DE19518662B4

DE19518662B4 - Device for controlling the current through a load in accordance with a setpoint

Info

Publication number: DE19518662B4
Application number: DE1995118662
Authority: DE
Inventors: Jürgen Späh; Bruno Renner
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 1995-05-20
Filing date: 1995-05-20
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-05-21
Also published as: DE19518662A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung eines Stromes durch eine Last (18) nach Maßgabe eines digitalen Sollwertes, bei welchem in Reihe mit der Last (18) ein erster Schalter (52) angeordnet ist, der über einen Komparator (42) ansteuerbar ist und bei welchem weiterhin ein Stromsensor in Reihe mit der Last (18) vorgesehen ist, der ein Istwertsignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der digitale Sollwert durch einen Pulsbreitenmodulator (10) in ein pulsbreitenmoduliertes Signal (26) umsetzbar ist,
(b) das pulsbreitmodilierte Signal (26) einen zweiten Schalter (28) im Stromkreis einer Konstantstromquelle (30) derart ansteuert, daßSollwert-Stromimpulse konstanter Amplitude erzeugt werden, deren Pulsbreite dem digitalen Sollwert proportional ist,
(c) die Sollwert-Stromimpulse mit dem Takt des pulsbreitenmodulierten Signals (26) mit negativem Vorzeichen auf einen Summierpunkt (32) aufschaltbar sind,
(d) der Stromsensor Stromimpulse im Schalttakt des ersten Schalters (52) erzeugt, deren Amplitude dem Laststrom bei geschlossenem ersten Schalter (52) entspricht,
(e) die Stromimpulse des Stromsensors an...Device for controlling a current through a load (18) in accordance with a digital setpoint, in which a first switch (52) is arranged in series with the load (18), which switch can be controlled via a comparator (42) and at which a switch Current sensor is provided in series with the load (18), which delivers an actual value signal, characterized in that
(a) the digital setpoint can be converted into a pulse-width-modulated signal (26) by a pulse-width modulator (10),
(b) the pulse width modulated signal (26) controls a second switch (28) in the circuit of a constant current source (30) in such a way that setpoint current pulses of constant amplitude are generated, the pulse width of which is proportional to the digital setpoint,
(c) the setpoint current pulses can be applied to a summing point (32) with the clock of the pulse-width-modulated signal (26) with a negative sign,
(d) the current sensor generates current pulses in the switching cycle of the first switch (52), the amplitude of which corresponds to the load current when the first switch (52) is closed,
(e) the current pulses from the current sensor to ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Stromes durch eine Last nach Maßgabe eines digitalen Sollwertes, bei welchem in Reihe mit der Last ein erster Schalter angeordnet ist, der über einen Komparator ansteuerbar ist und bei welchem weiterhin ein Stromsensor in Reihe mit der Last vorgesehen ist, der ein Istwertsignal liefert.The The invention relates to a device for controlling a current by a load as required a digital setpoint, which is in series with the load first switch is arranged, which can be controlled via a comparator and in which a current sensor is also provided in series with the load which provides an actual value signal.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise bekannt durch die DE 32 33 536 C2 . Bei dieser bekannten Vorrichtung liegt der Sollwert in Form einer analogen Signals in Form einer Gleichspannung vor. Diese Gleisspannung liegt an einem Komparator. Am zweiten Eingang dieses Komparators liegt eine dem Laststrom proportionale Rückführspannung, die an einem mit der Last in Reihe liegenden Meßwiderstand abgegriffen wird. Der Ausgang des Komparators steuert über ein Verzögerungsglied und einen Hystereseschalter einen Transistor an, der als Schalter ebenfalls in Reihe mit der Last liegt. Die Last ist eine Spule.Such a device is known for example from DE 32 33 536 C2 , In this known device, the setpoint is in the form of an analog signal in the form of a DC voltage. This track voltage is due to a comparator. At the second input of this comparator there is a feedback voltage proportional to the load current, which is tapped at a measuring resistor which is connected in series with the load. The output of the comparator controls a transistor via a delay element and a hysteresis switch, which is also connected in series with the load as a switch. The load is a coil.

Die DE 41 09 233 C2 betrifft eine digitale Ansteuerelektronik mit einem gepulsten Ausgangssignal zum Ansteuern elektrischer Magnete zur Betätigung hydraulischer Ventile zur Einstellung hydraulischer Größen wie Druck oder Strom. Dieser Ansteuerelektronik wird ein Sollwert in Form einer analogen Spannung zugeführt, die dann digitalisiert wird. In gleicher Weise wird ein Istwertsignal von einem in Reihe mit der Last in Reihe liegenden Meßwiderstand digitalisiert und digital mit dem digitalisierten Sollwert verglichen. Aus diesem Vergleich wird ein pulsbreitenmoduliertes Ausgangssignal gewonnen, das einen mit der Last in Reihe liegenden Schalter ansteuert.The DE 41 09 233 C2 relates to digital control electronics with a pulsed output signal for controlling electrical magnets for actuating hydraulic valves for setting hydraulic variables such as pressure or current. A setpoint in the form of an analog voltage is supplied to this control electronics, which is then digitized. In the same way, an actual value signal is digitized by a measuring resistor in series with the load and digitally compared with the digitized setpoint. From this comparison, a pulse width modulated output signal is obtained which drives a switch in series with the load.

Die DE 43 26 054 A1 betrifft einen vollständig digital gesteuerten Stromtreiber für einen gepulsten Elektromagneten.The DE 43 26 054 A1 relates to a fully digitally controlled current driver for a pulsed electromagnet.

Die JP 60007106 A zeigt einen Elektromagneten, welcher über einen Transistor gepulst angesteuert wird. Die Pulsbreite des durch den Transistor fließenden Stromes wird bestimmt durch den Vergleich einer analogen Sollwertspannung und einer Rückführspannung, die an einem mit dem Elektromagneten in Reihe liegenden Meßwiderstand abgegriffen wird.The JP 60007106 A shows an electromagnet which is pulsed via a transistor. The pulse width of the current flowing through the transistor is determined by comparing an analog setpoint voltage and a feedback voltage, which is tapped at a measuring resistor in series with the electromagnet.

In vielen Fällen liegt der Sollwert in digitaler Form als Ausgang eines Rechners vor. Wenn die Signalverarbeitung zur Ansteuerung eines mit der Last in Reihe liegenden Schalters rein digital erfolgt, dann muß mittels eines Analog/Digital-Wandlers Das Istwertsignal, also die an dem Meßwiderstand abgegriffene Spannung digitalisiert werden. Erfolgt die Signalverarbeitung analog, dann muß der digitale Sollwert mittels eines Digital/Analog-Wandlers in ein analoges Signal umgesetzt werden. Diese Umwandlungen zwischen Digital und Analog in der einen oder der anderen Richtung sind aufwendig und bringen Fehler mit sich.In many cases the setpoint is in digital form as the output of a computer in front. If the signal processing to control one with the load in Row lying switch is done purely digital, then must be by means of of an analog / digital converter The actual value signal, that is, the on the measuring resistance tapped voltage can be digitized. Signal processing takes place analog, then the digital setpoint by means of a digital / analog converter into an analog one Signal to be implemented. These conversions between digital and Analog in one direction or the other are complex and bring mistakes.

Bei einer analogen Signalverarbeitung muß der gepulste Laststrom durch ein Filter in ein geglättetes analoges Signal umgesetzt werden, das mit dem zeitlich konstanten analogen Sollwert verglichen werden kann. Auch diese Umsetzung des gepulsten Laststromes in ein geglättetes Istwertsignal führt zu Fehlern und Störungen.at analog signal processing, the pulsed load current must pass through a filter into a smoothed analog signal can be implemented with the constant in time analog setpoint can be compared. This implementation of the pulsed load current in a smoothed actual value signal leads to errors and disorders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art den Strom durch eine Last nach Maßgabe eines digital vorgegebenen Sollwertes genau und weitgehend unbeeinflußt von Störungen zu steuern.The Invention is based on the object in a device type mentioned the current through a load according to a digitally specified setpoint exactly and largely unaffected by interference Taxes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben dadurch gelöst, daß

(a) der digitale Sollwert durch einen Pulsbreitenmodulator in ein pulsbreitenmoduliertes Signal umsetzbar ist,
(b) das pulsbreitenmodulierte Signal einen zweiten Schalter im Stromkreis einer Konstantstromquelle derart ansteuert, daß Sollwert-Stromimpulse konstanter Amplitude erzeugt werden, deren Pulsbreite dem digitalen Sollwert proportional ist,
(c) die Sollwert-Stromimpulse mit dem Takt des pulsbreitenmodulierten Signals mit negativem Vorzeichen auf einen Summierpunkt aufschaltbar sind,
(d) der Stromsensor Stromimpulse im Schalttakt des ersten Schalters erzeugt, deren Amplitude dem Laststrom bei geschlossenem ersten Schalter entspricht,
(e) die Stromimpulse des Stromsensors an dem Summierpunkt den Sollwert-Stromimpulsen entgegengeschaltet sind und einen Summenstrom bilden,
(f) der Summenstrom von dem Summierpunkt auf einen Integrator geschaltet ist, der eine Ausgangsspannung erzeugt, und
(g) die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung an dem Komparator anliegt.

According to the invention, these objects are achieved in that

(a) the digital setpoint can be converted into a pulse width modulated signal by a pulse width modulator,
(b) the pulse-width-modulated signal controls a second switch in the circuit of a constant current source such that setpoint current pulses of constant amplitude are generated, the pulse width of which is proportional to the digital setpoint,
(c) the setpoint current pulses can be applied to a summing point with the clock of the pulse-width-modulated signal with a negative sign,
(d) the current sensor generates current pulses in the switching cycle of the first switch, the amplitude of which corresponds to the load current when the first switch is closed,
(e) the current pulses of the current sensor at the summing point are connected in opposition to the setpoint current pulses and form a total current,
(f) the total current from the summing point is connected to an integrator which generates an output voltage, and
(g) the output voltage is applied to the comparator with a reference voltage.

Ein digitales Sollwert-Signal kann durch einen entsprechenden Pulsbreiten-Modulator mit relativ geringem Aufwand und hoher Genauigkeit in eine Folge von pulsbreitenmodulierten Impulsen umgesetzt werden. Die Impulse steuern einen zweiten Schalter im Stromkreis einer Konstantstromquelle. Die Impulse werden somit Stromimpulse mit konstanter Amplitude. Die Breite der Impulse entspricht dem Sollwert. Dieses Signal wird am Eingang des Integrators mit einem Istwertsignal verglichen.A digital setpoint signal can be converted into a sequence of pulse-width-modulated pulses using a corresponding pulse-width modulator with relatively little effort and high accuracy. The pulses control a second switch in the circuit of a constant current source. The pulses thus become current pulses with a constant amplitude. The width of the pulses corresponds to that Setpoint. This signal is compared with an actual value signal at the input of the integrator.

Dieses Istwertsignal ist ebenfalls eine Impulsfolge. Die Amplitude dieser Impulse ist proportional dem momentanen Laststrom, also dem Laststrom bei geschlossenem ersten Schalter. Die Breite der Impulse entspricht der jeweiligen Schließdauer des ersten Schalters. Das Istwertsignal stellt durch den Spannungs/Strom-Wandler ebenfalls einen eingeprägten Strom dar. Die Fläche der Impulse liefert den mittleren Laststrom. Der Integrator integriert die Differenz der Impulsfolgen. Die Ausgangsspannung des Integrators liegt mit einer Referenzspannung an einem Komparator, dessen Ausgang den ersten Schalter ansteuert und eine getaktete Einschaltung des Stromes durch die Last mittels des Schalters bewirkt. Im Endzustand muß die Fläche unter den Sollwert-Impulsen, die mit einem durch die Konstantstromquelle bestimmten Proportionalitätsfaktor dem Sollwert proportional ist, gleich der Fläche unter den Impulsen des Istwertsignals sein, die dem mittleren Laststrom proportional ist. So stellt sich der Takt des ersten Schalters ein. Damit wird der mittlere Laststrom unabhängig von der Größe der Versorgungsspannung, von Störgrößen und vom komplexen Widerstand der Last.This Actual value signal is also a pulse train. The amplitude of this Impulse is proportional to the current load current, i.e. the load current at closed first switch. The width of the pulses corresponds the respective closing time of the first switch. The actual value signal is provided by the voltage / current converter also an embossed one Electricity represents. The area the pulse delivers the average load current. The integrator integrates the difference of the pulse trains. The output voltage of the integrator is with a reference voltage at a comparator, the output controls the first switch and a clocked activation of the current caused by the load by means of the switch. In the final state, the area must be below the setpoint pulses, with a proportionality factor determined by the constant current source is proportional to the set point, equal to the area under the pulses of the Actual value signal that is proportional to the average load current. So the clock of the first switch is set. With that the average load current independently on the size of the supply voltage, of disturbances and of the complex resistance of the load.

Der Stromsensor kann ein Meßwiderstand sein, an welchem eine dem momentanen Laststrom proportionale Meßspannung abfällt, und diese Meßspannung kann durch einen Spannungs-Strom-Wandler in einen zu der Spannung proportionalen Strom umsetzbar sein.The Current sensor can be a measuring resistor at which a measuring voltage proportional to the current load current drops and this measuring voltage can be converted to voltage by a voltage-to-current converter proportional current can be implemented.

Vorteilhaft ist es, wenn der Schalter im Stromkreis der Last mittels eines mit der Frequenz der Sollwert-Stromimpulse angesteuerten Flip-Flops mit dem Takt des pulsbreitenmodulierten Signals zwangssynchroniesiert ist.Advantageous it is when the switch in the circuit of the load by means of a the frequency of the setpoint current pulses driven flip-flops synchronized with the clock of the pulse width modulated signal is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.On embodiment the invention is hereinafter with reference to the accompanying drawings explained in more detail.

1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung eines Stromes durch eine Last nach Maßgabe eines Sollwertes. 1 is a block diagram of an apparatus for controlling a current through a load in accordance with a target value.

2 ist ein Blockschaltbild der bei der Vorrichtung von 1 vorgesehenen Regelvorrichtung. 2 is a block diagram of the device of 1 provided control device.

3 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von 2 mit einer Synchronisierung der Schalter 28 und 52. 3 shows a modification of the circuit of 2 with a synchronization of the switches 28 and 52 ,

4 zeigt Signalverläufe, wie sie bei einer Umschaltung von einem kleinen Sollwert auf einen großen Sollwert auftreten. 4 shows waveforms as they occur when switching from a small setpoint to a large setpoint.

5 ist eine Darstellung der entsprechenden Signalverläufe für die Umschaltung von einem großen Sollwert auf einen kleinen Sollwert. 5 is a representation of the corresponding waveforms for switching from a large setpoint to a small setpoint.

In 1 ist mit 10 ein digitaler Pulsbreiten-Modulator bezeichnet. Ein digitaler Pulsbreiten-Modulator setzt ein digitales Eingangssignal in Ausgangsimpulse fester Frequenz um, deren Breite dem Wert des digitalen Eingangssignals proportional ist. Solche Pulsbreiten-Modulatoren sind allgemein bekannt und daher nicht im einzelnen beschrieben. Die pulsbreitenmodulierten Ausgangsimpulse des Pulsbreiten-Modulators sind auf einen Regler 12 geschaltet. Der Regler 12 erhält weiterhin über einen Eingang 14 eine Meßspannung U_MESS, die an einem Stromsensor in Form eines Meßwiderstandes 16 abfällt. Der Meßwiderstand 16 liegt in Reihe mit einer Last 18 und einem Leistungsschalter 20 an einer Versorgungs-Spannung. Der Leistungsschalter 20 ist von einem Ausgang 22 des Reglers gesteuert.In 1 is with 10 called a digital pulse width modulator. A digital pulse width modulator converts a digital input signal into output pulses of a fixed frequency, the width of which is proportional to the value of the digital input signal. Such pulse width modulators are generally known and are therefore not described in detail. The pulse width modulated output pulses of the pulse width modulator are on a controller 12 connected. The regulator 12 still receives via an entrance 14 a measuring voltage U _MEAS that at a current sensor in the form of a measuring resistor 16 drops. The measuring resistor 16 is in line with a load 18 and a circuit breaker 20 on a supply voltage. The circuit breaker 20 is from an exit 22 controlled by the controller.

Wie aus 2 ersichtlich ist, erhält der Regler 12 an einem Eingang 24 das pulsbreitenmodulierte Signal 26 (1) von dem Pulsbreiten-Modulator 10. Dieses pulsbreitenmodulierte Signal 26 repräsentiert einen Sollwert. Das pulsbreitenmodulierte Signal 26 steuert einen Schalter 28, der hier vereinfacht als mechanischer Schalter dargestellt ist. In der Praxis ist der Schalter 28 ein elektronischer Schalter bekannter Art. Der Schalter 28 steuert einen Referenzstrom I_REF von einer Referenz-Stromquelle 30. Der Referenzstrom I_REF ist mit negativem Vorzeichen auf einen Summationspunkt 32 geführt. Der Summationspunkt erhält weiterhin noch einen Meßstrom I_MESS, mit positivem Vorzeichen, wie noch erläutert werden wird. Die Differenz von Referenzstrom I_REF und Meßstrom I_MESS beaufschlagt einen Integrator 34 mit einem Integrations-Kondensator 36. Der Integrator 34 liefert an einem Ausgang 38 eine Integrator-Ausgangsspannung U_INT. Die Integrator-Ausgangsspannung ist auf einen Eingang 40 eines Komparators 42 geschaltet. An dem zweiten Eingang 44 des Komparators 42 liegt eine Referenzspannung U_REF von einer Referenz-Spannungsquelle 46. Der Komparator 42 liefert wiederum pulsbreitenmodulierte Impulse 48 (1) an einem Ausgang 50.How out 2 is visible, the controller receives 12 at an entrance 24 the pulse width modulated signal 26 ( 1 ) from the pulse width modulator 10 , This pulse width modulated signal 26 represents a setpoint. The pulse width modulated signal 26 controls a switch 28 , which is shown here simply as a mechanical switch. In practice, the switch is 28 an electronic switch of known type. The switch 28 controls a reference current I _REF from a reference current source 30 , The reference _current I _REF has a negative sign on a summation point 32 guided. The summation point also receives a measuring current I _MEAS , with a positive sign, as will be explained. The difference between reference current I _REF and measuring current I _MESS acts on an integrator 34 with an integration capacitor 36 , The integrator 34 delivers at an exit 38 an integrator output voltage U _INT . The integrator output voltage is on an input 40 a comparator 42 connected. At the second entrance 44 of the comparator 42 there is a reference voltage U _REF from a reference voltage source 46 , The comparator 42 again delivers pulse width modulated pulses 48 ( 1 ) at an exit 50 ,

Die pulsbreitenmodulierten Impulse 48 steuern den Leistungsschalter 20. Der Leistungsschalter 20 ist in 2 ebenfalls durch einen mechanischen Schalter 52 dargestellt. Auch hier wird in der Praxis ein bekannter elektronischer Schalter verwendet. Der Leistungsschalter 20 schließt im Takt der pulsbreitenmodulierten Impulse 48 den Stromkreis von einer spannungsführenden Leitung zu einer Rückleitung 56. Zwischen der spannungsführenden Leitung und der Rückleitung liegt die Versorgungsspannung U_PB.The pulse width modulated pulses 48 control the circuit breaker 20 , The circuit breaker 20 is in 2 also by a mechanical switch 52 shown. A known electronic switch is also used here in practice. The circuit breaker 20 closes in time with the pulse width modulated pulses 48 the circuit from a live line to a return line 56 , The supply voltage U _PB lies between the live line and the return line.

Die an dem Meßwiderstand 16 abfallende Spannung U_MESS liegt über eine Leitung 58 und eine Erdleitung 60 an einem Spannungs-Strom-Wandler 62. Der Spannungs-Strom-Wandler 62 erzeugt den eingeprägten Strom I_MESS. Dieser Strom ist, wie geschildert, auf den Summationspunkt 34 aufgeschaltet.The on the measuring resistor 16 falling voltage U _MEAS lies over a line 58 and an earth wire 60 on a voltage-current converter 62 , The voltage-current converter 62 generates the impressed current I _MEAS . This current is, as described, on the summation point 34 switched.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Der digitale oder analoge Sollwert wird durch den Pulsbreiten-Modulator 10 in ein pulsbreitenmoduliertes Signal umgesetzt, dessen Pulsbreite dem Sollwert proportional ist. Dieses pulsbreitenmodulierte Signal steuert den Schalter 28 und schaltet dadurch mit dieser Pulsbreite einen eingeprägten Referenzstrom I_REF auf den Summationspunkt 32. Ebenso erhält der Summationspunkt 32 ein Istwertsignal in Form eines Meßstromes I_MESS, der dem Spannungsabfall U_MESS am Meßwiderstand 16 proportional ist. Auch dieses Istwertsignal hat die Form einer Folge von Impulsen, deren Breite und Frequenz durch den Leistungsschalter 20 bestimmt ist. Die Differenz der auf den Summationspunkt 32 aufgeschalteten, gepulsten Signale wird durch den Integrator 34 integriert.The arrangement described works as follows:
The digital or analog setpoint is determined by the pulse width modulator 10 converted into a pulse width modulated signal, the pulse width of which is proportional to the setpoint. This pulse width modulated signal controls the switch 28 and thereby switches an impressed reference _current I _REF to the summation point with this pulse width 32 , The summation point also gets 32 an actual value signal in the form of a measuring current I _MESS , the voltage drop U _MESS at the measuring resistor 16 is proportional. This actual value signal also takes the form of a sequence of pulses, their width and frequency through the circuit breaker 20 is determined. The difference on the summation point 32 the pulsed signals are applied by the integrator 34 integrated.

Der Komparator vergleicht die Integrator-Ausgangsspannung U_INT mit der Referenzspannung U_REF. Dementsprechend wird der Schalter 52 mit einer Pulsbreite angesteuert, die von der Integrator-Ausgangsspannung U_INT abhängt: Es sei angenommen, daß die Integrator-Ausgangsspannung U_INT > U_REF ist, der Schalter 52 demgemäß geöffnet ist. Am Integrator liegt dann bei geschlossenem Schalter 28 nur der Referenzstrom I_REF, der mit negativem Vorzeichen aufgeschaltet ist. Dadurch sinkt die Integrator-Ausgangsspannung U_INT ab, bis sie kleiner als die Referenzspannung U_REF wird. Dann schaltet der Komparator um. Der Schalter 52 wird geschlossen. Es fließt ein Strom durch den Meßwiderstand 16. Dementsprechend erhält der Integrator zusätzlich von dem Spannungs-Strom-Wandler 62 den Meßstrom I_MESS Wenn der Schalter 28 durch das pulsbreitenmodulierte Sollwertsignal geöffnet aber der Schalter 52 geschlossen ist, dann wird nur der Meßstrom I_MESS mit positivem Vorzeichen auf den Integrator 34 geschaltet. Die Integrator-Ausgangsspannung U_INT steigt an, und der Komparator 52 öffnet den Schalter 52. Der Schalter 52 wird auf diese Weise in einem solchen Takt geöffnet und geschlossen, daß im zeitlichen Mittel der Meßstrom I_MESS proportional dem Pulsbreitenverhältnis des pulsbreitenmodulierten Signals am Eingang 24 ist. Und im zeitlichen Mittel ist wieder der Meßstrom I_MESS proportional dem Strom durch die Last 18 und den Meßwiderstand 16.The comparator compares the integrator output voltage U _INT with the reference voltage U _REF . Accordingly, the switch 52 driven with a pulse width that depends on the integrator output voltage U _INT : It is assumed that the integrator output voltage U _INT > U _REF , the switch 52 is open accordingly. The integrator is then when the switch is closed 28 only the reference _current I _REF , which is applied with a negative sign. As a result, the integrator output voltage U _INT drops until it becomes lower than the reference voltage U _REF . Then the comparator switches. The desk 52 will be closed. A current flows through the measuring resistor 16 , Accordingly, the integrator also receives from the voltage-current converter 62 the measuring current I _MEAS If the switch 28 but the switch opens due to the pulse width modulated setpoint signal 52 is closed, then only the measuring current I _MEAS with a positive sign is applied to the integrator 34 connected. The integrator output voltage U _INT rises, and the comparator 52 opens the switch 52 , The desk 52 is opened and closed in such a cycle that the measurement current I _{MEAS is} proportional to the pulse width ratio of the pulse width modulated signal at the input 24 is. And on average, the measuring current I _MEAS is again proportional to the current through the load 18 and the measuring resistor 16 ,

Es ist vorteilhaft, die Schalter 28 und 52 zu synchronisieren. Dadurch kann eine minimale Ein/Aus-Zeit für den Schalter 52 im Lastkreis vorgegeben werden. Eine solche Schaltung ist in 3 dargestellt. 3 entspricht weitestgehend der Schaltung von 2. Entsprechende Teile sind in 3 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in 2.It is advantageous to use the switches 28 and 52 to synchronize. This allows a minimal on / off time for the switch 52 be specified in the load circuit. Such a circuit is in 3 shown. 3 largely corresponds to the circuit of 2 , Corresponding parts are in 3 marked with the same reference numerals as in 2 ,

Bei der Schaltung von 3 ist zwischen den Komparator 42 und den Schalter 52 ein Synchronisations-Flipflop 66 eingeschaltet. Das Synchronisations-Flipflop 66 wird über eine Leitung 68 mit dem Grundtakt des Pulsbreitenmodulators 10 (1) getaktet. Die maximale Auflösung des Ansteuersignals 81 für den Schalter 52 ist eine Taktperiode des Grundtaktes des Pulsbreitenmodulators 10.When switching from 3 is between the comparator 42 and the switch 52 a synchronization flip-flop 66 switched on. The synchronization flip-flop 66 is over a line 68 with the basic clock of the pulse width modulator 10 ( 1 ) clocked. The maximum resolution of the drive signal 81 for the switch 52 is a clock period of the basic clock of the pulse width modulator 10 ,

Die 4 und 5 zeigen verschiedene dabei auftretende Signalverläufe. In den 4 und 5 zeigen

– Kanal "1", d.h. die erste Reihe der jeweiligen Figur, den Umschaltzeitpunkt des Sollwertes, gekennzeichnet durch einen Sprung nach oben bzw. nach unten,
– Kanal "2" den Ausgang des Pulsbreitenmodulators 10,
– Kanal "3" das unsynchronisierte Steuersignal zur Ansteuerung des Schalters 52 und
– Kanal "4" die Integrator-Ausgangsspannung U_INT des Integrators 34.

The 4 and 5 show different signal patterns that occur. In the 4 and 5 demonstrate

Channel "1", ie the first row of the respective figure, the switchover time of the setpoint, characterized by a jump up or down,
- Channel "2" the output of the pulse width modulator 10 .
- Channel "3" the unsynchronized control signal to control the switch 52 and
- Channel "4" the integrator output voltage U _{INT of} the integrator 34 ,

In 4 erfolgt ein Sprung von einem niedrigen Sollwert zu einem relativ hohen Sollwert. Die dem hohen Sollwert zugeordnete Pulsbreite der Pulse 70 überdeckt fast das gesamte für die a gesamte zur Verfügung stehende Intervall. Das dem niedrigen Sollwert zugeordnete Steuersignal zum Ansteuern des Schalters 52 (eines FET) zeigt eine regelmäßige Folge von schmalen Impulsen 72, die im wesentlichen mit den den Schalter 28 ansteuernden Impulsen synchronisiert ist. Das dem hohen Sollwert zugeordnete Steuersignal zeigt eine regelmäßige Folge von sehr breiten Impulsen 74. Die breiten Impulse 74 haben eine geringere Frequenz als die den Sollwert wiedergebenden Impulse, wobei jedoch z.B. bei 76 Einbrüche erkennbar sind, die den Flanken der "Sollwert"-Impulse 70 entsprechen. Im Bereich dieser breiten Impulse 74 tritt bei 78 eine recht große Integrator-Ausgangsspannung U_INT auf.In 4 there is a jump from a low setpoint to a relatively high setpoint. The pulse width of the pulses assigned to the high setpoint 70 covers almost the entire interval available for the a total. The control signal assigned to the low setpoint to control the switch 52 (of a FET) shows a regular sequence of narrow pulses 72 that are essentially with the the switch 28 driving pulses is synchronized. The control signal assigned to the high setpoint shows a regular sequence of very wide pulses 74 , The broad impetus 74 have a lower frequency than the pulses representing the setpoint, however, for example at 76 Dips can be seen that flank the "setpoint" pulses 70 correspond. In the area of this broad impetus 74 joins 78 a quite large integrator output voltage U _INT .

S zeigt die gleichen Signalverläufe für einen Sprung von einem großen Sollwert auf einen kleinen Sollwert. Hier sind die Steuersignale für die Schalter 28 und 52 weitgehend synchron. Die Integrator-Ausgangsspannung U_INT zeigt hier einen starken Einschwingvorgang bei 80. S shows the same waveforms for a jump from a large setpoint to a small setpoint. Here are the control signals for the switches 28 and 52 largely in sync. The integrator output voltage U _INT shows a strong transient response 80 ,

Claims

Device for controlling a current through a load ( 18 ) in accordance with a digital setpoint, in which the load ( 18 ) on first switch ( 52 ) is arranged via a comparator ( 42 ) can be controlled and in which a current sensor continues to be connected in series with the load ( 18 ) is provided, which delivers an actual value signal, characterized in that (a) the digital setpoint is generated by a pulse width modulator ( 10 ) into a pulse width modulated signal ( 26 ) can be implemented, (b) the pulse width modulated signal ( 26 ) a second switch ( 28 ) in the circuit of a constant current source ( 30 ) controlled in such a way that setpoint current pulses of constant amplitude are generated, the pulse width of which is proportional to the digital setpoint, (c) the setpoint current pulses with the pulse of the pulse width modulated signal ( 26 ) with a negative sign on a summation point ( 32 ) can be switched on, (d) the current sensor current pulses in the switching cycle of the first switch ( 52 ) whose amplitude corresponds to the load current when the first switch is closed ( 52 ) corresponds to (e) the current pulses of the current sensor at the summing point ( 32 ) are set against the setpoint current pulses and form a total current, (f) the total current from the summing point ( 32 ) to an integrator ( 34 ) which produces an output voltage, and (g) output voltage with a reference voltage at the comparator ( 42 ) is present.

Device according to claim 1, characterized in that the current sensor is a measuring resistor ( 16 ) at which a measurement voltage proportional to the current load current drops, and this measurement voltage by a voltage-current converter ( 62 ) can be converted into a current proportional to the voltage.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first switch ( 52 ) in the circuit of the load ( 18 ) by means of a flip-flop controlled with the frequency of the setpoint current pulses ( 66 ) with the clock of the pulse width modulated signal ( 26 ) is synchronized by force.