Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung zur Leistungszufuhr in Verbindung mit einer verminderten Störabstrahlung.The present invention relates to a control device for controlling the supply of power to a load and, more particularly, to a control device for supplying power in connection with reduced noise emission.
Zur Steuerung oder Regelung der Leistungszufuhr zu einer Last, beispielsweise einer Last mit induktiven Komponenten, wie einem Elektromotor, werden verschiedene Verfahren angewandt, um zwischen einer geringen Leistung und einer Maximalleistung der Last bzw. des Elektromotors eine gezielte und bedarfsabhängige Steuerung oder Regelung vorzunehmen. Es kann in diesem Zusammenhang bei Gleichstrommotoren die Höhe der Spannung verändert werden. Ferner sind vielfältige Anwendungen einer Pulsbreitenmodulation (PWM) bekannt, mittels der entsprechend vorbestimmter Bedingungen mit pulsförmigen Signalen unterschiedlicher Länge in Verbindung mit einer festen Grundfrequenz der Last bzw. dem Elektromotor eine variable elektrische Leistung zugeführt wird, so dass sich beispielsweise eine dem Bedarf entsprechende Drehzahl des Elektromotors ergibt.To control or regulate the power supply to a load, for example a load with inductive components such as an electric motor, various methods are used to carry out a targeted and demand-dependent control or regulation between a low power and a maximum power of the load or the electric motor. In this context, the voltage level can be changed for DC motors. Furthermore, various applications of pulse width modulation (PWM) are known, by means of which according to predetermined conditions with pulse-shaped signals of different lengths in connection with a fixed fundamental frequency of the load or the electric motor, a variable electrical power is supplied, so that, for example, a speed of the Electric motor results.
In diesem Zusammenhang zeigt die Druckschrift DE 197 32 094 A1 eine Grundschaltung einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, wie eines Elektromotors, wobei ein Hauptschaltelement in Form eines Leistungstransistors vorgesehen ist, das mittels PWM-Signalen angesteuert wird. Neben einem Freilaufzweig für die induktiven Komponenten des Elektromotors umfasst die bekannte Schaltungsanordnung auch eine Verpolschutzeinrichtung, mittels der die Schaltung bei versehentlicher Verpolung geschützt wird.In this context, the document shows DE 197 32 094 A1 a basic circuit of a control device for controlling the power supply to a load, such as an electric motor, a main switching element being provided in the form of a power transistor which is controlled by means of PWM signals. In addition to a freewheeling branch for the inductive components of the electric motor, the known circuit arrangement also includes a polarity reversal protection device, by means of which the circuit is protected in the event of accidental polarity reversal.
Die Druckschrift DE 44 13 546 A1 offenbart eine Gleichstrom-Steuerschaltung, bei der eine Flankenregelung beim Ein- und Ausschalten eines Stromflusses für eine Last durchgeführt wird. Es erfolgt eine Synchronisation in Verbindung mit dem Umschalten des zugehörigen Freilaufelements, das parallel zur Last geschaltet ist. Es werden verschiedene Spannungen innerhalb der Schaltung erfasst und ausgewertet, wobei im Ergebnis die Impulslänge des Stromflusses zur Verminderung der Verlustleistung und der Störabstrahlung verwendet wird. Steuerbare Stromquellen dienen zur Verminderung eines Ausschaltstroms.The pamphlet DE 44 13 546 A1 discloses a direct current control circuit in which edge control is carried out when a current flow for a load is switched on and off. There is a synchronization in connection with the switching of the associated freewheeling element, which is connected in parallel to the load. Various voltages within the circuit are recorded and evaluated, with the result that the pulse length of the current flow is used to reduce the power loss and the radiated interference. Controllable current sources are used to reduce a breaking current.
Die Druckschrift DE 10 2011 113 975 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, wobei mittels einer Filtereinrichtung bestehend aus einem Schwingkreis mit Induktivität und Kapazität ein Ausfiltern einer Störabstrahlung herbeigeführt wird. Die Filtereinrichtung ist dimensioniert zum Ausfiltern von Frequenzen im Mittel- und Langwellenbereich zur Verminderung einer Störabstrahlung.The pamphlet DE 10 2011 113 975 A1 discloses a circuit arrangement for controlling the power supply to a load, with a filter device consisting of an oscillating circuit with inductance and capacitance filtering out radiated interference. The filter device is dimensioned to filter out frequencies in the medium and long wave range in order to reduce radiated interference.
Die Druckschrift DE 44 44 492 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl von Gleichstrommotoren in Verbindung mit getakteten Signalen. Ein Hauptschaltelement in Form eines Leistungstransistors zwischen der Versorgungsspannung und dem zu betreibenden Gleichstrommotor wird mittels PWM-Signalen mit im Wesentlichen einer Frequenz von etwa 100 kHz angesteuert. Zwischen der Versorgungsspannung und dem Leistungstransistor ist eine erste Filtereinrichtung vorgesehen, und es ist eine zweite Filtereinrichtung zwischen dem Leistungstransistor und dem Gleichstrommotor vorgesehen. Mittels den Filtereinrichtungen werden die Anstiegsflanken und insbesondere die abfallenden Flanken der getakteten Stromsignale zum Gleichstrommotor in vorbestimmtem Umfang geglättet, so dass die Störabstrahlung vermindert wird und in Verbindung mit den beiden Filtereinrichtungen und der relativ hohen Frequenz der PWM-Signale kleinere Bauelemente eingesetzt werden können.The pamphlet DE 44 44 492 A1 discloses a circuit arrangement for controlling the speed of DC motors in conjunction with clocked signals. A main switching element in the form of a power transistor between the supply voltage and the DC motor to be operated is controlled by means of PWM signals with essentially a frequency of approximately 100 kHz. A first filter device is provided between the supply voltage and the power transistor, and a second filter device is provided between the power transistor and the DC motor. By means of the filter devices, the rising edges and in particular the falling edges of the clocked current signals to the DC motor are smoothed to a predetermined extent, so that the interference radiation is reduced and smaller components can be used in conjunction with the two filter devices and the relatively high frequency of the PWM signals.
Schließlich offenbart die Druckschrift DE 10 2011 089 679 A1 offenbart eine Kommutierungszelle für einen Spannungswandler, wobei mehrere Leistungstransistoren vorgesehen sind zur Beeinflussung der Leistungszufuhr zu einer Last. Die Leistungstransistoren weisen jeweilige sogenannte inhärente Dioden auf, die bei Schaltvorgängen der Transistoren und insbesondere bei dem gesperrten Zustand der Transistoren zumindest zeitweise und in einem vorbestimmten Umfang einen Stromfluss übernehmen können. Speziell sind zwei Leistungstransistoren im selben Zweig in Reihe zueinander geschaltet, wobei diese in der Weise angeordnet und ausgebildet sind, einen Stromfluss in zueinander entgegengesetzten Richtungen nicht zuzulassen.Finally, the document discloses DE 10 2011 089 679 A1 discloses a commutation cell for a voltage converter, wherein a plurality of power transistors are provided for influencing the power supply to a load. The power transistors have respective so-called inherent diodes, which can take over a current flow at least temporarily and to a predetermined extent when the transistors are switched and in particular when the transistors are in the blocked state. In particular, two power transistors in the same branch are connected in series with one another, these being arranged and designed in such a way that no current flow is permitted in mutually opposite directions.
Bei dem Betrieb der vorstehend beschriebenen bekannten Vorrichtungen oder Schaltungen zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, insbesondere mit induktiven Komponenten und überwiegend in Verbindung mit der Verwendung von PWM-Signalen, tritt bei zu sehr geglätteten Flanken (mit einer geringeren Steilheit) eine größere Verlustleistung in den beteiligten Bauelementen auf, und es entstehen noch immer, speziell bei längeren Zuleitungen zwischen der Steuerungsvorrichtung und der Last, unerwünschte Störabstrahlungen in Folge der Signalflanken speziell beim Abschalten des Stroms in Verbindung mit PWM-Signalen. Im Allgemeinen liegt hierbei die Frequenz von PWM-Signalen im Bereich von Kraftfahrzeugen um etwa 20 kHz.When operating the above-described known devices or circuits for controlling the power supply to a load, in particular with inductive components and predominantly in connection with the use of PWM signals, excessively smooth edges (with a lower steepness) result in greater power loss the components involved, and there are still unwanted radiated emissions as a result of the signal edges, especially when the power is switched off in conjunction with PWM signals, especially with longer supply lines between the control device and the load. In general, the frequency of PWM signals in the range of motor vehicles is around 20 kHz.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass mittels einfacher Maßnahmen einerseits eine Störabstrahlung und andererseits eine Verlustleistung in den Bauelementen der Steuerungsvorrichtung wirksam und verlässlich vermindert wird.The present invention is therefore based on the object of designing a control device of the type mentioned at the outset in such a way that by means of simple measures, on the one hand, an interfering radiation and, on the other hand, a power loss in the components of the control device are effectively and reliably reduced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last gemäß den Merkmalen der beigefügten Patentansprüche gelöst.According to the invention, this object is achieved with a control device for controlling the supply of power to a load according to the features of the appended claims.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung dient zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, wobei die Last mit der Steuerungsvorrichtung verbindbar ist.The control device according to the invention is used to control the power supply to a load, the load being connectable to the control device.
Die Steuerungsvorrichtung umfasst gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement zum Zuführen der Leistung zu der Last und eine Steuerungseinheit zur Steuerung des Schaltelements mittels elektrischer Impulse zur gesteuerten Leistungszufuhr zur Last. Die Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Sensoreinheit zur Erfassung elektrischer Parameter der Steuerungsvorrichtung, Erzeugung eines Erfassungssignals und zum Ausgeben des Erfassungssignals an die Steuerungseinheit, sowie eine Schwingkreiseinheit, die zwischen dem Schaltelement und der Last angeordnet ist und zur Erzeugung einer Schwingung der der Last zugeführten elektrischen Parameter dient.According to a first aspect of the present invention, the control device comprises a switching element for supplying the power to the load and a control unit for controlling the switching element by means of electrical pulses for the controlled supply of power to the load. The control device further comprises a sensor unit for detecting electrical parameters of the control device, generating a detection signal and outputting the detection signal to the control unit, as well as an oscillating circuit unit which is arranged between the switching element and the load and is used to generate an oscillation of the electrical parameters supplied to the load .
Die Steuerungseinheit ist ausgebildet zum Beeinflussen der Leistungszufuhr zur Last durch Bestimmen der Ein- und Ausschaltzeiten der elektrischen Impulse, und es ist die Steuerungseinheit des Weiteren ausgebildet, zumindest die Ausschaltzeit der elektrischen Impulse in Abhängigkeit von den Erfassungssignalen der Sensoreinheit zu bestimmen.The control unit is designed to influence the power supply to the load by determining the switch-on and switch-off times of the electrical pulses, and the control unit is furthermore designed to determine at least the switch-off time of the electrical pulses as a function of the detection signals of the sensor unit.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst somit die Steuerungseinheit, durch die das Schaltelement gezielt mittels entsprechender elektrischer Impulse zum Zuführen der Leistung zu der Last angesteuert wird. Mit der zwischen dem Schaltelement und der Last angeordneten Schwingkreiseinheit wird im Einschaltzustand des Schaltelements und somit bei einer Stromzufuhr zu der Last eine Schwingung erzeugt, so dass der der Last zugeführte Strom in Abhängigkeit von der Dimensionierung der Schwingkreiseinheit eine vorbestimmte Schwingung erfährtThe control device according to the present invention thus comprises the control unit by means of which the switching element is controlled in a targeted manner by means of corresponding electrical pulses for supplying the power to the load. With the oscillating circuit unit arranged between the switching element and the load, an oscillation is generated when the switching element is switched on and thus when power is supplied to the load, so that the current supplied to the load experiences a predetermined oscillation depending on the dimensions of the oscillating circuit unit
Verschiedene elektrische Parameter innerhalb der Steuerungsvorrichtung werden mittels der Sensoreinheit erfasst und ausgewertet. Entsprechend der Auswertung wird ein Erfassungssignal gebildet und der Steuerungseinheit zugeführt. Im Einzelnen steuert die Steuerungseinheit bezüglich der elektrischen Impulse den Einschalt- und Ausschaltzeitpunkt, wobei zumindest der Ausschaltzeitpunkt der elektrischen Impulse und somit speziell der Ausschaltzeitpunkt des von der Steuerungseinheit angesteuerten Schaltelements in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis der Sensoreinheit (d. h. des Erfassungssignals) bestimmt wird.. Es bewirkt die Steuerungseinheit eine Bestimmung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements nach Kriterien, die aus den betrieblichen Bedingungen der Vorrichtung abgeleitet werden.Various electrical parameters within the control device are recorded and evaluated by means of the sensor unit. According to the evaluation, a detection signal is generated and fed to the control unit. In detail, the control unit controls the switch-on and switch-off times with respect to the electrical pulses, with at least the switch-off time of the electrical pulses and thus specifically the switch-off time of the switching element controlled by the control unit being determined as a function of the detection result of the sensor unit (i.e. the detection signal) causes the control unit to determine the switch-on and switch-off times of the switching element according to criteria which are derived from the operating conditions of the device.
Wird somit durch die Sensoreinheit nach der Erfassung der elektrischen Parameter innerhalb der Steuerungsvorrichtung das Vorliegen einer vorbestimmten Bedingung ermittelt und in Form des Erfassungssignals der Steuerungseinheit zugeführt, dann wird nach einem Einschalten des Schaltelements das Schaltelement aus- oder abgeschaltet. Es liegt dann die Ausschaltbedingung vor.If the presence of a predetermined condition is thus determined by the sensor unit after the detection of the electrical parameters within the control device and fed to the control unit in the form of the detection signal, then the switching element is switched off or off after the switching element has been switched on. The switch-off condition is then present.
Die Sensoreinheit erfasst hinsichtlich der elektrischen Parameter innerhalb der Steuerungsvorrichtung beispielsweise Spannungen und Ströme speziell in Verbindung mit dem Schaltelement, d. h. an den Anschlüssen des Schaltelements. Erfasste Spannungen können ein Maß für einen Strom darstellen. Erreichen beispielsweise Ströme am Ausgangsanschluss des Schaltelements vorbestimmte geringe Werte, die erheblich kleiner als der übliche Nennstrom zur Last ist, dann wird dies als die Ausschaltbedingung bewertet und in Verbindung mit dem Zuführen des Erfassungssignals zur Sensoreinheit das Ausschalten des Schaltelements bewirkt, so dass die Stromzufuhr zur Last zu einer Zeit ausgeschaltet wird, bei der der Strom gering oder auch negativ ist. Danach kann wieder entsprechend dem gewünschten Leistungsbedarf der Last eingeschaltet werden, wobei keine PWM-Signale verwendet werden.With regard to the electrical parameters within the control device, the sensor unit detects, for example, voltages and currents, especially in connection with the switching element, i. H. at the connections of the switching element. Recorded voltages can represent a measure of a current. If, for example, currents at the output connection of the switching element reach predetermined low values that are considerably smaller than the usual nominal current to the load, then this is evaluated as the switch-off condition and, in conjunction with the supply of the detection signal to the sensor unit, causes the switching element to be switched off, so that the power supply to Load is switched off at a time when the current is low or negative. The load can then be switched on again according to the desired power requirement, with no PWM signals being used.
Es ist auf diese Weise mit dem Ausschalten entsprechend den speziellen Bedingungen möglich, die Störabstrahlung bei der Leistungszufuhr zu der Last deutlich zu vermindern. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, gleichzeitig die Verlustleistung in den Bauelementen und speziell dem Schaltelement zu vermindern. Die Steuerung der Leistungszufuhr erfolgt im Wesentlichen nach einem entsprechenden Einschalten des Schaltelements durch Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des Schaltelements gemäß den vorstehenden Bedingungen (Ausschaltbedingung oder Ausschaltkriterium) und der Dauer der Ausschaltzeit bis zum nächsten Einschalten.In this way, by switching off according to the special conditions, it is possible to significantly reduce the radiated interference when the power is supplied to the load. Furthermore, there is the advantage of reducing the power loss in the components and especially the switching element at the same time. The power supply is controlled essentially after the switching element has been switched on by determining the switch-off time of the switching element according to the above conditions (switch-off condition or switch-off criterion) and the duration of the switch-off time until the next switch-on.
Die Ausschaltbedingung entsprechend den erfassten Parametern wie Strom und Spannung in Verbindung mit dem Schaltelement steht im Zusammenhang mit den Schwingungen, die durch die Schwingkreiseinheit auf dem Ausgangssignal bzw. Ausgangsstrom des Schaltelements erzeugt werden (betriebliche Bedingung der Vorrichtung). Speziell wird die Ausschaltbedingung sehr kleiner Ströme oder eines Bereichs eines Stroms von annähernd Null herangezogen. Das gesteuerte Ausschalten des Schaltelements zu den Zeiten sehr geringer Ströme von annähernd Null oder negativer Ströme und entsprechend der Erfassung durch die Sensoreinheit führt zu einer Verminderung der Verlustleistung auf etwa ein Drittel der Verlustleistung beim Ausschalten zu anderen Zeitpunkten (Versuche und Simulationsergebnisse). Es bleibt eine relativ freie Gestaltung der Impulse erhalten. Es bestehen keine für die Verwendung von PWM-Signalen typischen Restriktionen.The switch-off condition corresponding to the recorded parameters such as current and voltage in connection with the switching element is related to the vibrations that are generated by the oscillating circuit unit on the output signal or output current of the switching element (operational condition of the device). Specifically, the turn-off condition becomes very small currents or a range of a current of approximately Zero used. The controlled switching off of the switching element at times of very low currents of approximately zero or negative currents and according to the detection by the sensor unit leads to a reduction in the power loss to about a third of the power loss when switching off at other times (tests and simulation results). A relatively free design of the impulses is retained. There are no typical restrictions for the use of PWM signals.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Last, wobei die Steuerungsvorrichtung mit der Last verbindbar ist.The invention also relates to a control device for controlling the power supply to a load, the control device being connectable to the load.
Die Steuerungsvorrichtung umfasst gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Schaltelement zum Zuführen der elektrischen Leistung zu der Last, eine Steuerungseinheit zur Steuerung des Schaltelements mittels elektrischer Impulse zur gesteuerten Leistungszufuhr zur Last, und eine Schwingkreiseinheit, die zwischen dem Schaltelement und der Last angeordnet ist zur Erzeugung einer Schwingung, wobei die Schwingkreiseinheit eine Induktivität in Reihe und einen Kondensator parallel zur Last aufweist und ausgebildet ist, einem Ausgangsstrom des Schaltelements eine Schwingung mit einer vorbestimmten Frequenz aufzuprägen, die Steuerungseinheit ausgebildet ist, die Leistungszufuhr zur Last durch Bestimmen der Ein- und Ausschaltzeiten der elektrischen Impulse zu beeinflussen, und die Steuerungseinheit ausgebildet ist, zumindest die Ausschaltzeiten der elektrischen Impulse in Abhängigkeit von der Schwingung des Ausgangsstroms des Schaltelements zu bestimmen.According to a second aspect of the present invention, the control device comprises a switching element for supplying the electrical power to the load, a control unit for controlling the switching element by means of electrical pulses for the controlled supply of power to the load, and an oscillating circuit unit which is arranged between the switching element and the load for Generation of an oscillation, the resonant circuit unit having an inductance in series and a capacitor parallel to the load and being designed to impress an oscillation with a predetermined frequency on an output current of the switching element, the control unit being designed to control the power supply to the load by determining the switch-on and switch-off times to influence the electrical pulses, and the control unit is designed to determine at least the switch-off times of the electrical pulses as a function of the oscillation of the output current of the switching element.
Mit der Bereitstellung der Schwingkreiseinheit mit der Induktivität und dem Kondensator gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ergibt sich entsprechend der Dimensionierung der Komponenten der Schwingkreiseinheit eine Frequenz oder Resonanzfrequenz, die dem Ausgangsstrom des Schaltelements aufgeprägt wird, so dass dieser eine Schwingung mit der betreffenden Frequenz nach dem Einschalten aufweist. Die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, entsprechend dieser Schwingung bzw. Frequenz mit den elektrischen Impulsen nach dem Einschalten das Aus- oder Abschalten vorzunehmen, so dass das Ausschalten des Ausgangsstroms des Schaltelements bei einem geringen Strom etwa im Bereich des Minimums der Schwingung des Stroms durchgeführt wird. Mit dem Ausschalten des Stroms im Schaltelement bei den sehr geringen Werten im Bereich des Minimums ist einerseits die Verlustleistung beim Schalten erheblich geringer und tritt keine oder eine nur unwesentliche Erzeugung von Störsignalen auf. Der Ausgangsstrom kann infolge der Schwingung auch kurzzeitig mit geringem Wert negativ sein.With the provision of the resonant circuit unit with the inductance and the capacitor according to the second aspect of the invention, a frequency or resonance frequency is obtained according to the dimensioning of the components of the resonant circuit unit, which is impressed on the output current of the switching element, so that this an oscillation with the relevant frequency after Has switching on. The control device is designed to switch off or switch off according to this oscillation or frequency with the electrical pulses after switching on, so that the switching off of the output current of the switching element is carried out at a low current approximately in the range of the minimum of the oscillation of the current. When the current in the switching element is switched off at the very low values in the region of the minimum, on the one hand the power loss during switching is considerably lower and there is no or only insignificant generation of interference signals. Due to the oscillation, the output current can also be briefly negative with a low value.
Mittels der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt kann somit einerseits die Verlustleistung in den Bauelementen und speziell dem Schaltelement vermindert werden, und kann auch bei längeren Zuleitungen zwischen der Vorrichtung und der Last eine unerwünschte Störabstrahlung deutlich vermindert werden.By means of the control device according to the invention according to the first and second aspect, the power loss in the components and especially the switching element can thus be reduced, and undesired radiated interference can be significantly reduced even with longer supply lines between the device and the load.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Further refinements of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann bei der Vorrichtung die Schwingkreiseinheit eine Induktivität in Reihe und einen Kondensator parallel zur Last aufweisen, und es kann zumindest ein Element aus der Induktivität und dem Kondensator hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften veränderlich ausgebildet sein.According to the first aspect of the invention, the resonant circuit unit in the device can have an inductance in series and a capacitor in parallel with the load, and at least one element from the inductance and the capacitor can be designed to be variable with regard to its electrical properties.
Es kann die Sensoreinheit ausgebildet sein, als elektrische Parameter der Steuerungsvorrichtung Spannungen an den Anschlüssen des Schaltelements als Maß für einen Strom zu erfassen und das Erfassungssignal zu bilden.The sensor unit can be designed to detect voltages at the connections of the switching element as electrical parameters of the control device as a measure for a current and to form the detection signal.
Es kann die Schwingkreiseinheit ausgebildet sein, einem Strom als Ausgangsstrom des Schaltelements eine Schwingung aufzuprägen.The resonant circuit unit can be designed to impress an oscillation on a current as the output current of the switching element.
Die Steuerungseinheit kann ausgebildet sein, ein Ausschalten des Schaltelements bei Vorliegen des Ausschaltkriteriums durchzuführen, und es kann das Ausschaltkriterium bei Erfassen eines Nulldurchgangs des Stroms mittels der Sensoreinheit vorliegen.The control unit can be designed to switch off the switching element when the switch-off criterion is present, and the switch-off criterion can be present when the sensor unit detects a zero crossing of the current.
Es kann das Erfassungssignal einen Strom durch das Schaltelement bei einem Nulldurchgang des Stroms oder einen negativen Strom bezeichnen, und es kann das Ausschaltkriterium zum Ausschalten des Schaltelements bei Erfassen eines Nulldurchgangs des Stroms oder eines negativen Stroms mittels der Sensoreinheit vorliegen.The detection signal can designate a current through the switching element when the current crosses zero or a negative current, and the switch-off criterion for switching off the switching element when the current crosses zero or a negative current is detected by means of the sensor unit.
Gemäß dem zweiten Aspekt kann die die Steuerungseinheit ausgebildet sein, das Ausschalten der elektrischen Impulse zur Steuerung des Schaltelements im Bereich des Minimums der Schwingung des Ausgangsstroms durchzuführen, und es können ferner die elektrischen Impulse eine von der Frequenz der Schwingung des Ausgangsstroms des Schaltelements abhängige Dauer aufweisen. Des Weiteren kann zumindest ein Element aus der Induktivität und dem Kondensator hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften veränderlich ausgebildet sein, wodurch die vorbestimmte Frequenz verändert bzw. angepasst werden kann.According to the second aspect, the control unit can be designed to switch off the electrical pulses for controlling the switching element in the region of the minimum of the oscillation of the output current, and the electrical pulses can furthermore have a duration that is dependent on the frequency of the oscillation of the output current of the switching element . Furthermore, at least one element from the inductance and the capacitor can be designed to be variable with regard to its electrical properties, whereby the predetermined frequency can be changed or adapted.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1: ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Grundkomponenten der Steuerungsvorrichtung sowie zugehöriger Funktionen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2: eine detaillierte Darstellung der Steuerungsvorrichtung zur Leistungszufuhr zu der Last gemäß 1,
- 3: eine schematische Darstellung von Zeitverläufen von Signalen der elektrischen Parameter der Steuerungsvorrichtung gemäß 2, und
- 4: eine detaillierte Darstellung der Steuerungsvorrichtung zur Leistungszufuhr zu der Last gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it: - 1 : a schematic block diagram to illustrate the basic components of the control device and associated functions according to a first embodiment,
- 2 : a detailed illustration of the control device for supplying power to the load according to FIG 1 ,
- 3 : a schematic representation of time courses of signals of the electrical parameters of the control device according to FIG 2 , and
- 4th Fig. 3 is a detailed illustration of the control device for supplying power to the load according to a second embodiment.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 hinsichtlich des funktionellen Aufbaus gemäß dem ersten Aspekt beschrieben. Weitere Einzelheiten werden im Zusammenhang mit 2 beschrieben, und die Darstellung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung wird anhand der Signalzeitverläufe von 3 beschrieben.The present invention will hereinafter be described in connection with a first embodiment with reference to FIG 1 described with regard to the functional structure according to the first aspect. Further details are provided in connection with 2 described, and the representation of the mode of operation of the control device according to the invention is based on the signal time curves of 3 described.
Gemäß der schematischen und vereinfachten Darstellung in 1 umfasst die nachstehend als Vorrichtung 1 bezeichnete Steuerungsvorrichtung ein Schaltelement 2, das beispielsweise in Form eines Leistungstransistors (T) vorgesehen ist. Hierbei können in Abhängigkeit von Anwendungen verschiedene MOSFET-Bauarten verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Transistorbauart beschränkt, ungeachtet dessen, dass zur Vereinfachung die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit einem MOSFET erfolgt.According to the schematic and simplified representation in 1 includes the following as a device 1 designated control device a switching element 2 , which is provided for example in the form of a power transistor (T). Different types of MOSFET can be used depending on the application. The present invention is not limited to any particular type of transistor, notwithstanding the fact that the following description is made in connection with a MOSFET for simplicity.
Das Schaltelement 2 wird an seinem Gate-Anschluss (G) durch eine Steuerungseinheit (IMP) 3 angesteuert. Die Steuerungseinheit 3 beruht vorzugsweise auf einem Mikrocomputer und erzeugt entsprechende Steuerungssignale zur Ansteuerung des Schaltelements 2 zum Ein- und Ausschalten desselben in Abhängigkeit von bestimmten äußeren Vorgaben, wie einem Leistungsbedarf einer zu steuernden Last 4, mit der die Vorrichtung 1 verbindbar ist. Die Steuerungseinheit 3 kann auch auf der Basis einer Logikschaltung (FPLA, festverdrahtete Logikschaltung) ausgebildet sein.The switching element 2 is connected to its gate connection (G) by a control unit (IMP) 3 controlled. The control unit 3 is preferably based on a microcomputer and generates corresponding control signals for controlling the switching element 2 for switching it on and off as a function of certain external specifications, such as a power requirement of a load to be controlled 4th with which the device 1 is connectable. The control unit 3 can also be designed on the basis of a logic circuit (FPLA, hard-wired logic circuit).
Die Steuerungseinheit 3 bestimmt entsprechend nachstehend noch beschriebener Kriterien die Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten und damit auch speziell die Ausschaltdauer des Schaltelements 2. Wird das Schaltelement 2 durch eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuerungseinheit 3 eingeschaltet, dann fließt ein Strom zu der Last. Die Steuerungseinheit 3 führt dem Gate-Anschluss G des Schaltelements 2 ein Impulsförmiges Steuersignal zu. Es ist dies in den 1 und 2 durch eine symbolische Impulsfolge an der Leitung zum Gate-Anschluss G angedeutet. The control unit 3 determines the switch-on times and switch-off times and thus also specifically the switch-off duration of the switching element in accordance with the criteria described below 2 . Will the switching element 2 by a corresponding activation by the control unit 3 turned on, then a current flows to the load. The control unit 3 leads to the gate connection G of the switching element 2 a pulse-shaped control signal. It is this in the 1 and 2 indicated by a symbolic pulse train on the line to the gate connection G.
Die mit der Vorrichtung 1 verbindbare Last 4 kann beispielsweise in Form eines Elektromotors (M) vorgesehen sein. Im Allgemeinen umfasst die Last 4 einen elektrischen Verbraucher mit induktiven Komponenten. Vereinfacht kann die Last 4, wie beispielsweise der Elektromotor M, als eine Reihenschaltung einer Induktivität L3 und eines Widerstands R1 betrachtet werden. Es ist dies in 2 angedeutet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Elektromotor als Last festgelegt, vielmehr können beliebige elektrische Verbraucher mit induktiven und resistiven Anteilen mit einer entsprechenden Leistung in gesteuerter Weise versorgt werden. Nachstehend wird vereinfacht auf die Last oder den Elektromotor 4 Bezug genommen.The one with the device 1 connectable load 4th can for example be provided in the form of an electric motor (M). Generally includes the load 4th an electrical consumer with inductive components. The burden can be simplified 4th , such as the electric motor M, can be regarded as a series connection of an inductor L3 and a resistor R1. It is this in 2 indicated. The present invention is not restricted to an electric motor as a load; rather, any electrical loads with inductive and resistive components can be supplied with a corresponding power in a controlled manner. The following is simplified to the load or the electric motor 4th Referenced.
Zwischen einem Ausgang des Schaltelements 2 und dem Elektromotor 4 ist eine Schwingkreiseinheit (SK) 5 bzw. ein Schwingkreis angeordnet. Die Schwingkreiseinheit 5, die gemäß der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit 2 ein induktives und ein kapazitives Element aufweist, verursacht bei dem durch das Schaltelement 2 zugeführten Strom zum Elektromotor 4 eine Schwingung in Abhängigkeit von der Dimensionierung des induktiven und kapazitiven Elements. Die Schwingungen des dem Elektromotor 4 zugeführten Stroms werden durch die Vorrichtung 1 erfasst und speziell zur Steuerung des Schaltelements 2 und damit der Leistungszufuhr zur Last 4 ausgewertet.Between an output of the switching element 2 and the electric motor 4th is an oscillating circuit unit (SK) 5 or a resonant circuit arranged. The oscillating circuit unit 5 , as described below in conjunction with 2 having an inductive and a capacitive element caused by the switching element 2 supplied current to the electric motor 4th an oscillation depending on the dimensions of the inductive and capacitive element. The vibrations of the electric motor 4th supplied current are through the device 1 recorded and specifically for controlling the switching element 2 and thus the power supply to the load 4th evaluated.
Zur Erfassung des vom Schaltelement 2 dem Elektromotor 4 zugeführten Stroms mit den durch die Schwingkreiseinheit 5 aufgeprägten Schwingungen und zur Erfassung weiterer elektrischer Parameter (Spannungen) innerhalb der Vorrichtung 1 ist eine Sensoreinheit (SE) 6 vorgesehen, die mit verschiedenen Leitungen innerhalb der Vorrichtung 1 verbunden ist und wobei jeweilige an der betreffenden Leitung auftretende elektrische Größen (vorzugsweise Spannungen) abgegriffen und in der Sensoreinheit 6 verarbeitet bzw. ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Sensoreinheit 6 verschiedene Vergleichsoperationen durchführen, um auf diese Weise Spannungsänderungen zu erfassen und in der Auswertung zu bestimmen. Zur Unterstützung der Auswertung von Spannungen in der Sensoreinheit 6 ist ein Spannungsteiler (ST) 7 vorgesehen. Dieser wird nachstehend noch in Verbindung mit 2 beschrieben.To detect the from the switching element 2 the electric motor 4th supplied current with the by the resonant circuit unit 5 impressed vibrations and for the acquisition of further electrical parameters (voltages) within the device 1 is a sensor unit (SE) 6th provided with different lines within the device 1 is connected and wherein respective electrical quantities (preferably voltages) occurring on the relevant line are tapped and in the sensor unit 6th processed or evaluated. For example, the sensor unit 6th carry out various comparison operations in order to record voltage changes and determine them in the evaluation. To support the evaluation of voltages in the sensor unit 6th is a voltage divider (ST) 7th intended. This is discussed below in connection with 2 described.
Im Hinblick auf die induktive Komponente der Last bzw. des Elektromotors 4 ist ein erforderliches Freilaufelement (FE) 8 in Form der in 2 dargestellten Freilaufdiode D1 vorgesehen. Das Freilaufelement 8 dient zur Weiterleitung von induktiven Spannungen bei der getakteten Ansteuerung des Elektromotors 4 und auch im Hinblick auf gespeicherte Rotationsenergie, wenn der Elektromotor 4 betrieben wird.With regard to the inductive component of the load or the electric motor 4th is a required freewheel element (FE) 8th in the form of the in 2 shown freewheeling diode D1 is provided. The freewheel element 8th is used to pass on inductive voltages when the electric motor is clocked 4th and also in terms of stored rotational energy when the electric motor 4th is operated.
Zur Steuerung der Leistungszufuhr zu dem Elektromotor 4 über ein entsprechendes Ansteuern des Schaltelements 2 werden durch die Sensoreinheit 6 Erfassungssignale gebildet und die entsprechend ausgewerteten Erfassungssignale der Steuerungseinheit 3 zugeführt, so dass die Steuerungseinheit 3 teilweise in Abhängigkeit von den zugeführten Erfassungssignalen und teilweise nach weiteren (äußeren) Kriterien eine Ansteuerung des Schaltelements 2 vornimmt, wobei speziell die Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten des Schaltelements 2 zur gesteuerten Leistungszufuhr zu dem Elektromotor 4 beeinflusst oder bestimmt werden. In 1 ist die informelle Verbindung zwischen der Sensoreinheit 6 und der Steuerungseinheit 3 durch eine gestrichelte Linie 9 angedeutet.To control the supply of power to the electric motor 4th via a corresponding control of the switching element 2 are through the sensor unit 6th Formed detection signals and the correspondingly evaluated detection signals of the control unit 3 fed so that the control unit 3 an activation of the switching element partly depending on the supplied detection signals and partly according to other (external) criteria 2 undertakes, specifically the switch-on times and switch-off times of the switching element 2 for controlled power supply to the electric motor 4th influenced or determined. In 1 is the informal connection between the sensor unit 6th and the control unit 3 by a dashed line 9 indicated.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion der Vorrichtung werden nachstehend in Verbindung mit der detaillierten Darstellung in 2 beschrieben.Further details regarding the structure and function of the device are given below in connection with the detailed illustration in FIG 2 described.
Gemäß der detaillierten Darstellung in 2 ist die Steuerungseinheit 3 mit einem Ausgangsanschluss mit dem Gate-Anschluss G des Schaltelements 2 verbunden. Das Schaltelement 2 ist mit seinem Drain-Anschluss D mit der Versorgungsspannung Uv verbunden (positiver Anschluss) und mit seinem Source-Anschluss S über die Schwingkreiseinheit (SK) 5 mit dem Masseanschluss (negatives Potential oder Massepotential) verbunden sowie mit der Last bzw. dem Elektromotor 4 verbindbar.According to the detailed representation in 2 is the control unit 3 with an output connection to the gate connection G of the switching element 2 connected. The switching element 2 is connected with its drain connection D to the supply voltage Uv (positive connection) and with its source connection S via the oscillating circuit unit (SK) 5 connected to the ground connection (negative potential or ground potential) and to the load or the electric motor 4th connectable.
Die Schwingkreiseinheit 5 umfasst eine Induktivität oder Spule L2 sowie einen Kondensator oder eine Kapazität C1. Der Kondensator C1 ist parallel zu der Last bzw. dem Elektromotor 4 geschaltet, der an die Vorrichtung 1 anschließbar ist. Ebenfalls parallel zu dem Elektromotor 4 und dem Kondensator C1 ist das Freilaufelement (FE) 8 geschaltet, das in Form der Diode D1 vorgesehen ist. Zwischen der Induktivität L2 und dem Kondensator C1 befindet sich ein erster Knotenpunkt K1, mit dem des Weiteren das Freilaufelement 8 und der Elektromotor 4 verbunden sind. Die weiteren Anschlüsse des Freilaufelements 8 und des Elektromotors 4 sind mit dem Massepotential verbunden.The oscillating circuit unit 5 includes an inductor or coil L2 and a capacitor or capacitance C1. The capacitor C1 is parallel to the load or the electric motor 4th connected to the device 1 is connectable. Also in parallel with the electric motor 4th and the capacitor C1 is the freewheeling element (FE) 8th switched, which is provided in the form of the diode D1. A first node K1 is located between the inductance L2 and the capacitor C1, with which the freewheeling element is also located 8th and the electric motor 4th are connected. The other connections of the freewheel element 8th and the electric motor 4th are connected to the ground potential.
Zwischen dem Schaltelement 2 und der Schwingkreiseinheit 5 befindet sich ein zweiter Knotenpunkt K2, wobei mit dem zweiten Knotenpunkt K2 eine weitere Diode D2 mit ihrer Kathode verbunden ist, während die Anode der weiteren Diode D2 mit dem Massepotential verbunden ist. Die Diode D2 ist zur Bereitstellung der Funktion der Vorrichtung in der erfindungsgemäßen Weise nicht erforderlich und daher gestichelt dargestellt. Es wird jedoch wird die grundsätzliche Funktion der Diode D2 nachstehend noch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Funktion der Vorrichtung im Vergleich zur Verwendung von PWM-Signalen ergänzend erläutert.Between the switching element 2 and the oscillating circuit unit 5 there is a second node K2, a further diode D2 being connected to its cathode with the second node K2, while the anode of the further diode D2 is connected to the ground potential. The diode D2 is not required to provide the function of the device in the manner according to the invention and is therefore shown in broken lines. However, the basic function of the diode D2 is explained in addition in the following in connection with the description of the function of the device in comparison with the use of PWM signals.
Die Sensoreinheit 6 umfasst ein erstes Element Q1 und ein zweites Element Q2, wobei diese Elemente in Form von Transistoren, und beispielsweise in Form von pnp-Transistoren, vorgesehen sind. Die Sensoreinheit 6 kann beispielsweise in Form einer Vergleichseinrichtung vorgesehen sein, und ist über einen Widerstand R7 mit einer weiteren Spannungs- oder Stromquelle verbunden. Das erste Element Q1 ist über einen Widerstand R4 mit dem Massepotential verbunden, und das zweite Element Q2 ist über den vorstehend genannten Spannungsteiler (SP) 7 mit dem Massepotential verbunden. Der Spannungsteiler 7 umfasst einen Widerstand R3, der über eine Parallelschaltung eines Widerstands R2 und eines Kondensators C2 mit dem Massepotential verbunden ist. An der Verbindung zwischen dem zweiten Element Q2 und dem Spannungsteiler 7 kann ein Erfassungssignal abgegriffen werden. Die in 1 bereits angedeutete Verbindung bzw. gestrichelte Linie 9 zwischen der Sensoreinheit 6 und der Steuerungseinheit 3 ist ebenfalls in 2 gezeigt.The sensor unit 6th comprises a first element Q1 and a second element Q2, these elements being provided in the form of transistors, and for example in the form of pnp transistors. The sensor unit 6th can for example be provided in the form of a comparison device and is connected to a further voltage or current source via a resistor R7. The first element Q1 is connected to the ground potential via a resistor R4, and the second element Q2 is connected to the aforementioned voltage divider (SP) 7th connected to the ground potential. The voltage divider 7th comprises a resistor R3, which is connected to the ground potential via a parallel circuit of a resistor R2 and a capacitor C2. At the junction between the second element Q2 and the voltage divider 7th a detection signal can be tapped. In the 1 already indicated connection or dashed line 9 between the sensor unit 6th and the control unit 3 is also in 2 shown.
Die Sensoreinheit 5 erfasst elektrische Parameter innerhalb der Vorrichtung 1 und speziell im Betrieb der Vorrichtung 1 veränderliche Spannungen an verschiedenen Stellen bzw. Leitungen innerhalb der Vorrichtung 1.The sensor unit 5 detects electrical parameters within the device 1 and especially in the operation of the device 1 variable voltages at different points or lines within the device 1 .
Zwischen der Steuerungseinheit 3 und dem Gate-Anschluss G des Schaltelements 2 ist ein dritter Knotenpunkt K3 vorgesehen, über den des Weiteren die Steuerungseinheit 3 mit der Sensoreinheit 6 und speziell mit dem zweiten Element Q2 über eine Diode D3 und einen Widerstand R8 verbunden ist. Speziell besteht die Verbindung zwischen der Steuerungseinheit 3 und der Sensoreinheit 6 zu dem Eingangsanschluss des zweiten Elements Q2 bzw. der Basis des betreffenden Transistors. Über einen Widerstand R5 wird des Weiteren das Potential am Drain-Anschluss D des Schaltelements 2 dem Eingangsanschluss des zweiten Elements Q2 zugeführt. Zwischen dem einen Anschluss des Widerstands R8, dem einen Anschluss des Widerstands R5 und dem Eingangsanschluss des zweiten Elements Q2 wird auf diese Weise ein vierter Knotenpunkt K4 gebildet.Between the control unit 3 and the gate terminal G of the switching element 2 a third node K3 is provided, via which the control unit is also provided 3 with the sensor unit 6th and specifically connected to the second element Q2 through a diode D3 and a resistor R8. There is a special connection between the control unit 3 and the sensor unit 6th to the input terminal of the second element Q2 or the base of the relevant transistor. Furthermore, the potential at the drain connection D of the switching element is established via a resistor R5 2 fed to the input terminal of the second element Q2. Between one connection of the resistor R8, the one Connection of the resistor R5 and the input connection of the second element Q2, a fourth node K4 is formed in this way.
Das erste Element Q1 der Sensoreinheit 6 ist über einen Widerstand R6 mit dem zweiten Knotenpunkt K2 zwischen dem Source-Anschluss S des Schaltelements 2 und der Schwingkreiseinheit 5 (speziell dem einen Anschluss der Induktivität L2) verbunden.The first element Q1 of the sensor unit 6th is via a resistor R6 to the second node K2 between the source terminal S of the switching element 2 and the oscillating circuit unit 5 (especially the one connection of the inductance L2).
Die Sensoreinheit 6 weist somit innerhalb der Vorrichtung 1 Verbindungen zu den vorstehend angegebenen Leitungen oder Knotenpunkten auf, so dass die dort jeweils herrschenden Potentiale oder Spannungen durch die Sensoreinheit 6 aufgenommen und verarbeitet bzw. ausgewertet werden können. Erfasst werden im Einzelnen beispielsweise das jeweiligen Potential des Ausgangsanschlusses der Steuerungseinheit 3 am dritten Knotenpunkt K3 entsprechend dem Potential des Gate-Anschlusses G des Schaltelements 2, das Potential am Drain-Anschluss D des Schaltelements 2, und das Potential zwischen dem Source-Anschluss S des Schaltelements 2 und der Schwingkreiseinheit 5 am Knotenpunkt K2. Die vorliegende Erfindung ist auf die Erfassung dieser Potentiale nicht beschränkt, vielmehr können weitere Potentiale in und an Anschlüssen der Vorrichtung 1 erfasst und einzeln oder kombiniert betrachtet und ausgewertet werden. Des Weiteren können erfasste Spannungen ein Maß für einen Strom darstellen, so dass mit diesen Erfassungen sicher auf den Verlauf des nachstehend noch beschriebenen Stroms Id geschlossen werden kann.The sensor unit 6th thus has within the device 1 Connections to the lines or nodes indicated above, so that the potentials or voltages prevailing there in each case through the sensor unit 6th can be recorded and processed or evaluated. In detail, for example, the respective potential of the output connection of the control unit is recorded 3 at the third node K3 corresponding to the potential of the gate connection G of the switching element 2 , the potential at the drain connection D of the switching element 2 , and the potential between the source terminal S of the switching element 2 and the oscillating circuit unit 5 at junction K2. The present invention is not limited to the detection of these potentials; rather, further potentials can be used in and on connections of the device 1 recorded and viewed and evaluated individually or in combination. Furthermore, recorded voltages can represent a measure for a current, so that with these recordings it is possible to reliably infer the course of the current Id described below.
Mit der als gestrichelte Linie angedeuteten Verbindungsleitung 9 wird ein Ausgangssignal der Sensoreinheit 6 als ein Erfassungssignal Vd der Steuerungseinheit 3 zugeführt. Das Ausgangssignal der Steuerungseinheit 3 in Richtung des dritten Knotenpunkts K3 ist das zur Ansteuerung des Schaltelements 2 dienende Signal mit gesteuerten Impulsen, wie es symbolisch als vereinfachte Impulsfolge in den 1 und 2 angedeutet ist und nachstehend im Zusammenhang mit 3 beschrieben wird.With the connection line indicated as a dashed line 9 becomes an output signal of the sensor unit 6th as a detection signal Vd of the control unit 3 fed. The output signal of the control unit 3 in the direction of the third node K3 is that for controlling the switching element 2 serving signal with controlled pulses, as it is symbolically as a simplified pulse train in the 1 and 2 is indicated and below in connection with 3 is described.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau gemäß den 1 und 2 wird nachstehend unter weiterer Bezugnahme auf 3 und die dort angegebenen schematischen Zeitverläufe von Signalen innerhalb der Vorrichtung 1 beschrieben. Im Einzelnen zeigt 3 in den Teilen a) bis e) einzelne Signalzeitverläufe, die zueinander zeitlich richtig dargestellt sind. Die vertikale Achse zeigt unmaßstäblich den jeweiligen Pegel in der betreffenden Einheit (Spannung oder Strom), und die horizontale Achse ist die Zeitachse. Gestrichelte Linien senkrecht zu den Zeitachsen bezeichnen für alle Signalzeitverläufe bestimmte Zeitpunkte von Ereignissen.How the device works 1 with the structure described above according to FIGS 1 and 2 will be discussed below with further reference to FIG 3 and the schematic time courses of signals within the device specified there 1 described. Shows in detail 3 in parts a) to e) individual signal time curves that are shown correctly in relation to one another in terms of time. The vertical axis shows, not to scale, the respective level in the relevant unit (voltage or current), and the horizontal axis is the time axis. Dashed lines perpendicular to the time axes denote specific times of events for all signal time profiles.
In den 1 und 2 ist in Verbindung mit dem Schaltelement 2 eine Diode 10 dargestellt, die eine sogenannte inhärente Diode innerhalb des Schaltelements 2 ist. Die inhärente Diode 10 bezeichnet eine sogenannte Rückwärts-Leitfähigkeit des in Form eines Feldeffekttransistors ausgebildeten Schaltelements 2. Die Durchlassrichtung der inhärenten Diode ist entgegen der Normalbetriebsrichtung des Schaltelements bzw. des Feldeffekttransistors (MOSFET).In the 1 and 2 is in connection with the switching element 2 a diode 10 shown, the so-called inherent diode within the switching element 2 is. The inherent diode 10 denotes a so-called reverse conductivity of the switching element in the form of a field effect transistor 2 . The forward direction of the inherent diode is opposite to the normal operating direction of the switching element or the field effect transistor (MOSFET).
Als Ausgangspunkt der Betrachtung zur Funktion der Vorrichtung 1 wird angenommen, dass die Versorgungsspannung Uv anliegt und sich das Schaltelement 2 im ausgeschalteten Zustand befindet. In diesem Fall ist der Strom durch das Schaltelement 2 und durch die Induktivität L2 zu der Last in Form des Elektromotors 4 gleich Null. Wird ausgehend von diesem Grundzustand bei vorhandener Versorgungsspannung Uv das Schaltelement zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet, dann fließt der Strom Id über die Drain-Source-Strecke des Schaltelements 2, über den zweiten Knotenpunkt K2 und durch die Induktivität L2. Im Einzelnen steigt der Strom Id in der Induktivität L2 an, und es wird in der Schwingkreiseinheit 5 im Zusammenwirken mit der Induktivität L2 und dem Kondensator C1 eine Resonanzschwingung (nachstehend vereinfacht als Schwingung bezeichnet) eingeleitet. Im Verlauf der Schwingung des Stroms Id durch das Schaltelement 2 und die Induktivität L2 steigt an dem Kondensator C1 die Spannung an. Mit der Schwingung wird die am Kondensator C1 anliegende Spannung auch größer als die Versorgungsspannung, wodurch sich der Strom Id durch die Induktivität L2 wieder verringert. Damit verringert sich auch der Strom durch das Schaltelement 2 auf dessen Drain-Source-Strecke. Infolge dessen, dass die Spannung am Kondensator C1 zeitweilig größer als die Versorgungsspannung werden kann, kann auch ein durch das Schaltelement 2 rückwärts gerichteter Strom fließen. In diesem Bereich des Stroms Id ist dessen Wert sehr gering bzw. nahe Null in Bezug auf die Hauptdurchlassrichtung oder mit einem kleinen Wert negativ. Im Fall des geringen negativen Stroms Id fließt dieser bei ausgeschaltetem Schaltelement 2 über die inhärenten Diode 10.As a starting point for considering the function of the device 1 it is assumed that the supply voltage Uv is applied and the switching element 2 is in the switched-off state. In this case the current is through the switching element 2 and through the inductance L2 to the load in the form of the electric motor 4th equals zero. If, starting from this basic state, when the supply voltage Uv is present, the switching element is switched on at a certain point in time, then the current Id flows via the drain-source path of the switching element 2 , via the second node K2 and through the inductance L2. In detail, the current Id rises in the inductance L2, and it is in the resonant circuit unit 5 In cooperation with the inductance L2 and the capacitor C1, a resonance oscillation (hereinafter referred to simply as oscillation) is initiated. In the course of the oscillation of the current Id through the switching element 2 and the inductance L2 increases the voltage across the capacitor C1. With the oscillation, the voltage applied to the capacitor C1 also becomes greater than the supply voltage, as a result of which the current Id through the inductance L2 is reduced again. This also reduces the current through the switching element 2 on its drain-source path. As a result of the fact that the voltage across the capacitor C1 can temporarily be greater than the supply voltage, a through the switching element can also 2 reverse current flow. In this range of the current Id, its value is very low or close to zero with respect to the main forward direction or negative with a small value. In the case of the small negative current Id, this flows when the switching element is switched off 2 about the inherent diode 10 .
Bei der Vorrichtung 1 wird innerhalb des Bereichs der kleinen Ströme Id nahe Null oder des Bereichs des negativen Stroms das Schaltelement 2 abgeschaltet. Der Stromfluss erfolgt über die inhärente Diode 10. In der Wirkung der Vorrichtung 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau und der angegebenen Funktion wird somit im Wesentlichen oder genau bei einem sehr kleinen Strom Id oder bei einem Strom Id vom Wert Null das Schaltelement 2 ausgeschaltet. Die Steuerungseinheit 3 führt dem Schaltelement 2 an dessen Gate-Anschluss G entsprechende Steuersignale zu. Es ist auf diese Weise möglich, das Schaltelement 2 bei einem optimalen Zeitpunkt auszuschalten, so dass keine oder allenfalls vernachlässigbare Abschaltflanken des Stroms auftreten und somit die Bildung von Oberwellen und einer damit einhergehenden Störabstrahlung weitgehend vermieden oder auf ein geringes Maß beschränkt werden kann. Das Ausschalten des Schaltelements 2 erfolgt somit in Abhängigkeit von den Erfassungssignalen der Sensoreinheit 6 und damit in Abhängigkeit von der Schwingung des Stroms Id.At the device 1 the switching element becomes within the range of the small currents Id close to zero or the range of the negative current 2 switched off. The current flows through the inherent diode 10 . In the action of the device 1 in accordance with the structure described above and the specified function, the switching element becomes essentially or precisely in the case of a very small current Id or in the case of a current Id of the value zero 2 switched off. The control unit 3 leads the switching element 2 to its gate connection G to corresponding control signals. It's on this Way possible, the switching element 2 switch off at an optimal point in time, so that no or at most negligible switch-off edges of the current occur and thus the formation of harmonics and the associated radiated interference can largely be avoided or limited to a low level. Switching off the switching element 2 thus takes place as a function of the detection signals of the sensor unit 6th and thus as a function of the oscillation of the current Id.
Nach dem Ausschalten des Schaltelements 2 durch die Steuerungseinheit 3 wird der Kondensator C1 über die induktive Eigenschaft des Elektromotors 4 (beispielsweise über die symbolische Motorinduktivität L3 gemäß 2) entladen. Bei negativen Spannungen gelangt die Diode D1, die das Freilaufelement 8 bildet, in den leitenden Zustand, um den Freilauf des Elektromotors (Ladungs- und Energieausgleich) zu ermöglichen.After switching off the switching element 2 by the control unit 3 the capacitor C1 becomes via the inductive property of the electric motor 4th (for example via the symbolic motor inductance L3 according to 2 ) discharged. In the case of negative voltages, the diode D1, which is the freewheeling element 8th forms, into the conductive state in order to enable the freewheeling of the electric motor (charge and energy balance).
Sobald die treibende Spannung für den sehr geringen Strom in negativer Richtung am Schaltelement 2 über die inhärente Diode 10 nicht mehr vorliegt, geht die inhärente Diode 10 in den Sperrzustand.As soon as the driving voltage for the very low current is in the negative direction on the switching element 2 via the inherent diode 10 is no longer present, the inherent diode goes 10 in the locked state.
Die Schwingung des Stroms Id vom Schaltelement 2 zu der Schwingkreiseinheit 5 und dem Elektromotor 4 infolge der Wirkung der Schwingkreiseinheit (Induktivität L2 und Kondensator C1) ist abhängig von der Dimensionierung der Komponenten der Schwingkreiseinheit 5, d.h. den jeweiligen elektrischen Eigenschaften der Induktivität L2 und des Kondensators C1. Diese Komponenten werden dimensioniert, so dass die Schwingungsamplitude der auftretenden Resonanzschwingung ausreicht, um den Strom zwischen dem Schaltelement 2 und der Schwingkreiseinheit 5 zumindest zu Null werden zu lassen und bevorzugt einen geringfügig negativen Wert zu erreichen. Da ein Strom durch die inhärente Diode in entgegengesetzter Richtung zur normalen Stromflussrichtung im Schaltelement 2 zu einer erhöhten Verlustleistung führt, wird bei der Vorrichtung 1 vorzugsweise das Schaltelement 2 bei dem Nulldurchgang des Stroms oder kurz davor ausgeschaltet.The oscillation of the current Id from the switching element 2 to the oscillating circuit unit 5 and the electric motor 4th due to the effect of the resonant circuit unit (inductance L2 and capacitor C1) depends on the dimensioning of the components of the resonant circuit unit 5 , ie the respective electrical properties of inductance L2 and capacitor C1. These components are dimensioned so that the oscillation amplitude of the resonance oscillation that occurs is sufficient to pass the current between the switching element 2 and the oscillating circuit unit 5 at least to zero and preferably to achieve a slightly negative value. There is a current through the inherent diode in the opposite direction to the normal current flow direction in the switching element 2 leads to an increased power loss, is in the device 1 preferably the switching element 2 switched off at the zero crossing of the current or shortly before it.
Wird somit zu einem bestimmten Zeitpunkt durch eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuerungseinheit 3 das Schaltelement 2 eingeschaltet, dann kann nachfolgend in Abhängigkeit von der Eigenfrequenz bzw. Resonanzfrequenz der Schwingung (entsprechend L2 und C1) durch die Schwingkreiseinheit 5 jeweils zu einem Zeitpunkt das Schaltelement 2 ausgeschaltet werden, zu dem der Strom Id vorteilhaft die sehr geringen Werte nahe Null (d. h. im Bereich des Nulldurchgangs) oder geringe negative Werte annimmt. Der geringe Strom Id nahe Null oder der geringe negative Strom Id stellt das Ausschaltkriterium dar. Nach dem Ausschalten des Schaltelementes 2 kann dieses in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf der Last oder des Elektromotors 4 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeschaltet bleiben und danach wieder eingeschaltet werden, oder kann unmittelbar danach wieder eingeschaltet werden. Mittels eines Pfeils 11 ist bei der Steuerungseinheit 3 angedeutet, dass ein Eingriff von außen erfolgen kann und im Einzelnen der Steuerungseinheit 3 eine Information von außen zugeführt wird bezüglich des Leistungsbedarfs der Last oder des Elektromotors 4. Dies kann ein manueller Eingriff sein, d.h. das Zuführen einer manuell eingestellten Information, oder eine Information von einer anderen Einrichtung (externe EDV) im Rahmen einer speziellen Regelung des Betriebs der Last oder des Elektromotors 4.Is thus at a certain point in time by a corresponding activation by the control unit 3 the switching element 2 switched on, then depending on the natural frequency or resonance frequency of the oscillation (corresponding to L2 and C1) by the oscillating circuit unit 5 the switching element at a time 2 are switched off, at which the current Id advantageously assumes the very low values close to zero (ie in the region of the zero crossing) or low negative values. The low current Id close to zero or the low negative current Id represent the switch-off criterion. After the switching element has been switched off 2 can this depending on the power requirement of the load or the electric motor 4th remain switched off for a predetermined period of time and then switched on again, or can be switched on again immediately afterwards. By means of an arrow 11 is at the control unit 3 indicated that an intervention can take place from the outside and in detail the control unit 3 information is supplied from the outside with regard to the power requirement of the load or the electric motor 4th . This can be a manual intervention, ie the supply of manually set information, or information from another device (external EDP) as part of a special regulation of the operation of the load or the electric motor 4th .
Die Vorrichtung 1 zur Steuerung der Leistungszufuhr zu der Last oder dem Elektromotor 4 umfasst die vorstehend beschriebene Sensoreinrichtung (SE) 6 mit den beiden Elementen Q1 und Q2 zur Durchführung von Vergleichsvorgängen bei dem Ermitteln der jeweiligen Potentiale an bestimmten Stellen in der Vorrichtung 1. Speziell werden die Potentiale im Bereich des Schaltelements 2 erfasst und entsprechend ausgewertet. Die Sensoreinheit 6 erzeugt Erfassungssignale Vd, die ein Maß darstellen für die Abweichung des Stroms Id von einem möglichst geringen Stromwert oder von dem Stromwert Null oder dem geringen negativen Strom Id über die inhärente Diode 10. Speziell werden somit die Spannungen über der Hauptstrecke des Schaltelements 2 erfasst und miteinander verglichen.The device 1 to control the supply of power to the load or the electric motor 4th includes the sensor device (SE) described above 6th with the two elements Q1 and Q2 for carrying out comparison processes when determining the respective potentials at certain points in the device 1 . The potentials in the area of the switching element become special 2 recorded and evaluated accordingly. The sensor unit 6th generates detection signals Vd which represent a measure of the deviation of the current Id from the lowest possible current value or from the current value zero or the low negative current Id via the inherent diode 10 . The voltages across the main section of the switching element are thus special 2 recorded and compared with each other.
Über den dritten Knotenpunkt K3 kann ferner die Auswertung ebenfalls mit den Ansteuerungssignalen verknüpft werden, die von der Steuerungseinheit 3 dem Gate-Anschluss des Schaltelements 2 zum Ein- und Ausschalten des Schaltelements 2 zugeführt werden. Sobald in Verbindung mit der durch die Schwingkreiseinheit 5 erzeugten Schwingung des Stroms durch das Schaltelement 2 und die Induktivität L2 der Strom Id den Wert Null unterschreitet und somit geringe negative Werte annimmt, gibt die Sensoreinheit 6 die Erfassungssignale Vd an die Steuerungseinheit 3 über die Verbindungsleitung 9 aus. Entsprechend den Erfassungssignalen Vd erfolgt ein unmittelbares Ausschalten des Schaltelements 2, indem dem Gate-Anschluss G des Schaltelements 2 entsprechende Signale zugeführt werden. In Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf an der Last oder dem Elektromotor 4 kann sofort oder nach einer vorbestimmten variablen Zeitdauer erneut eingeschaltet werden, wobei die Ausschaltzeit von dem Leistungsbedarf an dem Elektromotor 4 abhängt.Via the third node K3, the evaluation can also be linked to the control signals that are sent by the control unit 3 the gate connection of the switching element 2 for switching the switching element on and off 2 are fed. As soon as in connection with the by the oscillating circuit unit 5 generated oscillation of the current through the switching element 2 and the inductance L2, the current Id falls below the value zero and thus assumes low negative values, the sensor unit gives 6th the detection signals Vd to the control unit 3 via the connection line 9 out. The switching element is switched off immediately in accordance with the detection signals Vd 2 by adding the gate terminal G of the switching element 2 appropriate signals are supplied. Depending on the power requirement on the load or the electric motor 4th can be switched on again immediately or after a predetermined variable period of time, the switch-off time being dependent on the power requirement of the electric motor 4th depends.
Mit den Signalzeitverläufen oder Kennlinien gemäß 3 wird die vorstehend beschriebene Arbeitsweise und Wirkung der Vorrichtung 1 nachstehend verdeutlicht. With the signal time courses or characteristics according to 3 becomes the operation and effect of the device described above 1 clarified below.
Der Signalzeitverlauf oder die Kennlinie a) in 3 zeigt den Strom Id durch die Induktivität L2 und den Hauptweg (Drain-Source-Strecke) des Schaltelements 2. Die Schwingkreiseinheit 5 prägt dem Strom Id die Schwingung auf entsprechend der Dimensionierung der beteiliget Bauelemente Induktivität L2 und Kondensator C1 und der daraus sich ergebenden Resonanzfrequenz.The signal time curve or the characteristic curve a) in 3 shows the current Id through the inductance L2 and the main path (drain-source path) of the switching element 2 . The oscillating circuit unit 5 impresses the oscillation on the current Id according to the dimensioning of the components inductance L2 and capacitor C1 involved and the resulting resonance frequency.
Zu einem ersten Zeitpunkt t1 wird das Schaltelement 2 durch die Steuerungseinheit 3 eingeschaltet und es beginnt der Strom Id gemäß Kennlinie a) in der dargestellten vereinfachten Form, wobei in Kennlinie c) das zugehörige Ansteuerungssignal Vg veranschaulicht ist, das die Steuerungseinheit 3 an den Gate-Anschluss G des Schaltelements 2 ausgibt. Nach dem Einschaltzeitpunkt beim ersten Zeitpunkt t1 verbleibt gemäß Kennlinie c) das Potential Vg etwa auf seinem Wert, und es steigt der Strom Id in der Induktivität L2 an und vermindert sich bis zu einem zweiten Zeitpunkt t2, bei dem der Strom Id klein ist und ebenfalls geringe negative Werte annimmt. Um den zweiten Zeitpunkt t2 oder kurz danach ist der Bereich des Minimums der Schwingung erreicht. Zu diesem zweiten Zeitpunkt t2 oder mit unvermeidlichen Toleranzen unmittelbar danach wird das Auftreten des negativen Stroms durch die Sensoreinheit 6 über die vorstehend beschriebene Erfassung der entsprechenden Potentiale erkannt, und es wird das Erfassungssignal Vd gebildet und der Steuerungseinheit 3 über die Verbindungsleitung 9 zugeführt.At a first point in time t1, the switching element 2 by the control unit 3 is switched on and the current Id begins according to characteristic curve a) in the simplified form shown, with characteristic curve c) showing the associated control signal Vg that the control unit 3 to the gate connection G of the switching element 2 issues. After the switch-on time at the first time t1, the potential Vg remains approximately at its value according to characteristic curve c), and the current Id in the inductance L2 increases and decreases up to a second time t2, at which the current Id is small and likewise assumes low negative values. The region of the minimum of the oscillation is reached around the second point in time t2 or shortly thereafter. At this second point in time t2 or with unavoidable tolerances immediately afterwards, the occurrence of the negative current through the sensor unit 6th detected via the above-described detection of the corresponding potentials, and the detection signal Vd is formed and the control unit 3 via the connection line 9 fed.
Kennlinie b) von 3 zeigt den Signalzeitverlauf des Erfassungssignals Vd. Zum Zeitpunkt des Anschaltens vermittelt das Erfassungssignal Vd der Steuerungseinheit die Information zum Ausschalten des Schaltelements 2. Die Darstellung des Erfassungssignals Vd in 3 ist beispielhaft, und es kann das Erfassungssignal Vd auch einen anderen Zeitverlauf aufweisen, sofern die Steuerungseinheit 3 die zeitlich richtige Information erhält. Unmittelbar nach dem Zuführen des Erfassungssignals Vd schaltet die Steuerungseinheit 3 das Schaltelement 2 in Verbindung mit entsprechenden Ansteuerungssignalen aus. Es ist dies durch die abfallende Flanke des Signalzeitverlaufs von Vg zum zweiten Zeitpunkt t2 dargestellt. Danach ist das Schaltelement 2 ausgeschaltet, und es schließen sich die Ausgleichsvorgänge in Bezug auf den geladenen Kondensator C1 des Schwingkreises 5 und des Elektromotors 4 an. Characteristic curve b) from 3 shows the waveform of the detection signal Vd. At the time of switching on, the detection signal Vd conveys the information for switching off the switching element to the control unit 2 . The representation of the detection signal Vd in 3 is exemplary, and the detection signal Vd can also have a different time profile, provided that the control unit 3 receives the correct information in terms of time. Immediately after the detection signal Vd is supplied, the control unit switches 3 the switching element 2 in connection with corresponding control signals. This is shown by the falling edge of the signal time profile of Vg at the second point in time t2. After that is the switching element 2 switched off, and the equalization processes with respect to the charged capacitor C1 of the resonant circuit close 5 and the electric motor 4th at.
Kennlinie d) von 3 zeigt den Signalzeitverlauf des Potentials Vsw im Bereich des zweiten Knotenpunkts K2. Das Potential steigt mit dem Einschalten des Schaltelements 2 an (erster Zeitpunkt t1) und wird mit geringen Schwingungen nach dem zweiten Zeitpunkt t2 und dem Ausschalten des Schaltelements 2 vermindert. Innerhalb der Ausschaltzeit von dem zweiten Zeitpunkt t2 zu dem dritten Zeitpunkt t3 kann die Spannung bzw. das Potential Vsw geringe negative Werte annehmen.Characteristic curve d) from 3 shows the signal timing of the potential Vsw in the area of the second node K2. The potential increases when the switching element is switched on 2 on (first point in time t1) and becomes with slight oscillations after the second point in time t2 and the switching off of the switching element 2 reduced. Within the switch-off time from the second point in time t2 to the third point in time t3, the voltage or the potential Vsw can assume slightly negative values.
Zu dem dritten Zeitpunkt t3 wird das Schaltelement 2 erneut eingeschaltet, und es beginnt der Strom Id durch das Schaltelement 2 und die Induktivität L2 zum Kondensator C1 in der Schwingkreiseinheit 5 in der in Kennlinie a) dargestellten Weise einschließlich der dem zugehörigen Strom Id durch die Schwingkreiseinheit 5 aufgeprägten Schwingung.At the third point in time t3, the switching element is 2 switched on again, and the current Id begins through the switching element 2 and the inductance L2 to the capacitor C1 in the resonant circuit unit 5 in the manner shown in characteristic curve a) including the associated current Id through the oscillating circuit unit 5 impressed vibration.
Die abklingende Flanke des Potentials Vsw in Kennlinie d) von 3 nach dem Zeitpunkt t2 bezeichnet die entsprechenden und vorstehend angegebenen Ausgleichsvorgänge.The decaying edge of the potential Vsw in characteristic curve d) of 3 after the point in time t2 denotes the corresponding compensation processes indicated above.
In der Kennlinie e) von 3 ist ein Potential im Wesentlichen am ersten Knotenpunkt K1 gezeigt, das ein Ausgangspotential Vout darstellt und die am Elektromotor 4 anliegende Spannung bezeichnet. Das Potential oder die Spannung Vout weist gegenüber dem Strom Id im Signalzeitverlauf eine entsprechende Verzögerung auf infolge der Aufladung des Kondensators C1, umfasst kurzzeitig bis zur Wiederaufladung nach dem Einschalten des Schaltelements 2 geringe negative Werte, und klingt mit dem Entladestrom gleichförmig mit dem Potential Vsw entsprechend Kennlinie d) ab. Es werden danach wieder geringfügig negative Werte erreicht.In the characteristic curve e) of 3 a potential is shown essentially at the first node point K1, which represents an output potential Vout and that at the electric motor 4th applied voltage. The potential or the voltage Vout has a corresponding delay compared to the current Id in the signal time curve as a result of the charging of the capacitor C1, including briefly until it is recharged after the switching element has been switched on 2 small negative values, and decays with the discharge current uniformly with the potential Vsw according to characteristic curve d). Slightly negative values are then reached again.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung steigt nach dem Einschalten des Schaltelements 2 durch die Steuerungseinheit 3 zum dritten Zeitpunkt t3 der Strom Id durch das Schaltelement 2 und die Induktivität L2 wieder an und klingt danach infolge der durch die Schwingkreiseinheit 5 erzeugten Schwingung des Stroms Id wieder ab und erreicht kleine oder sehr kleine Stromwerte und auch negative Stromwerte, wobei beispielsweise der Nulldurchgang des Stroms Id von den geringen positiven zu den geringen negativen Werten durch die Sensoreinheit 6 (anhand der erfassten Spannungen) erkannt wird und in gleichartiger Weise wie zuvor beschrieben das Erfassungssignal Vd der Steuerungseinheit 3 zugeführt wird, worauf ein sofortiges Ausschalten des Schaltelements 2 veranlasst wird. Es wird somit das Auftreten des Zustands eines kleinen positiven oder negativen Stroms Id erfasst, wobei dies das Ausschaltkriterium oder die Ausschaltbedingung für das Ausschalten des Schaltelements 2 durch die Steuerungseinheit 3 darstellt. Die Erfassung des Verlaufs des Stroms Id erfolgt in Verbindung mit der Sensoreinheit 6 indirekt über die Erfassung von Spannungen und Potentialen als Maß für den Strom Id.As described above, increases after the switching element is turned on 2 by the control unit 3 at the third time t3 the current Id through the switching element 2 and the inductance L2 increases again and then sounds as a result of the resonance circuit unit 5 generated oscillation of the current Id again and reaches small or very small current values and also negative current values, for example the zero crossing of the current Id from the low positive to the low negative values by the sensor unit 6th (on the basis of the detected voltages) is detected and, in a similar manner as described above, the detection signal Vd of the control unit 3 is supplied, whereupon an immediate switching off of the switching element 2 is initiated. The occurrence of the state of a small positive or negative current Id is thus detected, this being the switch-off criterion or the switch-off condition for switching off the switching element 2 by the control unit 3 represents. The course of the current Id is recorded in connection with the sensor unit 6th indirectly via the acquisition of voltages and potentials as a measure for the current Id.
Danach beginnen die Ausgleichsvorgänge bis zu deren Abklingen (zwischen den Zeitpunkten t2 und t3). Ein erneutes Einschalten kann in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf an der Last bzw. dem Elektromotor 4 erfolgen, wobei somit eine relativ freie Wahl der Zeitbedingungen der Impulse gewährleistet ist und eine Festlegung auf eine Grundfrequenz wie bei PWM-Signalen nicht erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist somit auf die mit der Verwendung von PWM-Signalen einhergehenden Restriktionen nicht beschränkt.Thereafter, the equalization processes begin until they subside (between times t2 and t3). Switching on again can depend on the power requirement at the load or the electric motor 4th take place, thus a relatively free Selection of the timing conditions of the pulses is guaranteed and a definition of a basic frequency as with PWM signals is not necessary. The present invention is therefore not limited to the restrictions associated with the use of PWM signals.
Werden in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise PWM-Impulse verwendet, dann liegen relativ steile Flanken vor und es ist in diesem Fall die Diode D2 als ein Freilaufelement erforderlich. Die Diode D2 nimmt den Freilaufstrom auf. Beim Einschalten des Schaltelements bzw. Transistors muss dieser den Strom (durch D2, Spannung an D2 kleiner 0 Volt) bei hoher Spannung über dem Transistor einschalten, so dass ein Schaltvorgang bei hoher Spannung und hohem Strom stattfindet. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich beim Ausschalten. Es fließt ein Strom durch den Transistor, bis sich die Diode D2 wieder im Freilauf befindet und leitet. Mit den jeweiligen hohen Werten von Strom und Spannung ist auch die im Transistor auftretende Schaltverlustleistung entsprechend hoch und nachteilig.If PWM pulses are used in the manner known from the prior art, then there are relatively steep edges and in this case the diode D2 is required as a freewheeling element. The diode D2 takes up the freewheeling current. When the switching element or transistor is switched on, it must switch on the current (through D2, voltage at D2 less than 0 volts) at high voltage across the transistor, so that a switching process takes place at high voltage and high current. Similar conditions arise when switching off. A current flows through the transistor until the diode D2 is again in freewheeling mode and conducting. With the respective high values of current and voltage, the switching power loss occurring in the transistor is correspondingly high and disadvantageous.
Demgegenüber wird gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. der Vorrichtung 1 in Abkehr von PWM-Signalen bei sehr geringen Strömen oder bei einem Stromwert Null ein- und ausgeschaltet, so dass die sich ergebende Schaltverlustleistung infolge sehr geringer Stromwerte sehr gering ist. Die in 2 dargestellte Diode D2 ist somit lediglich bei der Verwendung von PWM-Signalen erforderlich, und ist bei der Vorrichtung 1 vorteilhaft entbehrlich. Sie ist daher zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts lediglich gestrichelt dargestellt.In contrast, according to the present invention or the device 1 In contrast to PWM signals, switched on and off at very low currents or at a current value of zero, so that the resulting switching power loss is very low as a result of very low current values. In the 2 Diode D2 shown is thus only required when using PWM signals, and is in the device 1 advantageously dispensable. It is therefore only shown in dashed lines to clarify this situation.
Somit kann nach dem Abklingen der Ausgleichsvorgänge mittels der Vorrichtung 1 immer stromlos eingeschaltet werden (in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf des Elektromotors 4), und ein nächstes Ausschalten kann bei einem nächsten geringen oder negativen Strom Id (Nulldurchgang) oder auch nach mehreren Nulldurchgängen und damit entsprechend der dem Strom Id aufgeprägten Schwingung erfolgen.Thus, after the compensation processes have subsided by means of the device 1 must always be switched on without current (depending on the power requirement of the electric motor 4th ), and a next switch-off can take place with a next low or negative current Id (zero crossing) or after several zero crossings and thus in accordance with the oscillation impressed on the current Id.
Die Schwingkreiseinheit (SK) 5 umfasst die Induktivität L2 und den Kondensator C1, durch deren Werte die Resonanzfrequenz der Anordnung bestimmt ist. Es ist zumindest eine Komponente der Schwingkreiseinheit 5 hinsichtlich der elektrischen Werte veränderbar ausgebildet, entweder die Induktivität L2 oder der Kondensator C1, so dass die Resonanzfrequenz der Anordnung verändert werden kann. Alternativ sind beide Komponenten der Schwingkreiseinheit 5 hinsichtlich ihrer jeweiligen elektrischen Werte veränderbar oder variabel ausgebildet. Die Werte der Induktivität L2 und des Kondensators sind derart dimensioniert, dass die sich im Betrieb ergebende Amplitude der Schwingung des Stroms Id bei dem Minimum der Schwingung zu kleinen positiven oder negativen Strömen Id führt.The oscillating circuit unit (SK) 5 comprises the inductance L2 and the capacitor C1, the values of which determine the resonance frequency of the arrangement. It is at least one component of the oscillating circuit unit 5 designed to be changeable with regard to the electrical values, either the inductance L2 or the capacitor C1, so that the resonance frequency of the arrangement can be changed. Alternatively, both components are the oscillating circuit unit 5 designed to be changeable or variable with regard to their respective electrical values. The values of the inductance L2 and the capacitor are dimensioned in such a way that the amplitude of the oscillation of the current Id resulting during operation leads to small positive or negative currents Id at the minimum of the oscillation.
Alternativ zu der Sensoreinrichtung 6 in der dargestellten Form und im Wesentlichen als eine Vergleichseinrichtung ausgebildet kann auch der Strom Id durch das Schaltelement 2 und die Induktivität L2 gemessen werden, und es kann ein Erfassungssignal als Maß für den Strom, und speziell im Hinblick auf kleine Werte des Stroms oder negative Werte des Stroms, ausgegeben werden. Es kann beispielsweise ein Vergleich mit gespeicherten Werten durchgeführt werden. In gleicher Weise wie das Erfassungssignal Vd, das die vorstehend beschriebene Sensoreinheit 6 ausgibt, kann das auf einer Stromerfassung beruhende Erfassungssignal der Steuerungseinheit 3 zugeführt werden zum unmittelbaren Ausschalten des Schaltelements 2, wenn kleine Stromwerte oder ein Stromnulldurchgang und anschließende negative Stromwerte erfasst werden. Im Falle der Strommessung kann das Ausschaltkriterium und damit auch der Ausschaltzeitpunkt im Betrieb verändert werden.As an alternative to the sensor device 6th In the form shown and essentially designed as a comparison device, the current Id can also flow through the switching element 2 and the inductance L2 can be measured, and a detection signal can be output as a measure of the current, especially with regard to small values of the current or negative values of the current. For example, a comparison with stored values can be carried out. In the same way as the detection signal Vd that the above-described sensor unit 6th outputs, the detection signal based on a current detection of the control unit 3 are supplied to immediately switch off the switching element 2 , if small current values or a current zero crossing and subsequent negative current values are recorded. In the case of current measurement, the switch-off criterion and thus also the switch-off time can be changed during operation.
In beiden Fällen ist das Erfassen kleiner Stromwerte in der Nähe des Nulldurchgangs und speziell das Erfassen geringer negativer Stromwerte am Schaltelement 2 das Ausschalt- oder Auslösekriterium zum Ausschalten des Schaltelements 2, wobei mittels der Erfassung von Parametern (wie Spannungen oder Potentiale) in der Vorrichtung den Vorteil ergibt, dass eine Regelung gebildet wird, die in der Lage ist, Toleranzen von Bauelementen und übliche Veränderungen der Werte der beteiligten Bauelemente infolge von Temperaturschwankungen beim Betrieb der Vorrichtung 1 zu berücksichtigen. Somit bildet der Zustand kleiner oder kleinster Stromwerte oder das Auftreten negativer Stromwerte (in Verbindung mit einem Nulldurchgang des Stroms Id), beispielsweise in Verbindung mit der inhärenten Diode 10, das sichere und verlässliche Auslösekriterium oder die Auslösebedingung.In both cases, the detection of small current values is in the vicinity of the zero crossing and especially the detection of low negative current values at the switching element 2 the switch-off or tripping criterion for switching off the switching element 2 By means of the detection of parameters (such as voltages or potentials) in the device there is the advantage that a control is formed which is able to compensate for tolerances of components and usual changes in the values of the components involved as a result of temperature fluctuations during operation of the device 1 to consider. Thus, the state forms small or very small current values or the occurrence of negative current values (in connection with a zero crossing of the current Id), for example in connection with the inherent diode 10 , the safe and reliable trigger criterion or trigger condition.
Die Wirkungsweise betrifft somit die Bereitstellung der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung bzw. Vorrichtung 1, das Einschalten des Schaltelements 2, das Bewirken einer Schwingung des Ausgangsstroms Id des Schaltelements 2, das Erfassen der geringen positiven oder negativen Ströme (Minimum-Bereich der Schwingung), sowie das Ausschalten des Schaltelements 2 bei Auftreten des geringen positiven oder negativen Stroms Id. Ein Einschalten kann danach in Abhängigkeit von weiteren Kriterien erfolgen.The mode of operation thus relates to the provision of the circuit arrangement or device described above 1 , switching on the switching element 2 , causing the output current Id of the switching element to oscillate 2 , the detection of the small positive or negative currents (minimum range of the oscillation), as well as the switching off of the switching element 2 when the small positive or negative current Id occurs. Switching on can then take place depending on further criteria.
Im Ergebnis führt die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaute Vorrichtung 1 mit der dargestellten Wirkungsweise in den Versuchen zu Verlusten in den Bauelementen von lediglich etwa einem Drittel der zuvor ermittelten Verluste, beispielsweise im Vergleich zu üblichen PWM-Signalen, wenn die Ausschaltung nicht zu dem optimalen Zeitpunkt gemäß dem Auslösekriterium erfolgt, und es ergaben sich deutlich geringere Störabstrahlungen. Speziell konnte die Störabstrahlung um 30 db verbessert werden.As a result, the device constructed in the manner described above performs 1 with the mode of operation shown in the tests for losses in the components of only about a third of the previously determined losses, for example in comparison to conventional PWM signals, if the switch-off did not take place at the optimal point in time according to the triggering criterion, and there were significantly lower emissions. In particular, the noise emission could be improved by 30 db.
Durch das Ausschalten des Stroms Id durch den Hauptweg des Schaltelements 2 bei kleinen oder kleinsten Werten und speziell bei kleinen negativen Werten des Stroms (eines Stroms entgegengesetzt zur Hauptrichtung im Schaltelement 2) können steile Stromflanken nahezu völlig vermieden werden, so dass die Induktivitäten in der Schwingkreiseinheit 5 (Induktivität L2) und in dem Elektromotor 4 (Induktivität L3) keine erheblichen Spannungsspitzen mehr erzeugen. Es sind in diesem Zusammenhang weitere Maßnahmen zur Glättung der Spannungen und Ströme nicht erforderlich.By turning off the current Id through the main path of the switching element 2 with small or very small values and especially with small negative values of the current (a current opposite to the main direction in the switching element 2 ) steep current edges can be almost completely avoided, so that the inductances in the oscillating circuit unit 5 (Inductance L2) and in the electric motor 4th (Inductance L3) no longer generate significant voltage peaks. In this context, further measures to smooth the voltages and currents are not required.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel (entsprechend dem zweiten Aspekt) der Erfindung besteht grundsätzlich die Möglichkeit, beispielsweise den Zeitpunkt des Ausschaltens zu einem festen Zeitpunkt der Schwingung bei der Annahme eines kleinen oder kleinsten Stroms Id oder negativer Stromwerte vorzunehmen. Die in 4 gezeigte Schaltungsanordnung beruht auf der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung und ist vereinfacht aufgebaut. Im Einzelnen sind die Bauteile zur Erfassung der elektrischen Parameter in der Vorrichtung 1 weggelassen. Dies betrifft die Sensoreinheit 3, den Spannungsteiler 7 sowie die entsprechenden Verbindungen zum Erfassen der elektrischen Parameter, wie die Widerstände R4, R4, R6, R7 und R8 und die Diode D3. Die weiteren Komponenten der Schaltungsanordnung gemäß 4 sind dieselben wie in 2, so dass eine erneute Beschreibung weggelassen ist.According to a second exemplary embodiment (corresponding to the second aspect) of the invention, there is basically the possibility, for example, of switching off at a fixed point in time of the oscillation assuming a small or very small current Id or negative current values. In the 4th The circuit arrangement shown is based on that in 2 circuit arrangement shown and has a simplified structure. In detail, the components for recording the electrical parameters are in the device 1 omitted. This affects the sensor unit 3 , the voltage divider 7th as well as the corresponding connections for detecting the electrical parameters, such as the resistors R4, R4, R6, R7 and R8 and the diode D3. The other components of the circuit arrangement according to 4th are the same as in 2 so that repeated description is omitted.
Die Schwingkreiseinheit (SE) 5 umfasst die Induktivität L2 und den Kondensator C1. Mit der Dimensionierung dieser Komponenten ist die Frequenz der Schwingung, die dem Strom Id (Ausgangsstrom des Schaltelements 2) aufgeprägt wird, festgelegt bzw. bestimmt. Es ist damit bestimmt, wie der Zeitverlauf des Stroms Id ist. Dies ist in 3 in Kennlinie a) dargestellt. In Kenntnis der Frequenz der Schwingkreiseinheit und des Zeitverlaufs des Stroms Id wird ein Ausschalten vorgenommen, wenn entsprechend dem Zeitverlauf des Stroms Id dessen Momentanwert im Bereich des Minimums der Schwingung ist. Der Momentanwert weist somit die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angegebenen geringen positiven oder negativen Werte auf, so dass ein Ausschalten vorgenommen werden kann.The oscillating circuit unit (SE) 5 includes inductor L2 and capacitor C1. With the dimensioning of these components, the frequency of the oscillation is the current Id (output current of the switching element 2 ) is imprinted, specified or determined. It is thus determined how the time course of the current Id is. This is in 3 shown in curve a). With knowledge of the frequency of the resonant circuit unit and the time profile of the current Id, switching off is carried out if, corresponding to the time profile of the current Id, its instantaneous value is in the region of the minimum of the oscillation. The instantaneous value thus has the small positive or negative values specified in connection with the description of the device according to the first exemplary embodiment, so that it can be switched off.
Wird das Ausschalten vorgenommen, so entspricht dies einem Ausschalten nach einer festen bzw. prognostizierten Zeitdauer, die von der Dimensionierung der Komponenten L2 und C1 der Schwingkreiseinheit 5 abhängig ist bzw. durch diese Dimensionierung bestimmt wird.If the switch-off is carried out, this corresponds to a switch-off after a fixed or predicted period of time, which depends on the dimensioning of the components L2 and C1 of the oscillating circuit unit 5 depends or is determined by this dimensioning.
Die Zeiten zumindest des günstigen Ausschaltens des Schaltelements 2 sind somit von der Dimensionierung des Schwingkreises (Schwingkreisparameter) und der sich ergebenden Resonanzfrequenz bei der Schwingung des Ausgangsstroms Id des Schaltelements 2 abhängig, während das Einschalten immer bei stromlosem Zustand der Vorrichtung 1 erfolgt. Das erneute Einschalten kann erfolgen nach dem Abklingen der Ausgleichsvorgänge, und daher sehr bald nach dem Ausschalten, oder kann je nach Leistungsbedarf der Last bzw. des Elektromotors 4 auch später erfolgen.The times of at least the favorable switching off of the switching element 2 are thus of the dimensioning of the resonant circuit (resonant circuit parameters) and the resulting resonance frequency when the output current Id of the switching element oscillates 2 dependent, while switching on always when the device is de-energized 1 he follows. It can be switched on again after the equalization processes have subsided, and therefore very soon after switching off, or it can take place depending on the power requirements of the load or the electric motor 4th also take place later.
Im Ergebnis erfolgt somit ein Ausschalten des Schaltelements 2 durch die Steuerungseinheit 3 mittels der dem Schaltelement 2 zugeführten elektrischen Impulse und gemäß der Darstellung in 3 Kennlinie a) im Bereich des Minimums des Zeitverlaufs des Stroms Id (d. h. der Schwingung desselben).As a result, the switching element is switched off 2 by the control unit 3 by means of the switching element 2 supplied electrical pulses and as shown in 3 Characteristic curve a) in the region of the minimum of the time course of the current Id (ie the oscillation of the same).
Die Komponenten L2 und C1 der Schwingkreiseinheit 5 können hinsichtlich ihrer elektrischen Werte (Induktivität und Kapazität) veränderlich ausgebildet sein, so dass die Frequenz der Schwingung und damit der Zeitverlauf des Stroms Id verändert werden kann. Die Dauer der elektrischen Impulse vom Einschalten bis zum Ausschalten des Schaltelements 2 ist somit von den Schwingkreisparametern, d. h. von der Frequenz und dem sich ergebenden Zeitverlauf des Stroms Id abhängig. Mit der Möglichkeit der Verstellung der Komponenten L2 und C1 der Schwingkreiseinheit kann diese Dauer ebenfalls verändert und an bestimmte Bedingungen angepasst werden. Da im Allgemeinen die verwendeten Bauelemente Toleranzen aufweisen und sich die Eigenschaften der Bauelemente im Verlauf der Zeit und mit Temperaturschwankungen ändern, ist die Bereitstellung einer Verstellmöglichkeit vorteilhaft zur Anpassung der Frequenz der dem Strom Id aufgeprägten Schwingung.The components L2 and C1 of the oscillating circuit unit 5 can be designed to be variable with regard to their electrical values (inductance and capacitance), so that the frequency of the oscillation and thus the time profile of the current Id can be changed. The duration of the electrical impulses from switching on to switching off the switching element 2 is therefore dependent on the resonant circuit parameters, ie on the frequency and the resulting time curve of the current Id. With the possibility of adjusting the components L2 and C1 of the oscillating circuit unit, this duration can also be changed and adapted to certain conditions. Since the components used generally have tolerances and the properties of the components change over time and with temperature fluctuations, it is advantageous to provide an adjustment option for adapting the frequency of the oscillation impressed on the current Id.
Mit der Schaltungsanordnung bzw. der Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden dieselben Vorteile erreicht, die mit der Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden.With the circuit arrangement or the device 1 according to the second embodiment, the same advantages are achieved as with the device 1 can be achieved according to the first embodiment.
Im Vergleich zu einer üblichen PWM-Ansteuerung des betreffenden Schaltelements, auch bei der Bereitstellung von Filtereinrichtungen, kann mit der Vorrichtung 1 eine erhebliche Verbesserung und speziell eine erhebliche Verminderung des Störpegels erreicht werden. Würden die Schaltflanken zur Verringerung des Störpegels weniger steil ausgebildet, so bewirkt dies deutlich höhere Verluste in den beteiligten Bauelementen.In comparison to a conventional PWM control of the relevant switching element, even when filter devices are provided, the device 1 a considerable improvement and especially a considerable reduction in the interference level can be achieved. If the switching edges were designed to be less steep to reduce the interference level, this would result in significantly higher losses in the components involved.
Ungeachtet dessen wird jedoch im Allgemeinen bei einer Steuerungseinrichtung auf der Basis vom PWM-Signalen das betreffende Leistungs-Schaltelement ein- und ausgeschaltet, wenn ein Strom fließt und eine bestimmte Spannung anliegt. Die Schaltleistung als Produkt von Strom und Spannung am betreffenden Bauelement ist daher entsprechend hoch.Regardless of this, however, in a control device on the basis of PWM signals, the relevant power switching element is generally switched on and off when a current flows and a specific voltage is applied. The switching capacity as the product of current and voltage on the relevant component is therefore correspondingly high.
Demgegenüber wird mit der entsprechenden Dimensionierung des Schwingkreises und seiner Komponenten (L2, C1) und der dem Strom des Schaltelements 2 aufgeprägten Schwingung und ferner in Verbindung mit der Sensoreinheit 6 zur Erfassung kleiner oder kleinster Ströme oder negativer Ströme ein optimaler Zeitpunkt ermittelt (erstes Ausführungsbeispiel) oder aus den Dimensionen der Schwingkreiseinheit 5 bestimmt (zweites Ausführungsbeispiel), zu dem das Ausschalten des Schaltelements 2 erfolgt, so dass insgesamt ein minimaler Störpegel und in den Bauelementen geringste Verluste entstehen. Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 1 stellt somit das Auftreten geringer Ströme (des Ausgangstroms des Schaltelements 2 in Verbindung mit der Schwingung) oder auch eines geringen negativen Stroms das Ausschaltkriterium für das Schaltelement 2 dar, während das Einschalten immer stromlos erfolgt.In contrast, with the appropriate dimensioning of the resonant circuit and its components (L2, C1) and the current of the switching element 2 impressed vibration and also in connection with the sensor unit 6th an optimal point in time is determined for detecting small or very small currents or negative currents (first exemplary embodiment) or from the dimensions of the oscillating circuit unit 5 determined (second embodiment) to which the switching off of the switching element 2 takes place, so that overall there is a minimal interference level and the lowest possible losses in the components. In both embodiments of the device described above 1 thus represents the occurrence of low currents (of the output current of the switching element 2 in connection with the oscillation) or a small negative current is the switch-off criterion for the switching element 2 while switching on is always de-energized.
Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 1 werden die elektrischen Werte der Impedanzen der Komponenten der Schwingkreiseinheit 5 (der Induktivität L2 und des Kondensators C1) auch in Sinne einer möglichst flexiblen Einstellbarkeit der Leistungszufuhr zur Last bzw. dem Elektromotor 4 dimensioniert. Während im Allgemeinen bei einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Steuerungseinrichtung für die erforderlichen PWM-Signale Frequenzen von etwa 20 kHz (möglicher Bereich: etwa 18 kHz bis etwa 25 kHz) und somit etwas oberhalb des menschlichen Hörbereichs verwendet werden, sind die Komponenten L2 und C1 der Schwingkreiseinheit 5 derart dimensioniert, dass beispielsweise Frequenzen von etwa 15 kHz bis etwa 50 kHz verwendet werden, wobei die Erfindung nicht auf diese Frequenzen beschränkt ist und weitere Frequenzbereiche in Abhängig von der betrieblichen Situation (Leistungszufuhr zum Elektromotor 4) verwendet werden können.In both embodiments of the device described above 1 become the electrical values of the impedances of the components of the oscillating circuit unit 5 (the inductance L2 and the capacitor C1) also in terms of the most flexible possible adjustment of the power supply to the load or the electric motor 4th dimensioned. While frequencies of about 20 kHz (possible range: about 18 kHz to about 25 kHz) and thus somewhat above the human hearing range are generally used in a control device arranged in a motor vehicle for the required PWM signals, components L2 and C1 are the Oscillating circuit unit 5 dimensioned such that, for example, frequencies of about 15 kHz to about 50 kHz are used, the invention not being limited to these frequencies and further frequency ranges depending on the operational situation (power supply to the electric motor 4th ) can be used.
Mit einer durch die elektrischen Dimensionen der Komponenten der Schwingkreiseinheit 5 bestimmten Frequenz der dem Strom Id aufgeprägten Schwingung ergibt sich eine nahezu konstante Einschaltzeit (ungefähr gemäß 3 die Zeitdauer zwischen t1 und t2), und es kann (nach dem Ausschalten bei Vorliegen des Ausschaltkriteriums in Form des geringen positiven oder negativen Stroms) die Leistungszufuhr durch entsprechendes baldiges oder verzögertes erneutes Einschalten (z. B. bei t3 gemäß 3) beeinflusst werden. In einem Bereich von beispielsweise 16.6 kHz bis etwa 50 kHz ergeben sich Einschaltzeiten (Dauer) von 3 : 1. Bei etwa 50 kHz ergibt sich beispielsweise eine gesamte Periodendauer von etwa 20 Mikrosekunden. Verschiedene Frequenzen werden mit den veränderlich ausgeführten Komponenten der Schwingkreiseinheit 5 eingestellt, wobei zumindest eine der Komponenten veränderlich ist.With one through the electrical dimensions of the components of the oscillating circuit unit 5 specific frequency of the oscillation impressed on the current Id results in an almost constant switch-on time (approximately in accordance with 3 the time between t1 and t2), and (after switching off if the switch-off criterion is present in the form of the low positive or negative current) the power supply can be switched on again soon or with a delay (e.g. at t3 according to 3 ) to be influenced. In a range from 16.6 kHz to approximately 50 kHz, for example, the result is switch-on times (duration) of 3: 1. At approximately 50 kHz, for example, a total period duration of approximately 20 microseconds results. Different frequencies are generated with the variable components of the oscillating circuit unit 5 set, with at least one of the components being variable.
