Steuergeräten für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung. Dabei wird im Allgemeinen eine vergleichsweise hohe Spannung (beispielsweise 60 Volt) benötigt, um möglichst kurze Einschaltzeiten für die Einspritzventile der Brennkraftmaschine zu erzielen. Beispielsweise kann ein zur Erzeugung der Boosterspannung bereits vorhandener Gleichspannungswandler mittels der Schaltungsanordnung 10 entlastet werden. Beispielsweise entspricht der Kondensator 36 dabei einem Ausgangskondensator dieses Gleichspannungswandlers. Entsprechend kann dieser Gleichspannungswandler für eine geringere Leistung bemessen werden, wodurch Aufwand und Kosten gespart werden können.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung 10. Insbesondere ist eine Schaltungsanordnung 10 gezeigt, wobei das zweite induktive Element 32 das erste induktive Element 12a bzw. 12b ist, und wobei der erste Anschluss 30_1 des zweiten induktiven Elements 32 dem ersten Anschluss 14_1 des ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b entspricht, und der zweite Anschluss 30_2 des zweiten induktiven Elements 32 dem zweiten Anschluss 14_2 des ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b entspricht.
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Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung 10 von 3 zwei zweite Schalter 28a und 28b, wobei der erste Anschluss 24_1 des Kondensators 26 mittels jeweils des zweiten Schalters 28a bzw. 28b mit dem ersten Anschluss 14_1 des jeweiligen ersten induktiven Elements 12a bzw. 12b verbunden ist.
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Eine zu den zweiten Schaltern 28a bzw. 28b jeweils parallel geschaltete (beispielsweise parasitäre) Diode 22a bzw. 22b entspricht in ihrer Funktion den entsprechenden Dioden 22a und 22b von 1. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung 10 von 3 zwei ("Freischalt-" bzw. "Freilauf-")Dioden 34a und 34b, welche zu den zwei ersten Schaltern 16a und 16b parallel geschaltet sind und ebenso als parasitäre Dioden ausgeführt sein können.
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Ein Betrieb der Schaltungsanordnung 10 von 3 kann ähnlich zu der 1 erfolgen, wobei der Kondensator 26 statt über das zweite induktive Element 32 hier über das erste induktive Element 12a bzw. 12b entladen werden kann. Dies kann vorliegend wahlweise über das erste induktive Element 12a oder über das erste induktive Element 12b, oder über die beiden ersten induktiven Elemente 12a und 12b gleichzeitig erfolgen. Dabei sollte jedoch der jeweilige erste Schalter 16a bzw. 16b geöffnet sein.
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Die 4 zeigt ähnlich zu der 3 eine weitere Ausführungsform des Schaltungsanordnung 10. Vorliegend umfasst die Schaltungsanordnung 10 vier erste induktive Elemente 12a, 12b, 12c und 12d. Entsprechend sind vier erste Schalter 16a, 16b, 16c und 16d vorhanden. Entsprechend sind vier Dioden 22a, 22b, 22c und 22d vorhanden, welche jeweils mit dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 gemeinsam verbunden sind. Vorliegend sind die Dioden 22a, 22c und 22d als diskrete Bauelemente ausgeführt, und die Diode 22b ist als parasitäre Diode 22b des zweiten Schalters 28 ausgeführt.
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Im Unterschied zu der Ausführungsform von 3 ist bei der 4 der Kondensator 26 nur über einen zweiten Schalter 28 angeschlossen, welcher beispielhaft mit dem ersten induktiven Element 12b verbunden ist. Das erste induktive Element 12b wirkt also vergleichbar zu dem zweiten induktiven Element 32 von 1.
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Die 5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben der Schaltungsanordnung 10, wobei der zweite Schalter 28 in Abhängigkeit von dem Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 betätigt wird. Beispielhaft wird das Verfahren in Bezug auf die 1 bzw. 4 erläutert.
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In einem Startblock 102 beginnt die in der 5 dargestellte Prozedur. Davon ausgehend beschreibt ein erster Block 104 einen fortlaufenden Betriebszustand der Schaltungsanordnung 10, wobei die ersten Schalter 16a bis 16d in einer durch das Verfahren nicht beeinflussbaren Weise zu jeweiligen individuellen Zeitpunkten und für jeweilige individuelle Zeitspannen in den geschlossenen Zustand gesteuert werden. Beispielsweise sind die ersten induktiven Elemente 12a bis 12d jeweiligen elektromagnetischen Aktoren von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine zugeordnet.
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Ebenfalls ausgehend von dem Startblock 102 ist ein weiterer Block 106 vorhanden, in welchem fortlaufend das Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 ermittelt wird. In einem daran anschließenden gestrichelt gezeichneten weiteren Block 108 wird im Fall der Ausführungsform von 4 geprüft, ob der erste Schalter 16b geschlossen ist. Sofern dies erfüllt ist, wird im Block 108 mindestens so lange gewartet, bis der erste Schalter 16b wieder geöffnet ist. In einem folgenden Block 110 wird der zweite Schalter 28 dann geschlossen, wenn das Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 einen ersten Schwellwert überschreitet.
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In einem gestrichelt gezeichneten weiteren Block 112 wird im Fall der Ausführungsform von 4 geprüft, ob der erste Schalter 16b gegebenenfalls wieder geschlossen ist oder unmittelbar folgend geschlossen werden soll. Sofern dies erfüllt ist, wird der zweite Schalter 28 sofort wieder geöffnet, um einen Kurzschluss des Kondensators 26 zu vermeiden.
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In einem weiteren Block 114 wird der zweite Schalter 28 (spätestens) dann geöffnet, wenn das Potenzial 37 an dem ersten Anschluss 24_1 des Kondensators 26 einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Anschließend wird das Verfahren am Eingang des Blocks 106 kontinuierlich fortgesetzt.
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In der Ausführungsform gemäß 4 wird also mittels der gestrichelt gezeichneten Blöcke 108 und 112 der 5 dafür gesorgt, dass der zweite Schalter 28 dann geöffnet ist oder wird, wenn der dem ersten induktiven Element 12b zugeordnete erste Schalter 16b geschlossen ist oder wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zur Rückgewinnung zumindest eines Teils der in den induktiven Elementen 12a, 12b, ... gespeicherten Energie und/oder zur Rückspeisung derselben verwendet werden. Es ist nicht begrenzt auf solche Schaltungsanordnungen, bei denen die induktiven Elemente 12a, 12b, ... Teile von elektromagnetischen Aktoren darstellen, sondern kann auch dann angewandt werden, wenn die induktiven Elemente 12a, 12b, ... beispielsweise Wicklungen von Transformatoren entsprechen.
